عوامل K ، عوامل Y ، وفرامل الضغط

سؤال: كان لدي سؤال حول العوامل K لبرنامجنا النمذجة ثلاثية الأبعاد. عادةً ما يستخدم مهندسو التصميم لدينا عامل 0.4 لأجزاء مكابح الضغط المكوّنة بالهواء. ومع ذلك ، لا يعمل هذا بشكل جيد بالنسبة لأجزاءنا التي تدخل في مكبس ختم النقل اليدوي.

أريد أن أساعد مهندسي التصميم لدينا على إنشاء أجزاء قابلة للتصنيع. أود أن أقول إن لديّ فهمًا جيدًا للأساسيات ، لكن لا تزال هناك مشكلات واجهتها في أجزاء الإنتاج التي أضعتها في الاعتبار لأخذ التصميمات المستقبلية في الاعتبار. هل أنت قادر على الإجابة على سؤالي حول العوامل K مع توصية عامة دون الخوض في الكثير من النظرية أو الحسابات؟

الإجابة: الإجابات على أسئلتك بسيطة ؛ حسنا ، نوع من البساطة. سأبدأ بالأساسيات وأقدم بعض التوصيات العامة ، ثم أختتم ببعض الحسابات. الرياضيات في قلب الانحناء الصفائح المعدنية. لحسن الحظ ، ليس الأمر معقدًا جدًا - لا يوجد حساب التفاضل والتكامل ، مجرد هندسة.

الفرامل الصحافة الخاص بك وختم الصحافة الصفائح المعدنية بطرق مختلفة. على مكابح الضغط ، تقوم بتكوين الهواء ، بينما في مكابس الختم تقوم بختم أو صك. هذه كلها طرق مميزة للتشكيل ، ويتم حساب كل منها بطريقة مختلفة بسبب كيفية إنتاج نصف القطر في الشغل.

أنواع الانحناءات

أولاً ، دعنا نتراجع ونتحدث عن أنواع الانحناءات التي يمكنك صنعها في الصفائح المعدنية. لا تخف؛ سأحضر عامل K في المناقشة قريبًا. حتى ذلك الحين ، تحمل معي.

هناك أربعة أنواع من الانحناءات: الحد الأدنى نصف القطر ، حاد ، مثالي ، ونصف القطر. منحنى الحد الأدنى نصف القطر لديه نصف قطر يساوي أصغر نصف قطر داخلي يمكن إنتاجه دون تجعد المادة. حاول تكوين نصف قطر أصغر من الحد الأدنى ، ويمكنك تجعد مركز نصف القطر ، مما يتيح لك منعطف حاد.

يحتوي المنحنى المثالي على دائرة نصف قطرها مساوية أو قريبة من سمك المادة. على وجه التحديد ، يتراوح نصف قطر الانحناء المثالي بين الحد الأدنى لقيمة نصف القطر إلى 125 بالمائة من سمك المادة. إذا كان نصف قطرك 125 بالمائة من سمك المادة أو أكثر ، فلديك نصف قطر منحنى.

حتى إذا كنت تقوم بإنتاج منحنى حاد ، فإن أصغر دائرة نصف قطرها يمكنك استخدامها في حسابات الانحناء الخاصة بك هي الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء ، إذا كنت تريد أن تعمل أرقامك في الممارسة. لاحظ أيضًا أن الهواء الذي يكون منحنىًا حادًا عادة ما يكون ضارًا جدًا بالاتساق. يميل التجعد في وسط الانحناء إلى تضخيم أي اختلافات زاويّة ناتجة عن التغيرات في اتجاه الحبوب المادية ، والصلابة ، والسماكة ، وقوة الشد. كلما كان التجعد أكثر حدة وأعمق ، كلما كان التأثير أكبر.

دائرة نصف قطرها الأنف لكمة يلعب هنا أيضا. إذا تحول المنحنى حادًا عن نصف قطر داخلي قدره 0.078 بوصة ، فقم بقطر نصف قطر الأنف بمقدار 1/16 بوصة (0.062 بوصة) و 1/32 بوصة (0.032 بوصة) و 1/64 بوصة (0.015 بوصة .) كلها حادة جدا. نظرًا لأن نصف قطر الأنف المثقب يصبح أصغر بالنسبة إلى سماكة المادة ، فكلما زاد المبلغ الإجمالي لتباين الزاوية الذي ستواجهه.

ولكن ، أنا استطرادا. الآن وبعد أن ناقشنا أنواع الانحناءات الموجودة وكيف نقوم بإنشائها ، يمكننا الانتقال إلى عامل K. ستلاحظ كيفية اختلاف أساليب التشكيل ... انتظر دقيقة واحدة - لم نحدد طرق التشكيل بعد: تشكيل الهواء ، والانحناء السفلي ، والعملات المعدنية.

طرق التشكيل

ونعم ، هناك فرق بين الانحناء السفلي والعملات المعدنية. تجبر القطع المعدنية الأنف لكمة في المادة ، واخترق المحور المحايد. يحدث القاع بنسبة 20٪ تقريبًا فوق سمك المادة ، كما تم قياسه من أسفل القالب.

هناك احتمال معقول بأن مجموعات القوالب على مكبس الختم الخاص بك تقوم بالفعل بصياغة المادة ، مما يدفع القالب إلى أقل من سمك المادة. بخلاف ذلك ، من المحتمل أن تكون منحنىًا للأسفل ، والذي يحدث مرة أخرى بحوالي 20 بالمائة أعلى من سمك المادة. يفرض أحدهما أنصاف الأقطار أكثر تشددًا من الآخر ، لكن كلاهما يجبر المادة على نصف قطر معين. بغض النظر عن نوع الانحناء لديك - الحاد أو الأدنى أو المثالي أو نصف القطر - إذا كنت قاعًا أو صاغًا ، فإن قيمة لكمة الأنف تحدد نصف القطر الناتج ، وبالتالي ، ما نستخدمه في حسابات الانحناء.

هذا ليس هو الحال في تشكيل الهواء ، ولكن. في شكل الهواء ، يكون نصف القطر الناتج عبارة عن نسبة مئوية من فتحة القالب. ينحني الانحناء المكوّن بالهواء عبر عرض القالب ، ويتم تحديد نصف القطر الداخلي كنسبة مئوية من ذلك العرض. تعتمد النسبة المئوية على قوة الشد للمواد. وهذا ما يسمى 20 في المئة القاعدة. إنه مجرد عنوان بسبب النسبة المئوية للتغييرات بنوع المادة وقوة الشد.

على سبيل المثال ، يشكل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 نصف قطر 20 إلى 22 في المائة من عرض القالب ، في حين أن نصف قطره من الألومنيوم 5052-H32 يتكون من 13 إلى 15 في المائة من العرض. القاعدة العامة هنا هي: أنعم المواد ، وشد دائرة نصف قطرها الداخل.

بالمناسبة ، الفولاذ المدلفن على البارد 60-KSI هو المادة الأساسية لدينا لمعظم الحسابات ، بما في ذلك قاعدة 20 في المئة. هذه المواد تشكل دائرة نصف قطرها بين 15 و 17 في المئة من عرض يموت. نبدأ بالوسيط ، 16 في المائة ، ثم نضبط حسب الضرورة. لنفترض أننا بحاجة إلى العمل باستخدام مادة 120 KSI. هذا ضعف الـ 60 KSI لموادنا الأساسية ؛ وبالتالي ، فإن ورقة 120-KSI هذه ستشكل نصف قطر يساوي ضعف حجم الفولاذ المدلفن على البارد المعتدل - أو 32 في المائة من فتحة القالب (16 في المائة × 2).

والآن ، عامل K

في الصفائح المعدنية ، عامل K هو نسبة المحور المحايد إلى سمك المادة. عندما يتم تشكيل قطعة من المعدن ، يضغط الجزء الداخلي من الانحناء بينما يتمدد الجزء الخارجي (انظر الشكل 1). المحور المحايد هو منطقة الانتقال بين الضغط والتمدد ، حيث لا يحدث أي تغيير في المادة — باستثناء أنه يتحرك من موقعه الأصلي بنسبة 50 في المائة من سمك المادة باتجاه السطح الداخلي للثني. لا يغير المحور المحايد طوله بل ينتقل ؛ هذا يسبب استطالة تحدث أثناء الانحناء. يعتمد مدى تحولات المحور المحايد على الخواص الفيزيائية لمادة معينة ، وسمكها ، ونصف قطرها الداخلي المنحني ، وطريقة التكوين.

خذ قيمة K-factor الافتراضية المعتادة البالغة 0.446 ، واضربها بسمك المادة ، وستعرف مكان انتقال المحور المحايد. ما نقوم به ، في جوهره ، هو إجبار الطول المقاس من دائرة نصف قطرها أكبر (أي طول المحور المحايد بنسبة 50 في المائة من سمك المادة) على دائرة نصف قطر أصغر. نفس الطول الإجمالي المقاس الموزع على نصف القطر الأصغر يعني أن لدينا مادة أو استطالة زائدة.

النظر في المواد 0.060 في سميكة. نضرب ذلك بعامل K لـ 0.446 لتحصل على 0.0268. تحول المحور من 0.030 بوصة (بنصف سمك المادة) إلى 0.0268 بوصة ، كما تم قياسه من الانحناءات داخل السطح. بعبارة أخرى ، انتقل المحور 0.0032 إلى الداخل. من هناك يمكننا العثور على الإجابات التي نحتاجها لحسابات الانحناء لدينا.

لاحظ أن نوع المادة وطريقة تشكيلها وعلاقة نصف قطرها المنحني بسمك المواد جميعها تعطينا عوامل K مختلفة. تؤثر هذه ، بدورها ، على إجمالي مقدار الاستطالة الذي يحدث وخصومات الانحناء التي نحتاج إلى استخدامها.

إلى الحسابات

يتم تعريف عامل K حسابيًا على أنه t / Mt ، حيث يكون موقع المحور المحايد و Mt هو سمك المادة. نظرًا للخصائص المحددة لأي معدن معين ، لا توجد طريقة سهلة لحساب هذه القيمة تمامًا ، ومن هنا يكون المخطط في الشكل 2.

عامل K عادة ما يكون في مكان ما بين 0.3 و 0.5. إذا كنت ترغب في حساب عامل K بدلاً من استخدام مخطط ، فستحتاج إلى بعض قطع الاختبار - يجب أن تقوم أربع أو خمس قطع بطريقة جيدة لهذا الغرض.

لحساب عامل K ، تحتاج إلى جمع بعض المعلومات. أولاً ، تحتاج إلى معرفة الأبعاد قبل وبعد تشكيل وقياس نصف قطرها الداخلي بأكبر قدر ممكن من الدقة. المقارنة البصرية هي الخيار الأول الجيد بسبب دقتها. وتشمل الخيارات الأخرى دبابيس قياس ومقاييس نصف قطرها.

خذ إجمالي الأبعاد الداخلية المشكلة ، وطرح الحجم المسطح ، وستحصل على بدل الانحناء (BA). ثم قياس زاوية الانحناء التكميلية وداخل دائرة نصف قطرها الانحناء (IR). باستخدام نقاط البيانات هذه ، بالإضافة إلى سمك المادة (Mt) ، يمكنك حل عامل K (كل الأبعاد في بوصة):

عامل K = [(180 × BA) / (π × زاوية الانحناء مكملة × Mt)] - (Ir / Mt)

بالطبع ، من الأسهل استخدام عامل K المعروف من الجدول ، كما في الشكل 2. يمكنك استخدام عامل K و نصف قطر المنحنى الداخلي لحساب المحور المحايد. ثم استخدم نصف قطر المحور المحايد لحساب طول قوس المحور المحايد - الذي يساوي BA الخاص بك. ستحسب بعد ذلك النكسة الخارجية (OSSB) ، البعد الموضح في الشكل 3. هذا ، إلى جانب زاوية الانحناء التكميلية الخاصة بك (انظر الشكل 4) ، يمنحك كل ما تحتاجه لحساب خصم الانحناء (BD) ، أو إجمالي المبلغ استطالة تحدث في منحنى معين:

BA = [(0.017453 × Ir) + (0.0078 × Mt)] × زاوية الانحناء مكملة

K- عامل يأتي في اللعب في هذا الحساب. ربما تتساءل عن تلك القيم العددية ضمن الصيغة — 0.017453 و 0.0078. ماذا يمثلون؟ أن 0.017453 مقسوم على 180 ، و 0.0078 هو (π / 180) × عامل K.

تستخدم هذه الصيغة عامل K يبلغ 0.446. ومع ذلك ، إذا كان لديك أي تغيير في طريقة التكوين ، أو نوع المادة ، أو نسبة نصف قطر الانحناء الداخلي إلى سمك المادة ، فسيكون لديك قيمة K-factor مختلفة. لدمج هذه القيمة الجديدة ، يمكنك استخدام نسخة موسعة من نفس الصيغة. بعد ذلك تحدد OSSB ، ثم تستخدم النتيجة مع BA لحساب خصم الانحناء الخاص بك:

BA = {[(π / 180) × Ir)] + [(π / 180) × K-factor] × Mt} × زاوية الانحناء المكملةOSSB = [(Tan (زاوية الانحناء / 2)] × (Mt + Ir)] BD = (OSSB × 2) - بكالوريوس

مرحبًا بعامل Y

باستخدام معامل Y ، يمكن أن تكون حساباتك أكثر دقة. لا يتطلب منك تغيير صيغة BA ، ولكن. يأخذ عامل Y في الاعتبار الضغوط داخل المادة ، في حين أن عامل K لا يفعل ذلك. ومع ذلك ، فإن عامل K لا يزال متورطًا ، تم تدليكه قليلاً.

للعثور على عامل Y ، يمكنك الرجوع إلى مخطط (انظر الشكل 5) ، أو يمكنك استخدام هذه المعادلة:

Y-factor = (K-factor × π) / 2 نقوم بعد ذلك بإدراج Y-factor في صيغة جديدة لـ BA: BA = {[(π / 2) × Ir] + (Y-factor × Mt)} × (بيند زاوية تكميلية / 90)

سنتعرف على العملية لكلتا المجموعتين من المعادلات باستخدام فولاذ معتدل المدلفن على البارد 60 KSI بسماكة 0.062 بوصة وبنسبة 0.062 بوصة. داخل دائرة نصف قطرها الانحناء وزاوية منعطف 90 درجة. في هذا المثال ، سنستخدم عامل K البالغ 0.446.

عامل ص = (0.446 × π) / 2 = 0.7005

BA = {[(π / 2) × 0.062)] + (0.7005 × 0.062)} × (90/90) = 0.1408

OSSB = [(Tan (90/2)] × (0.062 + 0.062)] = 0.124

BD = (0.124 × 2) - 0.1408 = 0.1072

الآن ، إليك حسابات منحنى تستخدم فقط عامل K ومعادلة BA الأصلية لدينا:

BA = {[(π / 180) × Ir)] + [(π / 180) × عامل K] × Mt} × زاوية الانحناء المكملة

BA = [(0.017453 × 0.062) + (0.0078 × 0.062)] × 90 = 0.1409

OSSB = [(Tan (90/2)] × (0.062 + 0.062)] = 0.124

BD = (0.124 × 2) - 0.1409 = 0.1071

الفرق في درجة البكالوريوس بين الحسابين هو 0.0001 فقط. ، والفرق في دينار بحريني هو أيضًا 0.0001 بوصة ، مما يجعل هذين الطريقتين لحساب درجة البكالوريوس وظيفيًا متماثلين. لكن قم بتغيير زاوية الانحناء أو نصف قطر الانحناء الداخلي ، وكل شيء يتغير. سوف تجد أن المجموعة الأخيرة من الصيغ التي تستخدم عامل Y تكون أكثر دقة قليلاً من استخدام عامل K.

اطلب حساب Bend الخاص بك

من الممارسات الشائعة في جميع أنحاء الصناعة استخدام 0.446 للحصول على قيمة K-factor. ولكن من خلال تحديد قيم البيانات المناسبة ، بما في ذلك عامل K استنادًا إلى المتغيرات الخاصة بالتطبيق (نوع المادة وطريقة التكوين وداخل نصف القطر) ، أعتقد أنك ستجد أن العديد من المشكلات التي تواجهها بين الاثنين طرق الإنتاج المختلفة سوف تختفي.