Calculando k

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Pregunta: Actualmente doblamos espesores de material A36 desde calibre 16. hasta 1 pulgada y, ocasionalmente, varios espesores de acero inoxidable y aluminio. Recientemente agregamos una nueva plegadora y ahora nos enfrentamos al desafío de recalcular nuestros valores de factor k y crear nuevos patrones planos DXF de todas las piezas dobladas.

¿Cuál es la mejor manera de crear tablas de datos con el radio interior calculado, los factores k y toda la demás información necesaria para diseñar correctamente las piezas en CAD 3D?

Respuesta: La respuesta no es tan difícil. Seguirás utilizando las mismas fórmulas que antes. Antes de profundizar en los detalles, permítanme repasar brevemente las fórmulas y funciones.

Todos debemos utilizar términos y etiquetas con el mismo significado. Esto es especialmente importante cuando se trata del factor k, ya que mucha gente confunde el factor k con el margen de flexión (BA). De hecho, he escuchado muchos términos básicos de flexión (BA, deducción de flexión (BD), retroceso externo (OSSB) y factor k) usados ​​indistintamente. No son intercambiables y su uso incorrecto añade mucha confusión innecesaria a cualquier discusión.

El factor k es simplemente un multiplicador que le indica dónde se moverá el eje neutro de una curva después de formarse. Es un factor específico del material que tiene en cuenta el comportamiento del material durante la flexión y está dentro de nuestra fórmula para calcular el BA.

Cuando la chapa se dobla, se expande en la superficie exterior de la curvatura y se comprime en la superficie interior. El eje neutro es un lugar teórico dentro del espesor del material de chapa que no experimenta expansión ni compresión. Es esencialmente la línea divisoria entre las fuerzas de expansión hacia el radio exterior y las fuerzas de compresión hacia el radio interior (ver Figuras 1 y 2). Debido a que el eje neutro mantiene la misma longitud a medida que se mueve hacia adentro, el metal se alarga, lo cual debemos acomodar para usar nuestros cálculos de curvatura.

Tenga en cuenta que el eje neutro nunca puede exceder el 50% del espesor del material (con un factor k de 0,50). Si estás formando un radio amplio, puedes calcular un factor k superior al 50%, pero si ese es el caso, debes devolver ese valor a 0,50. ¿Por qué? Porque el área de compresión dentro del doblez no puede exceder el área de expansión.

La ingeniería inversa del factor k es la única forma de determinar su valor real, o al menos uno lo más perfecto posible. Puede hacer esto ejecutando curvas de prueba, midiendo los resultados y extrayendo el factor k de la fórmula BA que incorpora los resultados que midió. Podría ser tu mejor opción, especialmente si estás creando una tabla.

Pero (y este es un gran pero) también es necesario considerar las tolerancias del material, incluida la tracción, el rendimiento y el espesor. Podría terminar con algunos datos del factor k muy precisos de una pieza de prueba, pero el material de la pieza de prueba podría no coincidir con las propiedades del material que dobla en producción. De todos modos, si acaba de encontrar el BA doblando piezas de prueba, es posible que no necesite el factor k de todos modos.

Hay otra forma de calcular el factor k sin doblar ninguna pieza de prueba. No es perfecto, pero tampoco lo es doblar una pieza de prueba. No solo pueden cambiar las propiedades del material, sino también las propiedades exactas de las herramientas que utiliza (diferentes cantidades de fricción) y los diferentes métodos de conformado.

FIGURA 1. El factor k, expresado como t/Mt, es una relación que describe el desplazamiento del eje neutro hacia adentro durante la flexión.

Dicho todo esto, puede comenzar graficando el factor k, como se muestra en la Figura 3. Esto muestra el valor máximo del factor k al 50% del espesor del material, señalado por la línea roja. Donde se encuentran las líneas amarilla y roja (punto 4 en el cuadro) representa un radio de curvatura interior igual a cuatro veces el espesor del material. Por encima de eso, calcularás factores superiores al 50%, pero no deberías utilizarlos. Como muestra el gráfico, debe mantener su factor k en ese valor máximo de 0,50.

La ubicación 1 en el gráfico, donde se encuentran las líneas azul y amarilla, es el valor del factor k para un radio interior agudo o mínimo producible para una forma de aire. Cualquier valor por debajo de este coloca la curvatura en un área que excede los límites físicos de compresibilidad, al menos para nuestro material base de acero dulce. Como he dicho muchas veces antes, las curvas cerradas son la pesadilla de la precisión del formado del aire.

El factor k mínimo para el conformado con aire se puede expresar como (4-π)/π, o 0,27324. Restamos ese valor de nuestro valor máximo del factor k de 0,5:

0,5 - 0,27324 = 0,22676

Este resultado nos da nuestro rango de posibles factores k como se indica en la línea amarilla del gráfico. A continuación, dividimos 0,22676 entre 3:

0,2267/3 = 0,07558

Esto nos da nuestro multiplicador, es decir, el número que multiplicamos por la relación entre el radio interior y el espesor del material de nuestra curvatura. Encontramos esa relación dividiendo el radio de curvatura interior por el espesor del material. Usaré uno de 0,093 pulgadas. Radio de curvatura interior en material de 0,062 pulgadas de espesor.

0,093/0,062 = 1,5

Luego multiplicamos por nuestro multiplicador, 0,07558, y sumamos el resultado al factor k mínimo de 0,273:

0,07558 × 1,5 = 0,113

FIGURA 2. El factor k describe el desplazamiento del eje neutro hacia adentro durante la flexión. Ese cambio hace que el metal se alargue, lo que tenemos en cuenta en nuestros cálculos de curvatura.

0,113 + 0,273 = 0,386

Eso hace que nuestro factor k sea 0,386. Todo esto se puede resumir en la siguiente fórmula. Nuevamente, obtiene el factor k mínimo y el multiplicador del gráfico de la Figura 2.

Factor K = [Multiplicador × (Radio interior/Espesor del material)] + Factor K mínimo

Has encontrado el factor k. ¿Ahora que? ¿Qué hacemos con ese número? ¿Cómo se aplica y por qué debería importarle? El motivo por el que debería importarle depende de la calidad del producto que desea producir. Comprender el factor k marca una gran diferencia. Primero, mira tu fórmula BA:

BA = [(0,017453 × Radio de curvatura interior) + (0,0078 × Espesor del material)] × Ángulo de curvatura exterior

En esta ecuación, 0,017453 es π/180, que convierte grados en radianes o unidades de medida de ángulos basadas en el radio de un círculo. Realizamos esta conversión porque las funciones trigonométricas en los cálculos matemáticos normalmente requieren que los ángulos estén en radianes en lugar de grados. Cuando multiplicas el ángulo convertido (en radianes) por el radio, básicamente estás calculando la longitud a lo largo del arco del círculo formado por la curva. Entonces, π/180 multiplicado por el radio interior representa la longitud del arco a lo largo del eje neutro para un grado de ángulo.

La segunda parte de la ecuación comienza nuevamente con la conversión de grados a radianes (π/180), que luego se multiplica por un factor k de 0,4468, lo que nos da la cifra de 0,0078 en la fórmula. Eso representa la compensación que se produce cuando el eje neutro se desplaza hacia adentro durante la flexión, lo que hace que el material se alargue y agregue longitud a las dimensiones de la pieza.

Ahora conocemos la longitud total del arco y la longitud adicional creada por el desplazamiento del eje neutro. Aún así, hasta ahora, sólo hemos calculado un grado de ángulo de curvatura. Ahora, multiplicamos el ángulo de curvatura externo total, medido desde el exterior de la curvatura. (Nota: nunca utilice el ángulo de curvatura interior al calcular el BA).

Tenga en cuenta que muchas variables pueden alterar los valores del factor k, especialmente si los operadores eligen diferentes aperturas de troquel o utilizan diferentes métodos de conformado. Entonces, ¿cuál es la “mejor” forma de recalcular las tablas del factor k? Quizás sea una hoja de cálculo de Excel. Quizás puedas doblar piezas de prueba. Sólo debes saber que el factor k es solo una variable entre muchas a considerar.