Cómo se forma el radio de curvatura interior – Técnica de curvatura

¿Qué es el radio de curvatura interior?

El interior radio de curvatura Se refiere a la curvatura de la superficie interna de una pieza de metal doblada, que generalmente se crea durante el proceso de doblado en una prensa plegadora o una máquina dobladora. Es importante tener en cuenta este radio en la fabricación de chapa metálica, ya que afecta la forma y las dimensiones generales de la pieza doblada.

El radio de curvatura interior se determina mediante factores como el ángulo de curvatura, el espesor del material, el método de curvatura (por ejemplo, conformado por aire, curvatura inferior, acuñación) y el tipo de matriz utilizada. Es un parámetro crítico en los cálculos de curvatura, ya que influye en la tolerancia de curvatura, la deducción de curvatura y la precisión general de la pieza terminada.

En la formación de aire, el interior radio de curvatura Por lo general, el radio de curvatura interior es un porcentaje de la abertura de la matriz, mientras que en el doblado inferior y el acuñado, está influenciado por el radio de la punta del punzón y las características del material. Lograr el radio de curvatura interior deseado es esencial para producir piezas que cumplan con los requisitos dimensionales y las especificaciones funcionales.

¿Cómo se forma el radio de curvatura?

¿Cómo se consigue exactamente este radio de curvatura interior? Para descubrirlo, primero debemos analizar los diferentes métodos de plegado en una prensa plegadora: conformado por aire, plegado por la parte inferior y acuñado.

Acuñación

Tenga en cuenta que hay tres métodos de doblado, no dos. El doblado por abajo y el acuñado suelen confundirse con el mismo proceso, pero no es así. A diferencia del acuñado por abajo, el acuñado en realidad penetra y adelgaza el material.

El acuñado es el método más antiguo y, en su mayor parte, ya no se practica debido a los tonelajes extremos que requiere. El acuñado fuerza la punta del punzón hacia el material, penetrando el eje neutro (ver Figura 1). Técnicamente, se puede acuñar cualquier radio, pero tradicionalmente se ha utilizado el acuñado para establecer una curvatura perfectamente cerrada.

Este método no solo requiere tonelajes excesivos, sino que también destruye la integridad del material. El acuñado fuerza todo el perfil de la herramienta a un espesor menor que el del material y adelgaza el material en el punto de plegado. Requiere conjuntos de herramientas especiales y dedicados para cada plegado y ángulo de plegado. La punta del punzón produce el radio interior, que se utiliza para establecer la deducción del plegado.

Doblado inferior

El doblado inferior fuerza el material alrededor de la punta del punzón. Utiliza varios ángulos de punzón junto con una matriz en V (consulte la Figura 2). En el acuñado, se estampa toda la cara del punzón en la pieza de trabajo. En el doblado inferior, solo se “estampa” en el material el radio de la punta del punzón.

En el conformado por aire (descrito con más detalle más adelante), el émbolo del punzón desciende para producir el ángulo de doblado requerido más una pequeña cantidad para compensar la recuperación elástica. Luego, el punzón retrocede fuera de la matriz y el material recupera elásticamente el ángulo deseado. Al igual que en el conformado por aire, el doblado inferior requiere que el émbolo descienda hasta un punto que produzca el ángulo de doblado más una pequeña cantidad. Pero a diferencia del conformado por aire, el émbolo continúa más allá de este punto y desciende más adentro del espacio de la matriz, forzando a la pieza de trabajo a volver al ángulo de doblado establecido. (Como nota al margen, las matrices especiales como Rolla-V y las herramientas de uretano también fuerzan el radio de la punta del punzón hacia el material).

En promedio, la curva alcanza los 90 grados en un punto del espacio de la matriz que representa aproximadamente el 20 por ciento del espesor del material, medido desde la parte inferior de la matriz en V. Por ejemplo, el acero laminado en frío de 0,062 pulgadas de espesor tocará fondo una vez que la punta del punzón esté a entre 0,074 y 0,078 pulgadas de la parte inferior de la matriz en V.

Al igual que en el acuñado, el radio de la punta del punzón establece el radio interior del material, que se utilizará para establecer la deducción de la curvatura. Pero a diferencia del acuñado, el punzonado se puede utilizar para producir radios de curvatura interiores de hasta tres veces o más el espesor del material.

Formación de aire

Hasta ahora todo parece bastante sencillo. Con el acuñado y el doblado inferior, el radio de la punta del punzón establece el valor del radio de doblado interior que se insertará en las fórmulas para la deducción del doblado. Pero el conformado por aire agrega cierta complejidad, porque el método de doblado produce un radio de doblado interior en la pieza de una manera completamente diferente.

El punzón desciende (izquierda) hasta que el material envuelve la punta del punzón (centro), después de lo cual el ariete continúa aplicando presión hacia abajo, forzando el material al ángulo de curvatura deseado (derecha).

En el conformado por aire, el radio se produce como un porcentaje de la abertura de la matriz, independientemente del estilo de la matriz, ya sea en V, en canal o en ángulo. La abertura de la matriz determina el radio de curvatura interior de la pieza. Para determinar el radio interior desarrollado sobre una abertura de matriz determinada y para varios tipos y espesores de material, los técnicos han utilizado lo que se conoce como la regla del 20 por ciento. Esta regla establece que para producir un radio deseado, o para encontrar el radio interior resultante, el espesor del material debe ser un cierto porcentaje del ancho de la abertura de la matriz.

Sí, con muchas aleaciones actuales, incluidos los metales nuevos y reciclados, es imposible determinar un multiplicador porcentual estándar con total precisión. Sin embargo, la regla le ofrece un buen punto de partida.

Los porcentajes de la regla del 20 por ciento son los siguientes:

Acero inoxidable 304: 20-22 por ciento de la apertura de la matriz

Acero laminado en frío AISI 1060, resistencia a la tracción de 60 000 PSI: 15-17 por ciento de la apertura de la matriz

Aluminio blando serie H: 13-15 por ciento de la apertura de la matriz

Laminado en caliente, decapado y aceitado (HRPO): 14-16 por ciento de la apertura de la matriz

Cuando trabaje con estos porcentajes, comience con la mediana hasta encontrar el valor que mejor coincida con las características del material que recibe de su proveedor de metal. Multiplique la abertura por el porcentaje para obtener el radio interior desarrollado de la pieza. El resultado final será el valor del radio interior que debe utilizar al calcular la deducción por curvatura.

Si tiene una abertura de matriz de 0,472 pulgadas y está doblando acero laminado en frío a 60 000 PSI, comience con el porcentaje medio, el 16 por ciento de la abertura de matriz: 0,472 × 0,16 = 0,0755. Por lo tanto, en este caso, una abertura de matriz de 0,472 pulgadas le dará un radio de curvatura interior flotante de 0,0755 pulgadas en la pieza.

Cuando cambia la abertura de la matriz, también cambia el radio interior. Si la abertura de la matriz es de 0,551 pulgadas (0,551 × 0,16), el radio de curvatura interior cambia a 0,088; si la abertura de la matriz es de 0,972 pulgadas (0,972 × 0,16), el radio de curvatura interior cambia a 0,155.

Si trabaja con acero inoxidable 304, multiplique su valor porcentual medio (21 %) por la abertura de la matriz. Por lo tanto, esa misma abertura de matriz de 0,472 pulgadas ahora le da un radio interior muy diferente: 0,472 × 0,21 = 0,099 pulgadas. Como antes, cuando cambia la abertura de la matriz, cambia el radio de curvatura interior. Una abertura de matriz de 0,551 pulgadas (0,551 × 0,21) se calcula como un radio interior de 0,115 pulgadas; una abertura de matriz de 0,972 pulgadas (0,972 × 0,21) le da un radio de curvatura interior de 0,204 pulgadas.

Si cambia el material, cambia el porcentaje. Si trabaja con un material que no figura aquí, puede buscar el material en Internet y comparar las resistencias a la tracción con el valor de referencia de 60 000 PSI para el acero laminado en frío AISI 1060. Si el valor de tracción es de 120 000 PSI, entonces el valor porcentual estimado será el doble del del acero laminado en frío, o entre el 30 y el 32 por ciento.

Curvas cerradas en la formación de aire

A diferencia del conformado por aire o el troquelado, existe un radio mínimo que se puede producir con el conformado por aire. Este valor se establece mejor en el 63 por ciento del espesor del material. Ese valor aumenta o disminuye según la resistencia a la tracción del material, pero el 63 por ciento es un valor práctico de trabajo.

Este punto de radio mínimo es lo que se conoce como curva cerrada (consulte la Figura 4). Comprender los efectos de las curvas cerradas es, sin duda, una de las cosas más importantes que un ingeniero y un operador de prensa plegadora deben saber. No solo es necesario comprender lo que sucede físicamente cuando la curva es cerrada, sino que también es necesario saber cómo incorporar esa información a los cálculos.

El radio se produce como un porcentaje de la apertura de la matriz, independientemente del estilo de la matriz.

Si está trabajando con un espesor de material de 0,100 pulgadas, multiplique ese valor por 0,63 para obtener un radio de curvatura interior mínimo de 0,063 pulgadas. Para este material, este es el radio interior mínimo que se puede producir con conformado por aire. Esto significa que incluso si estuviera conformando por aire con un radio de punta de punzón que fuera menor al 63 por ciento del espesor del material, el radio interior de la pieza seguiría siendo el 63 por ciento del espesor del material, o 0,063 pulgadas. Por lo tanto, no utilice ningún radio interior menor a ese valor del 63 por ciento en sus cálculos.

Digamos que está moldeando con aire un material de 0,250 pulgadas de espesor y usando un punzón con un radio de punta de 0,063 pulgadas, un valor que es mucho menor que el 63 por ciento del espesor de material de 0,250 pulgadas. Independientemente de lo que se indique en la impresión, esta configuración producirá un radio de curvatura interior en la pieza mucho mayor que el de la punta del punzón. En este caso, el radio de curvatura interior mínimo que se puede producir es el 63 por ciento de ese espesor de material de 0,250 pulgadas, o 0,1575 pulgadas.

Como otro ejemplo, digamos que está trabajando con un material de 0,125 pulgadas de espesor. Para esto, una curva se "vuelve aguda" en un radio de 0,078 pulgadas. ¿Por qué? Porque 0,125 multiplicado por el 63 por ciento le da 0,078. Esto significa que cualquier radio de punta de punzón menor a 0,078 pulgadas (ya sea 0,062, 0,032 o 0,015 pulgadas) producirá un radio de curvatura interior de 0,078 pulgadas.

Las curvas cerradas son una función del espesor del material, no del radio de la punta del punzón. Una punta de punzón con un radio de 0,125 pulgadas no es afilada al tacto, pero para un material de 0,250 pulgadas de espesor, sí lo es. Y esta cuestión debe tenerse en cuenta en los cálculos si espera que la deducción de la curva y, por lo tanto, su primera pieza, sean correctas.

Un plan de acción

En el conformado por inyección o acuñado, utilice el radio de la punta del punzón como radio de curvatura interior en sus cálculos de deducción de curvatura. Pero si está conformando por aire, el radio de curvatura interior se produce como un porcentaje de la abertura de la matriz. Y si está diseñando para un conformado por aire y la impresión requiere una curvatura pronunciada, eso también deberá cambiarse a un valor de radio de curvatura interior que sea el 63 por ciento del espesor del material.

Si trabaja en ingeniería, intente obtener una lista de todas las herramientas disponibles en su taller. Hable con los operadores y averigüe qué métodos están utilizando con qué tipos de materiales, y diseñe sus futuras piezas en función de esos parámetros.

Una vez calculadas las deducciones por curvatura y producidas las piezas planas, anote esa información en la carpeta de trabajo. Asegúrese de incluir el tipo y el tamaño de las herramientas y el radio que desea que el operador logre según el método de conformado.

Para que todo esto funcione, es necesario que los trabajadores de la planta se comprometan. Si los incluyes en el proceso y les pides su opinión, estarán mucho más dispuestos a aceptar que el departamento de ingeniería les diga qué herramientas utilizar. ¿Por qué? Porque te han dicho lo que hacen y saben que estás diseñando piezas en función de eso. Lo ideal es que todo esto coincida con los valores calculados en el controlador de la prensa plegadora y en tu sistema CAD.

Si el radio es alcanzable, si la pieza está calculada para ese radio y si los operadores utilizan las herramientas para las que está diseñado el trabajo, producirán una pieza perfecta en el primer intento. Créame, funciona.

Fórmulas de curvatura

Margen de curvatura (BA) = [(0,017453 × radio interior) + (0,0078 × espesor del material)] × ángulo de curvatura complementario

Figura 4: Al formar con aire, no se puede formar un radio de curvatura interior que sea menor al 63 por ciento del espesor del material.

En este punto, la forma se denomina curva pronunciada. Si utiliza un radio de punzón más pronunciado, solo forzará una zanja.

en el centro del pliegue. El radio de curvatura interior resultante en la pieza permanecerá en el 63 por ciento del espesor del material.

Retroceso exterior (OSSB) = [Tangente (Grado de ángulo de curvatura / 2)] × (Radio de curvatura interior + Espesor del material)

Deducción por curvatura (BD) = (Retroceso exterior × 2) – Tolerancia por curvatura Hay dos formas de calcular la pieza en bruto plana. El cálculo que se debe utilizar depende de la aplicación y la información disponible:

Cálculo de pieza plana = Dimensión hasta el vértice + Dimensión hasta el vértice – Deducción de curvatura

Cálculo de pieza plana = Dimensión de la primera pata + Dimensión de la segunda pata + Margen de curvatura