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Dec 02, 2023

Efecto de la dirección de la fibra en la flexión de chapa

Si los operadores de plegadoras doblan un radio pequeño con el grano del material, es decir, la línea de doblado corre paralela a la dirección del grano del material, deben tener cuidado con las grietas. Pregunta de Getty Images: A

Si los operadores de plegadoras doblan un radio pequeño con el grano del material, es decir, la línea de doblado corre paralela a la dirección del grano del material, deben tener cuidado con las grietas. imágenes falsas

Pregunta: Un artículo anterior suyo sugiere que al formar “con” la dirección de la fibra se manifestarán grietas. Puede que me confunda la palabrería. ¿Significa esto que la veta corre perpendicular o paralela a la línea de curvatura?

Estaba investigando el tema porque estamos doblando aluminio 3003 H14 de 0,060 pulgadas de espesor (ver Figura 1), y mi fabricante de herramientas quiere que diseñe los dobleces paralelos a la fibra, porque le resultará más fácil trabajar con la herramienta. No estoy entusiasmado con esta idea, pero creo que estará bien. Tenga en cuenta también que esta es una curva desplazada que se realizará en una prensa de estampado alimentada por bobina, no en una plegadora, pero supongo que se aplican al menos algunos de los fundamentos del conformado de metales. Cualquier orientación adicional sobre este tema sería muy apreciada.

Respuesta: Antes de profundizar más en este tema, me gustaría comenzar con su comentario sobre la palabrería. La confusión sobre la palabrería es uno de los mayores problemas que enfrenta nuestra industria. Esta afirmación es cierta ya sea que esté aprendiendo en el aula o discutiendo un proyecto en el trabajo.

Muy pocos términos comerciales específicos son intercambiables. El margen de flexión de una persona no puede ser el factor k de otra, y un factor k no es una deducción de flexión, aunque visito tiendas donde este es precisamente el caso. Debido a que estos términos tienen significados y aplicaciones exactos, su mal uso complica la comunicación de ideas complejas y hace que la creación de piezas de calidad sea mucho más difícil de lograr. El mal uso de la terminología suele ser brutal de corregir, y todos darán la misma respuesta sobre por qué usan los términos de la forma en que lo hacen: porque así es como lo aprendí.

Para que todos estén en sintonía y utilicen la terminología correctamente, recomiendo publicar un gráfico mural laminado simple o un folleto con todas las definiciones relevantes. Aquí hay algunos que podría incluir:

Éstas son sólo algunas definiciones relevantes; hay mas. No obstante, cuando todos usan el idioma correctamente, bueno, te haces una idea.

Ahora, volvamos al tema que nos ocupa: la relación de la dirección de la fibra con la línea de plegado. En artículos anteriores, he usado "doblar a favor de la fibra" cuando la línea de plegado es paralela a la dirección de la fibra, como se muestra en la Figura 1. Doblar "a través" o "atravesando" la fibra es cuando la línea de plegado corre perpendicular a la fibra. la fibra, lo que crea una curvatura más fuerte y menos propensa a agrietarse (consulte la Figura 2).

Doblar paralelo a la fibra creará una curvatura más débil que una línea de curvatura que corre contra o transversal a la fibra. Además, el radio exterior de la curvatura es más propenso a agrietarse cuando se dobla paralelamente a la dirección de la fibra. Cuanto más pequeño sea el radio interior cuando se dobla en paralelo a la dirección de la fibra, mayores serán las posibilidades de que se produzcan grietas y más graves pueden ser. Usar un radio de curvatura mayor puede ayudar a prevenir estos problemas.

Se necesita más fuerza para doblar una pieza de material cuando la línea de curvatura atraviesa la fibra, pero esa misma curvatura transversal también puede contener un radio de curvatura interior mucho más pequeño. Además, la profundidad de penetración puede cambiar de una curvatura a otra, dependiendo de la orientación de la línea de curvatura con respecto a la veta del material.

No todos los materiales tienen una dirección de fibra. El cobre no tiene grano; el laminado en caliente, decapado y aceitado (HRP&O) tiene algo; y en el acero dulce laminado en frío, la veta puede ser bastante pronunciada. En el acero inoxidable, puede resultar difícil y, a veces, imposible definir la veta y su dirección. Los materiales con una dirección de fibra que afecta el ángulo de curvatura se consideran anisotrópicos. Los materiales que no tienen esta propiedad se consideran isotrópicos.

FIGURA 1. Los dobleces hechos con la fibra (es decir, la línea de doblez corre paralela a la dirección de la fibra) tienen una mayor probabilidad de agrietarse.

Una de las mejores formas de aliviar el agrietamiento es hacer que el radio de curvatura interior sea lo más cercano posible al espesor del material; es decir, hacer que la relación entre el radio de curvatura interior y el espesor del material sea lo más cercana posible a una relación uno a uno. Un radio más pequeño tira del material con fuerza alrededor de la curva y, por lo tanto, separa los granos, manifestándose como grietas. Rara vez se ven grietas en curvas donde el radio es mayor que el espesor del material. Ocasionalmente, los granos pueden separarse al estirar o extender demasiado el radio exterior. Por lo general, esto se ve en materiales menos dúctiles o con temperamentos altos, como el aluminio T-6. Sin embargo, este tipo de grietas no es común.

Si debe doblarse con la fibra y el agrietamiento sigue siendo un problema, es posible que pueda usar el material en estado recocido y luego templarlo según sea necesario. Por ejemplo, puede formar aluminio blando y luego templarlo a la condición T-6.

Considere también los tipos de curvas que está haciendo. Para empezar, las curvas compensadas son complicadas, ya que las herramientas limitan el ala central. Esta restricción deja que el alargamiento del codo vaya a otra parte, en particular a las dos alas exteriores. Este cambio de alargamiento hace que sean dimensionalmente difíciles de predecir. Estas compensaciones también funcionan mejor con un radio de curvatura más pequeño, lo que aumenta el problema de las grietas.

Si está formando esta pieza en una prensa de estampado alimentada por bobina, probablemente esté tocando fondo (ya que el proceso de estampado no se presta bien al conformado con aire), por lo que las opciones para reducir el agrietamiento con métodos de conformado con aire no están disponibles. Sin embargo, agregar un poco de espacio angular al juego de troqueles ayudará a mantener el paralelismo entre las pestañas dobladas. Solo se necesita uno o dos grados, según el tipo de material y la cantidad de recuperación elástica inherente de un material determinado. Una relación uno a uno entre el espesor del material y el radio de curvatura interior ayuda a mantener el paralelismo de la brida.

El tamaño de los granos también afecta dramáticamente el límite elástico. Los materiales de grano más pequeño son menos propensos a la separación y el agrietamiento del grano, y tienen un mayor límite elástico, lo que constituye un buen argumento para comprar materiales de mejor calidad incluso si son más caros. No obstante, el gasto adicional en material se cubrirá fácilmente mediante una reducción del material desechado y el ahorro de mano de obra resultante de la lucha contra la mala calidad.

Los límites de los granos también desempeñan un papel en la separación y el agrietamiento del grano al alterar lo que se conoce como movimiento de dislocación. Cuanto más pequeño es el grano, mayor se vuelve el área total del límite, más significativa es la alteración y más robusto y consistente es el límite elástico.

Para obtener más información sobre este tema, puede consultar mis columnas anteriores, que incluyen "El tamaño del grano del material importa en el doblado de chapa metálica", "Cómo el tamaño del grano del metal afecta una operación de doblado" y "Consideraciones del grano del material en una plegadora", que puede consultar. Puede escribir en la barra de búsqueda en thefabricator.com.

Sin duda, el estampado es diferente al formado en una prensa plegadora, pero tiene muchas cosas en común, incluida la separación del grano y el agrietamiento en el exterior de la curva. A menudo no tenemos más remedio que doblarnos con la fibra, pero hay muchas cosas que podemos hacer para mantener al mínimo los efectos nocivos de la formación con la fibra.

FIGURA 2. Doblar a lo largo de la fibra (es decir, cuando la dirección de la fibra es perpendicular a la curvatura) genera una curvatura más fuerte y con menos probabilidades de agrietarse.