Efecto de la dirección de la veta en la flexión de la chapa

Jun 30, 2023

Si los operadores de la prensa plegadora 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 suyo anterior sugiere que formar "con" la dirección de la fibra manifestará grietas. Podría estar confundido por la verborrea. ¿Significa esto que el grano corre perpendicular o paralelo a la línea de doblez?

Estaba investigando el tema porque estamos doblando aluminio 3003 H14 de 0,060 pulgadas de espesor (vea la Figura 1), y mi fabricante de herramientas quiere que diseñe las curvas paralelas al grano, porque le resultará más fácil trabajar con la herramienta. No estoy loco por esta idea, pero creo que estará bien. Tenga en cuenta también que esta es una curva de compensación que se realizará en una prensa de estampado alimentada por bobina, no en una prensa plegadora, pero supongo que se aplican al menos algunos de los fundamentos de formación 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 salón de clases o discutiendo un proyecto en el trabajo.

Muy pocos términos comerciales específicos son intercambiables. La asignación de flexión de una persona no puede ser el factor k de otra persona, 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 hace que la comunicación de ideas complejas sea complicada y que la creación de piezas de calidad sea mucho más difícil de lograr. El mal uso de la terminología a menudo es brutal de corregir, y todos darán la misma respuesta sobre por qué usan los términos de la manera en que lo hacen: porque así es como lo aprendí.

Para que todos estén en la misma página y usen la terminología correctamente, recomiendo publicar un gráfico de pared laminado simple o un folleto con todas las definiciones relevantes. Aquí hay algunos que podrías incluir:

Estas son solo 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 del grano con la línea de plegado. En artículos anteriores, he usado "doblar con el grano" cuando la línea de doblez es paralela a la dirección del grano, como se muestra en la Figura 1. Doblar "a través" o "transversalmente" al grano es cuando la línea de doblez corre perpendicular a el grano, lo que hace que la curvatura sea más fuerte y que sea menos probable que se agriete (vea la Figura 2).

Doblar en paralelo al grano creará un doblez más débil que una línea de doblez que corre contra o transversal al grano. Además, el radio exterior del doblez es más propenso a agrietarse cuando se dobla paralelo a la dirección de la fibra. Cuanto más pequeño es el radio interior cuando se dobla en paralelo a la dirección del grano, mayores son las posibilidades de que se produzcan grietas y más severas pueden ser las grietas. El uso de un radio de curvatura más grande puede ayudar a prevenir estos problemas.

Se necesita más fuerza para doblar una pieza de material cuando la línea de doblez corre a lo largo de la fibra, pero esa misma doblez a través de la fibra también puede contener un radio de doblez interior mucho más pequeño. Además, la profundidad de penetración puede cambiar de un pliegue a otro, según la orientación de la línea de pliegue con respecto al grano del material.

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

FIGURA 1. Las curvas hechas con la fibra (es decir, la línea de curvatura corre paralela a la dirección de la fibra) tienen una mayor probabilidad de agrietarse.

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

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

También considere los tipos de curvas que está haciendo. Las curvas descentradas son difíciles para empezar, ya que las herramientas restringen la brida central. Esta restricción deja el alargamiento de la curva para ir a otro lugar, en particular a las dos alas exteriores. Este desplazamiento del alargamiento los hace dimensionalmente difíciles de predecir. Dichos desplazamientos también funcionan mejor con un radio de curvatura más pequeño, lo que aumenta el problema del agrietamiento.

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 por aire), por lo que las opciones para reducir el agrietamiento con métodos de conformado por aire no están disponibles. Sin embargo, agregar un poco de espacio angular al juego de troqueles ayudará a mantener el paralelismo entre las bridas curvas. Solo se necesita un grado o dos, según el tipo de material y la cantidad de recuperación elástica inherente de un material determinado. Una relación uno a uno entre el grosor 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 del grano y al agrietamiento, y tienen un mayor límite elástico, lo que justifica la compra de materiales de mejor calidad, incluso si son más caros. No obstante, el gasto de material adicional se cubrirá fácilmente con una reducción en el material desechado y los ahorros en mano de obra al combatir la mala calidad.

Los límites de grano también desempeñan un papel en la separación y el agrietamiento del grano al interrumpir lo que se conoce como movimiento de dislocación. Cuanto más pequeño es el grano, más grande se vuelve el área total del límite, más significativa es la interrupción y más robusta y consistente la resistencia a la fluencia.

Para obtener más información sobre este tema, puede consultar mis columnas anteriores, que incluyen "El tamaño del grano del material es importante en el doblado de láminas de metal", "Cómo el tamaño del grano del metal afecta una operación de doblado" y "Consideraciones del grano del material en una prensa plegadora", que 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 otra opción que doblarnos con la veta, pero hay muchas cosas que podemos hacer para mantener al mínimo los efectos nocivos de la formación con la veta.

FIGURA 2. Doblarse a través de la fibra (es decir, cuando la dirección de la fibra es perpendicular a la curvatura) genera una curvatura más fuerte que tiene menos probabilidades de agrietarse.