プレスブレーキのオペレーターが材料粒子を小さな半径で曲げる場合、つまり折り線が材料粒子と平行である場合、亀裂に注意する必要があります。ゲッティイメージズ
質問: 以前の記事の 1 つで、亀裂は繊維の方向に「続いて」形成されると述べられていました。言葉遣いが私を混乱させるかもしれません。これは、繊維が折り線に対して垂直または平行であることを意味しますか?
私がこのねじ山に取り組んでいるのは、厚さ 0.060 インチの 3003 H14 アルミニウム (図 1 を参照) を曲げているためです。工具メーカーは、この工具での作業が容易であるため、曲げを木目と平行に設計するよう私に求めています。このアイデアにはあまり興味がありませんが、うまくいくと思います。また、これはプレス ブレーキではなくロールフィード パンチング マシンで行われるオフセット曲げであることに注意してください。ただし、基本的な金属成形原則の少なくとも一部は適用されると想定しています。このトピックに関するさらなるご指導をいただければ幸いです。
回答: このトピックに入る前に、冗長性に関するあなたの発言に言及したいと思います。言葉遣いの混乱は、私たちの業界が直面している最大の問題の 1 つです。このステートメントは、授業中であっても、仕事でプロジェクトについて話し合っている場合でも当てはまります。
一部の取引条件は互換性があります。ある人のキンク限界が他の人の k-factor になることはあり得ませんし、k-factor はキンクの控除ではありません。ただし、私が行った店ではそうでした。これらの用語には正確な意味と用途があるため、これらを誤って使用すると、複雑なアイデアが複雑になり、高品質の部品の作成が困難になる可能性があります。用語の誤用は修正が難しい場合が多く、なぜその用語をそのように使用するのかという質問には、誰もが同じ答えをします。それは、私がそうやってそれを学んだからです。
全員が同じ認識を持ち、用語を正しく使用できるように、関連するすべての定義を記載した単純な積層壁図または配布資料を投稿することをお勧めします。有効にできるものは次のとおりです。
これらは関連する定義のほんの一部であり、他にもたくさんあります。ただし、誰もが言語を正しく理解できれば、それはわかります。
ここで、議論中のトピックに戻ります。繊維の方向と曲げの線の関係です。前回の記事では、図 1 に示すように、折り線が繊維の方向と平行である場合に「粒状曲げ」を使用しました。「側面」または「横」折りは、折り線が繊維の方向に対して垂直である場合です。繊維が強化され、折り目がより強くなり、亀裂が入りにくくなります (図 2 を参照)。
繊維に平行な曲げは、繊維に沿って、または繊維を横切る曲げ線よりも弱い曲げになります。さらに、繊維の方向と平行に曲げると、曲げの外側半径に亀裂が入りやすくなります。繊維の方向に平行に曲げたときの内径が小さいほど、亀裂が発生する可能性が高く、亀裂が強くなります。大きな曲げ半径を使用すると、これらの問題を防ぐことができます。
折り線がテクスチャを横切るときに材料を曲げるにはより多くの労力がかかりますが、テクスチャを介して同じ曲げを行うと、内側の曲げ半径も小さく保たれます。また、曲げワイヤーによる材料の木目方向によっては曲げ加工時に溶け込み深さが変化する場合があります。
すべての材料に木目の方向があるわけではありません。銅には粒子がありません。熱間圧延酸洗いおよび油を塗った鋼 (HRP&O) では粒子が存在しますが、軟冷間圧延鋼では粒子が非常に顕著になることがあります。ステンレス鋼では、結晶粒とその方向を特定することが困難であり、場合によっては不可能です。曲げ角度に影響を与える粒子の配向を持つ材料は異方性と呼ばれます。この特性を持たない材料は等方性であるとみなされます。
図 1. 粒子の曲げ (つまり、曲げ線が粒子の方向と平行) は、亀裂が発生しやすくなります。
亀裂を軽減する最良の方法の 1 つは、たとえ内側の曲げ半径と材料の厚さの比が可能な限り 1 対 1 に近いとしても、内側の曲げ半径を材料の厚さにできるだけ近づけることです。半径が小さいと、材料が曲げ部にしっかりと引き込まれ、粒子が押し広げられ、亀裂として現れます。材料の厚さよりも大きい半径の曲げで亀裂が発生することはほとんどありません。外側の半径が過度に伸びたり伸びたりすることにより、粒子が破損することがあります。原則として、これは T-6 アルミニウムなどの延性の低い材料や高温材料に当てはまります。ただし、このような亀裂は稀です。
木目に沿って曲げる必要があり、それでも亀裂が問題になる場合は、材料を焼きなました状態で使用し、必要に応じて焼き戻しを行うことができます。たとえば、柔らかいアルミニウムを成形してから、T-6 焼き戻しに硬化することができます。
作成する曲げの種類も考慮してください。ツールがセンター フランジを制限するため、オフセット ベンドを始めるのは難しいです。この制限により、曲げが他の場所、特に 2 つの外側フランジまで延長されることになります。この伸びの変化により、サイズが予測できなくなります。このオフセットは、曲げ半径が小さい場合にも最適に機能し、亀裂の問題が増加する可能性があります。
この部品をロール成形機で成形すると、底つきが発生する可能性が高く（成形プロセス自体がエアフォーミングに適していないため）、クラックを低減するためにエアフォーミング方法を使用することはできません。ただし、ダイセットに少量の角度クリアランスを追加すると、湾曲したフランジを平行に保つことができます。素材の種類と素材固有の伸縮性の量に応じて、1 ～ 2 度で十分です。材料の厚さと内側の曲げ半径の間の 1 対 1 の比率は、フランジを平行に保つのに役立ちます。
結晶粒径も降伏強度に大きく影響します。粒子が細かい材料は分離や亀裂が発生しにくく、降伏強度が高いため、たとえ高価であっても高品質の材料を購入する十分な理由となります。ただし、追加の材料コストは、品質の問題による廃棄物の削減と労働力の節約によって簡単に相殺されます。
粒界は、いわゆる転位の動きを妨げることにより、粒子を分離し、亀裂を生じさせる役割も果たします。粒子サイズが小さいほど、総面積は大きくなります。境界が大きいほど、損傷がより明白になり、降伏強度がより安定して一定になります。
このトピックの詳細については、「板金曲げにおける材料粒子サイズの重要性」、「金属粒子サイズが曲げ加工に与える影響」、「曲げダイ上の材料粒子サイズ」などの私の過去のコラムを参照してください。fabricator.com の検索バーにあります。
スタンピングは確かにプレスブレーキ成形とは異なりますが、粒子の剥離や曲げの外側の亀裂など、多くの共通点があります。多くの場合、私たちは方針に従うしかありませんが、方針に従うことによる悪影響を最小限に抑えるためにできることはたくさんあります。
図 2. 繊維に沿って曲げると (つまり、繊維の方向が曲げに対して垂直の場合)、より強い曲げが得られ、亀裂が発生しにくくなります。
FABRICATOR は、北米を代表する鉄鋼加工および成形雑誌です。この雑誌は、メーカーがより効率的に仕事を行えるようにするニュース、技術記事、成功事例を掲載しています。FABRICATOR は 1970 年以来この業界に存在しています。
The Tube & Pipe Journal への完全なデジタル アクセスが可能になり、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
最新の技術進歩、ベストプラクティス、業界ニュースを掲載する金属スタンピング市場ジャーナルである STAMPING Journal への完全なデジタルアクセスをお楽しみください。
The Fabricator en Español デジタル版への完全なアクセスが可能になり、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
Hickey Metal Fabrication の Adam Hickey がポッドキャストに参加し、多世代製造のナビゲートと進化について話します。
投稿時間: 2023 年 4 月 27 日