Quy định độ phẳng, độ thẳng và độ vênh xoắn sau gia công

Một bản vẽ ghi rõ "thanh phải phẳng" không định nghĩa được gì cả. Từ này bao trùm ba đặc điểm hình học riêng biệt với các nguyên nhân, phương pháp đo lường và giá trị có thể đạt được khác nhau. Các tranh cãi trong kiểm tra nguyên vật liệu thường phát sinh từ sự mơ hồ về đặc điểm thực sự được yêu cầu.

Phẳng (Flatness) là thuộc tính của một bề mặt: mọi điểm phải nằm giữa hai mặt phẳng song song cách nhau một khoảng bằng giá trị dung sai. Đặc điểm này không xác định hướng của sai lệch.

Đường thẳng (Straightness) là thuộc tính của một đường, một cạnh, hoặc trục của thanh. Trên thanh cái hình chữ nhật, nó chia thành hai loại. Cong vồng (Bow) là sự uốn cong theo hướng độ dày, khiến thanh bị lắc khi đặt trên mặt rộng. Cong võng (Camber) là sự uốn cong theo hướng bề rộng, khiến thanh trông giống hình quả chuối khi đặt phẳng. Một thanh có thể có độ cong vồng đáng kể mà không có cong võng, hoặc ngược lại.

Xoắn (Twist) là sự quay của mặt cắt quanh trục dọc, khiến hai đầu thanh không nằm trên cùng một mặt phẳng. Đây là đặc điểm duy nhất trong ba đặc điểm không thể quan sát bằng cách đặt thanh lên bàn và nhìn dọc theo nó, và thường được phát hiện nhất tại công đoạn lắp ráp.

Không có đặc điểm nào trong số này có ý nghĩa nếu không có độ dài tham chiếu. "Cong võng 2 mm" không phải là một thông số kỹ thuật. "Cong võng tối đa 2 mm trên bất kỳ đoạn 1000 mm nào" mới là một thông số kỹ thuật.

Những gì nhà máy đã cung cấp

Trước khi xem xét ảnh hưởng của quá trình gia công, cần đánh giá tình trạng nguyên vật liệu khi nhập kho. Tiêu chuẩn ASTM B187/B187M, quy định về thanh cái đồng, thanh tròn và các hình dạng đặc biệt, định nghĩa độ thẳng trong Bảng 10 là độ sâu vòm tối đa được đo trên một độ dài đã nêu:

• Thanh nói chung: 1/4 in [6 mm] trên 60 in [1500 mm]
• Thanh hình chữ nhật bán cứng, dày 3 đến 15 mm và rộng 50 đến 150 mm: 1/8 in [3 mm] trên 96 in [2400 mm]
• Thanh tròn: 1/2 in [13 mm] trên 120 in [3000 mm]
• Các hình dạng đặc biệt: 1/2 in [13 mm] trên 72 in [1800 mm]

Phương pháp đo lường quan trọng không kém giá trị đo được. Tiêu chuẩn yêu cầu đặt thanh trên bàn phẳng để sai lệch so với đường thẳng nằm theo hướng ngang, và đo độ sâu vòm tối đa bằng thước thép và thước thẳng, chính xác đến 1/32 in [0,8 mm]. Đo theo hướng ngang loại bỏ ảnh hưởng của trọng lực. Một đoạn dài 3 m của thanh đồng 100 × 10 mm nặng 27 kg và sẽ bị võng vài milimet do trọng lượng của chính nó nếu được đo theo hướng đứng tại hai đầu; độ võng này không phải là một đặc tính của thanh.

Độ cong võng 2,4 mm trên độ dài 2,4 m khi nhập kho là một lượng đáng kể, vượt quá kỳ vọng của hầu hết các nhà lắp ráp. Nếu dung sai của chi tiết hoàn thành khắt khe hơn dung sai nguyên vật liệu đầu vào, quá trình gia công phải loại bỏ sai lệch thay vì giữ nguyên nó, và việc này cần được tính toán thiết kế.

Quá trình đột dập tạo ra cong vồng và cong võng như thế nào

Đột dập không loại bỏ vật liệu một cách trung tính. Nó tạo ra trường ứng suất dư xung quanh mỗi lỗ, và tổng hợp của các trường này làm biến dạng thanh.

Có hai cơ chế đang hoạt động. quanh lỗ, vật liệu bị kéo vào trong và xuống dưới khi Que đột đi vào, đặt vùng bên phía nhập vào trạng thái bị nén, trong khi vật liệu bị đẩy ra qua mặt thoát trong quá trình gãy, đặt vùng đó vào trạng thái bị kéo. Khi thành phần kéo chiếm ưu thế, thanh cái bị cong. Hiệu ứng này cục bộ: một vùng đã đột mạnh sẽ bị cong trong khi vùng chưa đột của cùng thanh cái vẫn phẳng, đó là lý do tại sao cong thường xuất hiện dưới dạng một điểm gãy hơn là một cung mượt mà.

Cơ chế thứ hai là hành trình. Khi Que đột hướng xuống dưới, thanh cái bị uốn vào trong lỗ khuôn. Bề mặt trên bị nén và bề mặt dưới bị kéo, và thành phần plastid của biến dạng này không phục hồi.

Bốn yếu tố làm tăng các hiệu ứng này, và tất cả đều có thể kiểm soát được. Mật độ lỗ xác định ứng suất tích lũy và xuất phát từ thiết kế. Độ dày làm tăng Rollover và lực, và lực là thứ làm biến dạng vật liệu xung quanh. Tình trạng dụng cụ là yếu tố thực tế phổ biến nhất: một Que đột cùn yêu cầu lực nhiều hơn đáng kể so với Que sắc và tạo ra nhiều Rollover hơn, điều này thường giải thích tại sao một thanh cái đột nhiên bắt đầu ra khỏi máy bị cong trong khi trước đó chưa từng có. Khoảng cách, khi chặt, làm tăng lực và tăng độ cong. Biến số cuối cùng này cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ dụng cụ và được thảo luận trong khoảng cách Que–Khuôn cho thanh cái đồng và nhôm.

Camber, khác với bow, bắt nguồn từ sự không đối xứng theo chiều rộng. Một mẫu lỗ dọc theo một cạnh của thanh cái rộng đặt vùng bị ứng suất lệch khỏi trục trung tính, khiến thanh cái uốn cong trong mặt phẳng. Các mẫu đối xứng về đường trung tâm phần lớn tránh được điều này, hỗ trợ các vị trí lỗ tiêu chuẩn trong DIN 43673-1.

Ngoài dụng cụ sắc và khoảng cách chính xác, có hai biện pháp đối phó. Kiểm soát lực của Lưỡi tách hoặc Chân ép: nó giữ thanh cái phẳng trong quá trình cắt, nhưng trên đồng mềm, lực quá mức tự nó sẽ làm cong thanh cái, và việc giảm lực đôi khi là giải pháp. Sắp xếp trình tự các lỗ để phân phối công việc thay vì hoàn thành một đầu trước khi bắt đầu đầu kia, việc này máy CNC có thể thực hiện được nếu việc sắp xếp được cấu hình tương ứng.

Làm thế nào cắt xác tạo ra vặn

Máy cắt Guilotine không cắt ngang toàn bộ bề rộng cùng lúc. Lưỡi trên được đặt ở góc Rake để cắt tiến triển từ bên này sang bên kia, giữ cho lực trong tầm kiểm soát. Sự tiến triển này áp dụng một cặp lên phần cắt bỏ, khiến nó quay.

Góc Rake là biến số chủ đạo. Một góc Rake lớn hơn làm giảm lực cắt và tăng vặn; một góc Rake nhỏ hơn có tác dụng ngược lại. Ở nơi góc Rake có thể điều chỉnh, cài đặt chính xác là góc nhỏ nhất vẫn thực hiện được cắt. Sử dụng cùng góc cho thanh cái 6 mm và 16 mm đảm bảo sẽ có vặn dư thừa trên vật liệu mỏng hơn.

Tỷ lệ bề rộng/độ dày xác định liệu sự vặn có dễ nhìn thấy hay không. Nhà sản xuất máy cắt thường nêu chiều rộng tối thiểu là 10 đến 15 lần độ dày vật liệu trước khi dải cắt sẽ nằm phẳng. Thanh cái cắt theo chiều dài có bề rộng lớn so với độ dày của nó, nên sự vặn xuất hiện như một xoắn nhẹ ở đầu cắt hơn là một xoắn ốc. Trên thanh cái hẹp, chẳng hạn như 20 × 10 mm, tỷ lệ là 2

và sự vặn rất rõ ràng.

Hai lỗi máy cắt khác gây ra biến dạng hơn là vặn. Khoảng cách lưỡi đặt quá rộng cho phép vật liệu cuộn và gấp lên trên lưỡi dưới trước khi bị gãy, tạo ra một mấu lớn và một phần bị cong. Lưỡi cùn nghiền nát trước khi cắt, đẩy ứng suất vào miếng và làm cong nó xuống dưới sau khi tách. Cả hai đều được chẩn đoán bằng cách kiểm tra mặt cắt tìm thấy Rollover quá mức và dải đánh bóng ngắn. Tổng quan về quy trình cắt xác bao gồm hình học.

Làm thế nào uốn gây biến dạng

Uốn là biến dạng có chủ đích. Hiệu ứng không chủ đích xảy ra xung quanh đường uốn.

Trong thao tác uốn phẳng, sợi bên ngoài bị kéo dài và sợi bên trong bị nén. Do các biến dạng này không bằng nhau, cánh của thanh cái sẽ bị cong nhẹ và mặt cắt gần vị trí uốn trở nên hơi lõm. Hiệu ứng hoàn nguyên (springback) làm phức tạp thêm vấn đề: thanh cái sẽ relax sau khi dụng cụ uốn rút ra, và springback chưa được bù trừ sẽ导致 góc kín không chính xác và cánh bị nổi lên.

Sự cố cần quan sát kỹ là lỗ nằm gần tiếp tuyến uốn. Vật liệu xung quanh lỗ bị kéo vào vùng uốn, lỗ biến thành hình oval và vị trí dịch chuyển. Các lỗ thông应该 được đặt cách tiếp tuyến ít nhất hai lần độ dày, và trong trường hợp thiết kế buộc phải đặt gần hơn, lỗ nên được đột sau khi uốn thay vì trước.

Đo lường chính xác

Hỗ trợ thanh cái tại ba điểm trên bề mặt phẳng tham chiếu, chẳng hạn như bàn đá granite hoặc bàn máy đã được kiểm tra bằng thước thẳng, thay vì dọc theo toàn bộ độ dài trên bề mặt không xác định.

Để kiểm tra độ phẳng của một mặt, đặt thước thẳng xuyên qua bề mặt theo nhiều hướng khác nhau và đọc khe hở bằng thước lá, hoặc dùng chỉ báo quét trên thước cao. Ghi lại đọc trị xấu nhất và độ dài trên đó nó được đo.

Để kiểm tra độ vênh (bow) và độ cong (camber), sử dụng phương pháp ASTM B187: thanh cái đặt trên bàn phẳng với độ lệch thẳng nằm ngang, thước thẳng đặt dọc theo cạnh cần kiểm tra, đọc độ sâu tối đa của cung bằng thước lá. Ghi lại hướng đo trong hai hướng. Việc báo cáo "bow" khi đo thực tế là camber là lỗi kiểm tra phổ biến nhất trên thanh cái.

Để kiểm tra độ vặn (twist), kẹp một đầu phẳng trên bàn đá và đo khe hở dưới mỗi trong hai góc ở đầu tự do. Độ vặn là hiệu số giữa hai khe hở đó chia cho chiều rộng thanh cái, được báo cáo dưới dạng góc hoặc mm/m. Cần nêu rõ độ dài: 0.5 mm twist trên 300 mm và 0.5 mm trên 3000 mm không thể so sánh trực tiếp.

Trong trường hợp bất kỳ đặc tính nào trong số này thuộc bài kiểm tra chấp nhận, độ dài tham chiếu và điều kiện hỗ trợ cần được nêu trong quy cách kỹ thuật cùng với giá trị số.

Giá trị có thể đạt được thực tế

Các số liệu dưới đây là giá trị规划 tham khảo, không phải đảm bảo, và giả định dụng cụ sắc nét, tình trạng tốt. Thông số máy được trích dẫn là các giá trị đã công bố.

Độ chính xác góc trong uốn là một quy cách riêng biệt và không nên nhầm lẫn với độ phẳng. Một máy uốn servo giữ được ±0.1° trên góc uốn không cung cấp thông tin liệu cánh có phẳng hay không, và cả hai thông số cần được quy cách hóa nếu cả hai đều quan trọng.

Vấn đề khi lắp đặt chồng lớp

Xem xét một đường dẫn ba pha gồm bốn thanh đồng kích thước 100 × 10 mm đặt trên các giá đỡ cách điện, khoảng cách giữa các mối nối là 2 m, được bulông cố định ở mỗi đầu với đoạn liền kề.

Mỗi thanh đều có một độ cong nhất định, và hướng cong ngẫu nhiên giữa các thanh. Theo giới hạn ASTM, độ này khoảng 2,5 mm trên chiều dài 2 m. Hai thanh có độ cong ngược nhau sẽ tạo ra khe hở vài milimét tại bề mặt khớp nối. Bulông sẽ ép khe hở này lại, vì đồng có tính dẻo và bulông M12 có thể dễ dàng uốn cong một thanh dày 10 mm. Kết quả là mối nối lúc này mang một ứng suất uốn预加载, áp suất tiếp xúc trên bề mặt không còn đồng đều, và diện tích tiếp xúc thực tế nhỏ hơn diện tích thiết kế.

Đây là vấn đề về tăng nhiệt, không phải vấn đề thẩm mỹ. Điện trở mối nối được xác định bởi diện tích tiếp xúc thực, và theo IEC 61439, giới hạn là tăng 105 K đối với thanh cái đồng trần và 70 K tại các đầu mối nối dành cho kết nối dây dẫn bên ngoài. Một mối nối được bulông ép qua một thanh bị cong bắt đầu với diện tích tiếp xúc nhỏ hơn thiết kế giả định và tiếp tục giảm qua các chu kỳ nhiệt. Nếu thiết kế tại mối nối đã gần với giới hạn dòng chịu tải, thì biên độ này không còn.

Vấn đề vị trí lỗ cũng chồng lớp. Thanh cong mang mẫu lỗ trên một đường cong, vì vậy ngay cả khi mẫu lỗ được đột hoàn hảo, nó cũng sẽ bị dịch chuyển so với thanh ghép thẳng. Bulông đi qua được vì lỗ thông cho phép độ vênh lớn. Mối nối bị ứng suất sẵn. tolerance độ dày cũng chồng lớp theo chiều thứ ba: bốn thanh mỗi pha trong một lớp xếp chồng, mỗi thanh ở cuối dưới của tolerance, sẽ thay đổi tổng chiều cao lớp ghép, và do đó ảnh hưởng đến chiều dài bulông kẹp và chiều cao các đệm. Tính toán này nên được thực hiện một lần cho mỗi cấu hình tiêu chuẩn, không phải tại hiện trường.

Khi nào cần/uốn thẳng

Việc uốn thẳng cần thiết khi độ cong hoặc độ vặn còn lại vượt quá khả năng hấp thụ của bộ lắp mà không tạo ứng suất sẵn cho mối nối, hoặc khi độ phẳng bề mặt mối nối tự nó đã ngoài thông số kỹ thuật. Nó không được thực hiện để các thanh trông đẹp hơn trong giá chứa.

Thứ tự thao tác là phần thường bị áp dụng sai nhất. Cân bằng vật liệu trước khi đột. Cân bằng một thanh đã đột sẽ phân phối lại ứng suất xung quanh các lỗ đã tồn tại, có thể làm biến dạng các lỗ gần mép thanh, và trên vật liệu cứng có thể để lại một trường ứng suất mới tái xuất hiện sau chu kỳ nhiệt tiếp theo. Cân bằng bằng con lăn phân phối lại ứng suất; nó không loại bỏ ứng suất.

Điều này biến việc uốn thẳng thành biện pháp cuối cùng trong một quy trình hợp lý. Bắt đầu với vật liệu đã được cân bằng, giữ dụng cụ đột sắc và có khoảng cách chính xác trên máy đột và cắt, sắp xếp mẫu lỗ để phân phối lực, giảm góc nghiêng của dao cắt ở nơi máy cho phép, và bù trừ độ dãn lò xo tại trạm uốn để má phanh hạ cánh đúng thiết kế. Các thanh được sản xuất theo cách này hiếm khi cần uốn thẳng.

Nơi cần thiết, hãy quy định nó như một bước quy trình với phép đo nghiệm thu riêng, thay vì để nó cho một chiếc búa trên bàn lắp ráp, nơi phần lớn công việc hiện tại vẫn diễn ra và không được ghi nhận.