กลับสู่พื้นฐานของการขึ้นรูปด้วยลมและการดัดด้วยเบรกแบบกด

คำถาม: ผมพยายามทำความเข้าใจว่ารัศมีการโค้งงอ (ตามที่ผมได้ชี้ให้เห็น) ในการพิมพ์นั้นเกี่ยวข้องกับการเลือกเครื่องมืออย่างไร ยกตัวอย่างเช่น ขณะนี้เรากำลังประสบปัญหาเกี่ยวกับชิ้นส่วนบางชิ้นที่ทำจากเหล็ก A36 หนา 0.5 นิ้ว เราใช้หัวเจาะขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 นิ้วสำหรับชิ้นส่วนเหล่านี้ รัศมีการโค้งงอ 4 นิ้ว ทีนี้ถ้าผมใช้กฎ 20% และคูณด้วย 4 นิ้ว เมื่อผมเพิ่มช่องเปิดแม่พิมพ์ขึ้น 15% (สำหรับเหล็ก) ผมจะได้ผล 0.6 นิ้ว แต่ผู้ปฏิบัติงานจะรู้ได้อย่างไรว่าควรใช้หัวเจาะรัศมี 0.5 นิ้ว เมื่อการพิมพ์ต้องใช้รัศมีการโค้งงอ 0.6 นิ้ว
A: คุณได้กล่าวถึงหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่อุตสาหกรรมแผ่นโลหะกำลังเผชิญอยู่ นี่เป็นความเข้าใจผิดที่ทั้งวิศวกรและฝ่ายผลิตต้องเผชิญ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราจะเริ่มจากการหาสาเหตุที่แท้จริง นั่นคือวิธีการขึ้นรูปสองแบบ และทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างสองวิธี
นับตั้งแต่การถือกำเนิดของเครื่องดัดโลหะในช่วงทศวรรษ 1920 จนถึงปัจจุบัน ผู้ปฏิบัติงานได้ขึ้นรูปชิ้นส่วนด้วยวิธีการดัดจากด้านล่างหรือการเจียร แม้ว่าการดัดจากด้านล่างจะล้าสมัยไปแล้วในช่วง 20 ถึง 30 ปีที่ผ่านมา แต่วิธีการดัดโลหะยังคงฝังแน่นอยู่ในความคิดของเราเมื่อดัดแผ่นโลหะ
เครื่องมือเจียรละเอียดเข้าสู่ตลาดในช่วงปลายทศวรรษ 1970 และเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ของตลาดไปอย่างสิ้นเชิง ลองมาดูกันว่าเครื่องมือเจียรละเอียดแตกต่างจากเครื่องมือไสไม้อย่างไร การเปลี่ยนผ่านไปสู่เครื่องมือเจียรละเอียดได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมนี้ไปอย่างไร และทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับคำถามของคุณอย่างไร
ในช่วงทศวรรษ 1920 การขึ้นรูปโลหะได้เปลี่ยนจากรอยพับของดิสก์เบรกมาเป็นแม่พิมพ์รูปตัววีที่มีหัวปั๊มที่เข้าชุดกัน หัวปั๊ม 90 องศาจะถูกใช้กับหัวปั๊ม การเปลี่ยนจากการพับเป็นการขึ้นรูปโลหะถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับแผ่นโลหะ การทำงานเร็วขึ้น ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเบรกเพลทที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ทำงานด้วยไฟฟ้า ไม่จำเป็นต้องดัดโค้งด้วยมืออีกต่อไป นอกจากนี้ เบรกเพลทยังสามารถดัดจากด้านล่างได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำ นอกจากตัววัดระยะหลังแล้ว ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นยังเกิดจากการที่หัวปั๊มกดรัศมีเข้าไปในรัศมีการดัดด้านในของวัสดุ ซึ่งทำได้โดยการใช้ปลายเครื่องมือกับวัสดุที่มีความหนาน้อยกว่าความหนา เราทุกคนรู้ดีว่าหากเราสามารถทำให้รัศมีการดัดด้านในคงที่ เราก็สามารถคำนวณค่าที่ถูกต้องสำหรับการลบการดัด ค่าเผื่อการดัด การลดด้านนอก และค่า K ได้ ไม่ว่าเราจะดัดแบบใดก็ตาม
บ่อยครั้งที่ชิ้นส่วนต่างๆ มีรัศมีโค้งงอภายในที่แหลมคมมาก ผู้ผลิต นักออกแบบ และช่างฝีมือต่างรู้ดีว่าชิ้นส่วนนั้นจะทนทาน เพราะทุกอย่างดูเหมือนจะถูกสร้างขึ้นมาใหม่ และที่จริงแล้ว มันก็เป็นเช่นนั้น อย่างน้อยก็เมื่อเทียบกับปัจจุบัน
ทุกอย่างยังคงดีอยู่จนกระทั่งมีสิ่งที่ดีกว่าเข้ามา ก้าวต่อไปเกิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ด้วยการเปิดตัวเครื่องมือเจียรแบบแม่นยำ ตัวควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ และระบบควบคุมไฮดรอลิกขั้นสูง ตอนนี้คุณสามารถควบคุมเครื่องดัดและระบบต่างๆ ได้อย่างเต็มที่ แต่จุดเปลี่ยนสำคัญคือเครื่องมือเจียรแบบแม่นยำที่จะเปลี่ยนแปลงทุกสิ่งทุกอย่าง กฎเกณฑ์ทั้งหมดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนคุณภาพได้เปลี่ยนแปลงไป
ประวัติศาสตร์ของการขึ้นรูปโลหะนั้นเต็มไปด้วยความก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด ในก้าวเดียว เราเปลี่ยนจากรัศมีความยืดหยุ่นที่ไม่สม่ำเสมอสำหรับเบรกแผ่นโลหะ ไปสู่รัศมีความยืดหยุ่นที่สม่ำเสมอ ซึ่งสร้างขึ้นผ่านการปั๊ม การลงสีรองพื้น และการปั๊มนูน (หมายเหตุ: การเรนเดอร์ไม่เหมือนกับการหล่อ โปรดดูข้อมูลเพิ่มเติมในคอลัมน์ที่เก็บถาวร อย่างไรก็ตาม ในคอลัมน์นี้ ผมใช้คำว่า "การดัดด้านล่าง" เพื่ออ้างถึงทั้งวิธีการเรนเดอร์และการหล่อ)
วิธีการเหล่านี้ต้องใช้น้ำหนักมากในการขึ้นรูปชิ้นส่วน แน่นอนว่าในหลายๆ ด้าน นี่ถือเป็นข่าวร้ายสำหรับเครื่องดัดโลหะ เครื่องมือ หรือชิ้นส่วน อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ยังคงเป็นวิธีการดัดโลหะที่นิยมใช้มากที่สุดเป็นเวลาเกือบ 60 ปี จนกระทั่งอุตสาหกรรมก้าวไปอีกขั้นสู่การขึ้นรูปด้วยอากาศ
แล้วการสร้างอากาศ (หรือการดัดโค้งด้วยอากาศ) คืออะไร? มันทำงานอย่างไรเมื่อเทียบกับการดัดโค้งด้านล่าง? การกระโดดนี้เปลี่ยนวิธีการสร้างรัศมีอีกครั้ง บัดนี้ แทนที่จะเจาะรัศมีด้านในของส่วนโค้ง อากาศจะสร้างรัศมีด้านในแบบ “ลอย” เป็นเปอร์เซ็นต์ของช่องเปิดแม่พิมพ์ หรือระยะห่างระหว่างแขนแม่พิมพ์ (ดูรูปที่ 1)
รูปที่ 1 ในการดัดชิ้นงานด้วยลม รัศมีภายในของส่วนโค้งจะถูกกำหนดโดยความกว้างของแม่พิมพ์ ไม่ใช่ปลายหัวพิมพ์ รัศมีจะ “ลอย” อยู่ภายในความกว้างของแบบหล่อ นอกจากนี้ ความลึกของการเจาะ (ไม่ใช่มุมแม่พิมพ์) ยังเป็นตัวกำหนดมุมของส่วนโค้งของชิ้นงานด้วย
วัสดุอ้างอิงของเราคือเหล็กกล้าคาร์บอนผสมต่ำที่มีความต้านทานแรงดึง 60,000 psi และมีรัศมีการขึ้นรูปด้วยอากาศประมาณ 16% ของรูแม่พิมพ์ เปอร์เซ็นต์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุ ความลื่นไหล สภาพ และคุณสมบัติอื่นๆ เนื่องจากความแตกต่างของแผ่นโลหะเอง เปอร์เซ็นต์ที่คาดการณ์ไว้จึงอาจไม่สมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม ตัวเลขเหล่านี้ค่อนข้างแม่นยำ
อากาศอะลูมิเนียมอ่อนมีรัศมี 13% ถึง 15% ของช่องเปิดแม่พิมพ์ วัสดุรีดร้อนที่ผ่านการดองและเคลือบน้ำมันมีรัศมีการก่อตัวของอากาศ 14% ถึง 16% ของช่องเปิดแม่พิมพ์ เหล็กแผ่นรีดเย็น (ค่าความต้านทานแรงดึงพื้นฐานของเราคือ 60,000 psi) ขึ้นรูปโดยอากาศภายในรัศมี 15% ถึง 17% ของช่องเปิดแม่พิมพ์ รัศมีการขึ้นรูปอากาศของสแตนเลส 304 อยู่ที่ 20% ถึง 22% ของช่องเปิดแม่พิมพ์ อีกครั้ง เปอร์เซ็นต์เหล่านี้มีค่าอยู่ในช่วงที่แตกต่างกันเนื่องจากความแตกต่างของวัสดุ ในการกำหนดเปอร์เซ็นต์ของวัสดุอื่น คุณสามารถเปรียบเทียบความต้านทานแรงดึงกับความต้านทานแรงดึง 60 KSI ของวัสดุอ้างอิงของเรา ตัวอย่างเช่น หากวัสดุของคุณมีความต้านทานแรงดึง 120-KSI เปอร์เซ็นต์ควรอยู่ระหว่าง 31% ถึง 33%
สมมติว่าเหล็กกล้าคาร์บอนของเรามีความแข็งแรงดึง 60,000 psi ความหนา 0.062 นิ้ว และรัศมีการโค้งงอภายใน 0.062 นิ้ว ลองดัดเหล็กผ่านรูรูปตัววีของแม่พิมพ์ขนาด 0.472 จะได้สูตรดังนี้:
ดังนั้นรัศมีการโค้งงอภายในของคุณจะเป็น 0.075 นิ้ว ซึ่งคุณสามารถใช้คำนวณค่าเผื่อการโค้งงอ ปัจจัย K การหดตัว และการลบการโค้งงอได้อย่างแม่นยำ กล่าวคือ หากผู้ปฏิบัติงานเครื่องดัดของคุณใช้เครื่องมือที่ถูกต้องและออกแบบชิ้นส่วนโดยรอบเครื่องมือที่ผู้ปฏิบัติงานใช้
ในตัวอย่างนี้ ผู้ปฏิบัติงานใช้ระยะ 0.472 นิ้ว ระยะเปิดของตราประทับ ผู้ปฏิบัติงานเดินมาที่สำนักงานแล้วพูดว่า "ฮิวสตัน เรามีปัญหา ระยะ 0.075" รัศมีการกระทบเหรอ? ดูเหมือนเราจะมีปัญหาจริงๆ เราจะไปหาค่าที่ใกล้เคียงที่สุดได้ที่ไหน? ระยะที่ใกล้เคียงที่สุดคือ 0.078 "หรือ 0.062 นิ้ว 0.078 นิ้ว รัศมีหัวเจาะใหญ่เกินไป 0.062 นิ้ว รัศมีหัวเจาะเล็กเกินไป"
แต่นี่เป็นตัวเลือกที่ผิด ทำไมน่ะเหรอ? รัศมีหัวเจาะไม่ได้สร้างรัศมีโค้งงอด้านใน จำไว้ว่า เราไม่ได้พูดถึงความยืดหยุ่นด้านล่าง ใช่ ปลายของหัวเจาะเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจ เรากำลังพูดถึงการก่อตัวของอากาศ ความกว้างของเมทริกซ์สร้างรัศมี หัวเจาะเป็นเพียงองค์ประกอบในการผลัก นอกจากนี้ โปรดทราบว่ามุมแม่พิมพ์ไม่มีผลต่อรัศมีด้านในของโค้งงอ คุณสามารถใช้เมทริกซ์แบบแหลม รูปตัววี หรือแบบช่องได้ หากทั้งสามแบบมีความกว้างของแม่พิมพ์เท่ากัน คุณจะได้รัศมีโค้งงอด้านในเท่ากัน
รัศมีหัวเจาะมีผลต่อผลลัพธ์ แต่ไม่ใช่ปัจจัยกำหนดรัศมีการดัดโค้ง ทีนี้ หากคุณสร้างรัศมีหัวเจาะให้ใหญ่กว่ารัศมีลอย ชิ้นส่วนจะมีรัศมีที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงค่าเผื่อการดัดโค้ง การหดตัว ค่า K และการหักล้างการดัดโค้ง นั่นไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดใช่ไหม? คุณเข้าใจไหม นี่ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด
แล้วถ้าเราใช้รัศมีการกระแทก 0.062 นิ้วล่ะ? การกระแทกแบบนี้จะดี ทำไมน่ะเหรอ? เพราะอย่างน้อยเมื่อใช้เครื่องมือสำเร็จรูป มันจะใกล้เคียงกับรัศมีการโค้งงอด้านในแบบ “ลอย” ตามธรรมชาติมากที่สุด การใช้หัวเจาะแบบนี้ในการใช้งานนี้ควรจะทำให้การโค้งงอมีความสม่ำเสมอและมั่นคง
ตามหลักการแล้ว คุณควรเลือกรัศมีหัวเจาะที่ใกล้เคียงกับรัศมีของชิ้นส่วนลอยตัว แต่ไม่เกินรัศมีของชิ้นส่วน ยิ่งรัศมีหัวเจาะเล็กลงเมื่อเทียบกับรัศมีโค้งงอแบบลอยตัว การโค้งงอก็จะยิ่งไม่มั่นคงและคาดเดาได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณต้องดัดมาก หัวเจาะที่แคบเกินไปจะทำให้วัสดุยุบตัวและเกิดการโค้งงอที่แหลมคม ส่งผลให้ความสม่ำเสมอและความสามารถในการทำซ้ำลดลง
หลายคนถามผมว่าทำไมความหนาของวัสดุจึงสำคัญเฉพาะตอนเลือกรูแม่พิมพ์เท่านั้น เปอร์เซ็นต์ที่ใช้ในการทำนายรัศมีการขึ้นรูปอากาศนั้น สมมติว่าแม่พิมพ์ที่ใช้มีช่องเปิดแม่พิมพ์ที่เหมาะสมกับความหนาของวัสดุ นั่นคือ รูเมทริกซ์จะไม่ใหญ่หรือเล็กกว่าที่ต้องการ
แม้ว่าคุณจะสามารถลดหรือเพิ่มขนาดของแม่พิมพ์ได้ แต่รัศมีมีแนวโน้มที่จะเสียรูป ทำให้ค่าฟังก์ชันการดัดเปลี่ยนแปลงไปหลายค่า คุณยังสามารถเห็นผลที่คล้ายกันได้หากใช้รัศมีการตีที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้น จุดเริ่มต้นที่ดีคือการเลือกช่องเปิดแม่พิมพ์ที่มีความหนาแปดเท่าของวัสดุ
ในกรณีที่ดีที่สุด วิศวกรจะไปที่โรงงานและพูดคุยกับผู้ควบคุมเครื่องพับเบรก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกคนทราบถึงความแตกต่างระหว่างวิธีการขึ้นรูป ค้นหาวิธีการและวัสดุที่ใช้ รวบรวมรายชื่อเครื่องปั๊มและแม่พิมพ์ทั้งหมดที่พวกเขามี แล้วออกแบบชิ้นส่วนโดยอิงจากข้อมูลนั้น จากนั้นจดบันทึกเครื่องปั๊มและแม่พิมพ์ที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลชิ้นส่วนอย่างถูกต้องลงในเอกสารประกอบ แน่นอนว่าคุณอาจมีเหตุจำเป็นเมื่อต้องปรับแต่งเครื่องมือ แต่นี่ควรเป็นข้อยกเว้นมากกว่ากฎเกณฑ์
เหล่าโอเปอเรเตอร์ทั้งหลาย ผมรู้ว่าพวกคุณทุกคนโอ้อวด ผมเองก็เป็นหนึ่งในนั้น! แต่ยุคสมัยที่คุณสามารถเลือกชุดเครื่องมือที่ชอบได้นั้นหมดไปแล้ว อย่างไรก็ตาม การถูกบอกว่าควรใช้เครื่องมือใดในการออกแบบชิ้นส่วนนั้นไม่ได้สะท้อนถึงระดับทักษะของคุณ มันเป็นแค่ความจริงของชีวิต ตอนนี้เราถูกสร้างจากอากาศที่เบาบาง ไม่ใช่คนเกียจคร้านอีกต่อไป กฎเกณฑ์ได้เปลี่ยนไปแล้ว
FABRICATOR คือนิตยสารชั้นนำด้านการขึ้นรูปโลหะและงานโลหะในอเมริกาเหนือ นิตยสารนี้เผยแพร่ข่าวสาร บทความทางเทคนิค และกรณีศึกษาต่างๆ ที่ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น FABRICATOR ให้บริการแก่อุตสาหกรรมนี้มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The FABRICATOR ในรูปแบบดิจิทัลได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว ช่วยให้คุณเข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ตอนนี้สามารถเข้าถึง Tubing Magazine ในรูปแบบดิจิทัลได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว ช่วยให้คุณเข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The Fabricator en Español ในรูปแบบดิจิทัลเต็มรูปแบบได้แล้ว ช่วยให้เข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
ไมรอน เอลกินส์เข้าร่วมพอดแคสต์ The Maker เพื่อพูดคุยเกี่ยวกับการเดินทางของเขาจากเมืองเล็กๆ สู่โรงงานเชื่อมโลหะ…