Rendement, traction et pliage de petites pièces métalliques sur la presse plieuse

ZhakYaroslavPhoto / iStock / Getty Images Plus

Ce mois-ci, nous entendons deux lecteurs lus, l'un avec une question sur la terminologie, l'autre sur le pliage de pièces extrêmement petites. On souligne l'importance pour tous les acteurs du métier d'utiliser les mêmes termes. Beaucoup utilisent des termes de manière interchangeable alors qu'en vérité, ils ne sont pas interchangeables. L'autre montre que, bien que ceux qui travaillent dans le métier de la maîtrise travaillent selon les mêmes principes fondamentaux, ils ont encore de nombreuses chances de faire preuve de créativité.

Question : Lorsque vous discutez de la règle des 20 % dans vos articles, vous utilisez de l'acier laminé à froid (CRS) avec une résistance à la traction de 60 KSI comme référence pour estimer le rayon de courbure de différents matériaux. Vous avez également mentionné que 60 KSI est la résistance à la traction de A36 CRS.

En plus de la résistance à la traction, j'ai vu les termes "limite d'élasticité" et "résistance à la traction ultime". Lorsque vous faites référence à la résistance à la traction, je suppose que vous faites référence à la résistance à la traction ultime, et non à la limite d'élasticité ?

Réponse : Comme de nombreux termes dans notre métier, la limite d'élasticité et la résistance ultime à la traction sont souvent utilisées de manière interchangeable. Bien sûr, ils ne sont pas interchangeables et ont des significations et des valeurs précises. La même chose pourrait être dite pour les termes de flexion tels que l'allocation de pliage, le retrait extérieur, la déduction de pliage et le facteur k.

En termes simples, la limite d'élasticité représente le point auquel la propriété élastique du métal devient plastique. La propriété élastique est lorsque le matériau est libéré de la charge et reprend sa forme d'origine. Lorsque la charge atteint la limite d'élasticité, le matériau se plie et restera plié, moins quelques degrés de retour élastique (voir Figure 1).

La résistance à la traction ultime (souvent appelée résistance à la traction) représente la quantité de contrainte ou de charge qu'un matériau peut supporter jusqu'à ce qu'il commence à s'étirer et finalement se rompe. En d'autres termes, la résistance à la traction est la résistance d'un matériau à la tension causée par une charge mécanique appliquée, dans ce cas, par le poinçon de la presse plieuse. Le point de fracture est explicite ; tu l'as cassé, mec. Et vous avez raison, je travaille avec la résistance à la traction ultime, avec 60 000 PSI comme valeur de résistance moyenne pour notre matériau de base en acier doux.

La règle des 20 % permet de déterminer quel sera le rayon formé par l'air lorsqu'il sera plié sur une ouverture de matrice spécifique. (Il tire son nom du comportement de formage de l'acier inoxydable 304, qui forme son rayon à environ 20% de l'ouverture de la matrice.) Je donne une gamme de pourcentages de rayon pour divers matériaux. Pour l'acier A36, les pourcentages d'ouverture de matrice peuvent varier de 15 % à 17 %, 16 % étant la valeur médiane. Ainsi, lorsque vous formez A36 à l'air, le rayon résultant sera compris entre 15% et 17% de l'ouverture de la matrice.

La plage de valeurs pourrait même être plus importante dans certains cas. Pourquoi? La réponse est simple : il n'y a pas deux morceaux de tissu identiques. Les valeurs de résistance à la traction ultime, de limite d'élasticité, de dureté, de module d'élasticité et d'autres variables diffèrent à chaque coulée. (La chaleur est le nom de chaque nouveau lot de métal en fusion). C'est aussi la raison pour laquelle la règle des 20 % n'est qu'une règle empirique. Cependant, il s'agit d'une règle empirique raisonnablement précise.

Question : Nous plions de petits ressorts en tôle de 0,213 po de largeur sur 1,33 po de longueur. Ils nécessitent quatre virages à 90 degrés et entre deux et quatre virages ouverts supplémentaires. Le matériau est généralement de l'acier inoxydable de la série 300 de 0,003 à 0,015 pouce d'épaisseur, entièrement dur ou semi-dur, tous photogravés. Nous utilisons une presse plieuse très précise et reproductible avec un outillage personnalisé que nous fabriquons en interne. Les méthodes et les formules de cintrage à l'air utilisées pour les pièces plus lourdes fonctionnent-elles pour ces très petites pièces ?

La flexion à l'air fonctionne bien sur le stock le plus fin, mais mes parties les plus épaisses ont tendance à se plier et à se fissurer. Je suis en train de fabriquer de nouveaux outils avec un rayon de poinçon plus grand, mais les concepteurs de pièces ont tendance à placer les découpes trop près des plis, ou ils veulent des plis très rapprochés, donc je suis un peu limité dans ce que je peux faire. Nous avons également des pièces à venir avec des coudes à 150 degrés qui nécessitent un rayon beaucoup plus grand, et je ne sais pas à quoi cet outillage devrait ressembler.

Figure 1La courbe contrainte-déformation montre la limite d'élasticité, la résistance à la traction ultime et le point de rupture.

Réponse : Ayant ma propre boutique à une époque, exécutant le même genre de travail que vous, je peux vous dire sans aucun doute que, oui, les formules fonctionnent aussi bien sur des matériaux à petite échelle qu'à grande échelle. Cependant, vous n'avez pas mentionné les tolérances de vos pièces finies. Ayant été là à un moment donné, je suppose que vous travaillez avec des valeurs de ± 0,001 pouce et des angles avec un demi-degré d'erreur. C'est certes petit, mais l'erreur en pourcentage de l'épaisseur du matériau est à peu près la même que pour un matériau plus épais, à environ 10 % de l'épaisseur. Cela rend relativement facile le maintien des pièces selon les spécifications demandées dans l'impression.

Avez-vous besoin d'inclure les calculs de perte de pli et de déduction de pli ? La réponse est… parfois. Oui, je me rends compte que c'était une réponse vague, alors permettez-moi de vous expliquer.

Si vous formez avec un rayon de nez de poinçon égal ou inférieur à l'épaisseur du matériau, les valeurs calculées sont si petites que, pour la plupart, elles ne font pas beaucoup ou pas de différence dans les dimensions finales de la pièce. Cela dit, des virages serrés se produisent encore même à cette échelle, plus à ce sujet sous peu.

D'autre part, les rayons de courbure supérieurs à l'épaisseur du matériau nécessiteront généralement de traiter les déductions de courbure et les tolérances de courbure en raison de l'allongement qui se produira.

Pour plier à une si petite échelle, il faut des outils uniques. Tout d'abord, trouvez-vous des règles de coupe fines et trempées en profondeur (FG DEH), telles que les fraises Sandvik Dieflex. Celles-ci mesurent environ 2 pouces de haut et sont tranchantes comme des rasoirs sur le tranchant. Faire attention. Ils peuvent facilement vous couper jusqu'à l'os rien qu'en les manipulant. Vous voudrez peut-être prendre une lime fine et casser le bord pour les rendre plus sûrs.

Lorsque le rayon du poinçon est aussi net, même une courbure d'une épaisseur de matériau de 0,010 po peut être courbée. Vous devrez faire attention à tout ce qu'implique un virage serré. Utilisez la même règle pour les rayons de courbure plus grands et montez un morceau de bois rond avec le rayon correct sur le poinçon.

Pour les courbures à plus grand rayon, faites le poinçon comme nous en avons discuté. Mais ici, je formerais mes plus grands coudes dans un tampon en uréthane. Construisez une boîte de retenue avec un canal d'air sous le tampon en uréthane. Le tampon en uréthane doit avoir une dureté de 50 à 60 et être 10 fois le volume du matériau et le rayon du poinçon. L'uréthane agit comme un solide hydraulique et répartit la charge de manière égale dans toutes les directions, forçant le matériau à prendre le profil du poinçon (voir Figure 2).

Pour les plis rapprochés sur des pièces extrêmement petites, vous devrez faire preuve de créativité. Prenez quatre longueurs de règles de coupe, décalez légèrement deux d'entre elles, retournez une paire et fabriquez un outil de décalage (voir Figure 3).

Parlez à votre maison de photogravure des lignes de demi-gravure centrées sur la ligne de pliage pour l'intérieur du virage. Ce processus établit la ligne de pliage pour les virages dans les deux sens.

Un dernier conseil : le centrage de votre poinçon et de votre matrice est l'une des parties les plus essentielles de la configuration d'une presse plieuse. Mais la question est de savoir comment aligner un poinçon tranchant comme un rasoir de 0,032 pouce d'épaisseur et le centrer dans une ouverture de matrice de 0,04 pouce de large? Il est trop petit pour être vu à quelques centimètres de distance. Une loupe ne fonctionnera pas parce que vous ne pouvez pas vous approcher suffisamment pour l'utiliser, et vous ne pouvez pas mettre votre tête entre le lit et le bélier, alors comment la voyez-vous pour la centrer ?

Figure 2 Essayez de former vos coudes à plus grand rayon sur un tampon en uréthane. Construisez une boîte de retenue (à gauche) qui vous laissera de l'espace pour inclure un canal d'air sous le tampon en uréthane.

J'ai utilisé deux petites webcams, j'ai fabriqué des fixations pour les maintenir, je les ai montées sur le rail du lit et je les ai branchées sur mon ordinateur portable. Cela a parfaitement fonctionné, avec de superbes vues et un alignement parfait des poinçons et des matrices (voir Figure 4).

En conclusion, lorsque vous vous penchez sur une si petite échelle, soyez créatif. Ce n'est pas aussi difficile que vous le pensez.