Análisis exhaustivo de los parámetros del proceso de doblado de chapa metálica para un doblado de precisión

Para lograr una mayor precisión en el doblado de componentes de chapa metálica para ascensores, el Doblado de chapa Parámetros de proceso, incluyendo el radio de curvatura (ángulo R) de materiales ampliamente utilizados como SPC, SPHC, SUS304 y 804-GG, se midieron meticulosamente a un ángulo de 90° con una prensa plegadora CNC en el taller de chapa metálica. Se empleó un instrumento de medición óptico para determinar el radio de curvatura exacto, mientras que se utilizaron calibradores Vernier para calcular con precisión el coeficiente de curvatura.¹

Los resultados de las pruebas ofrecen datos de referencia valiosos que facilitan la selección de las herramientas de doblado óptimas. Esto contribuye a mejorar la precisión del ángulo R durante el proceso de doblado y mejora significativamente la precisión de los cálculos dimensionales.

Importancia de las pruebas en el doblado de chapa metálica

El radio de curvatura (R interior) y el coeficiente de curvatura son parámetros críticos que influyen directamente en la calidad del proceso de curvatura de chapa metálica. El radio de curvatura se ve afectado por factores como la herramienta de curvatura, el espesor y el rendimiento del material, mientras que el coeficiente de curvatura se determina por el espesor, el radio y el ángulo de curvatura del material. Además, el coeficiente de curvatura desempeña un papel fundamental en el cálculo de las dimensiones desplegadas de la pieza.

La fórmula actual para calcular el factor de flexión de 90° se expresa como α = 1.36t + 0.43R (donde t es el espesor del material). Sin embargo, pueden surgir errores comunes al calcular el factor de flexión, como:

• La diferencia entre el nominal t valor y el espesor real del material.
• Desviación entre el radio de curvatura interior real (R) y el R requerido que se muestra en el dibujo, a menudo se supone en los cálculos.
• Imprecisiones derivadas del uso de un calibre R, donde los valores inferiores a R3 se aproximan a 0.25 y los superiores a R3 a 0.5.
• No tener en cuenta las diferencias en el material y el método de doblado al determinar el R de doblado.

Estos errores pueden acumularse, especialmente cuando una pieza de trabajo sufre múltiples curvas, lo que da como resultado una precisión dimensional deficiente en el producto final.

Para superar estos desafíos, este experimento midió el espesor real de diversos materiales de doblado, empleó un instrumento de medición óptica para obtener mediciones precisas del radio interior y exterior, y calculó el coeficiente de doblado real. La comparación de estos resultados con la fórmula facilita la selección de las matrices de doblado correctas, mejora la precisión del ángulo R y optimiza los cálculos dimensionales.

Esquema de prueba para los parámetros del proceso de doblado de chapa metálica

Materiales de prueba
Los materiales probados en este experimento fueron SPCC, SPHC, SUS304 y 804-GG, todos de nuestra empresa. Cada material tenía diferentes especificaciones de espesor, detalladas en la Tabla 1, para evaluar su comportamiento durante el proceso de doblado.

Tabla 1 Materiales de prueba y espesor (mm)

Espécimen de prueba
Cada muestra utilizada para el experimento medía 100 mm x 100 mm, y la producción se realizó mediante corte láser y troquelado. Esto garantizó que la precisión dimensional de las muestras se mantuviera dentro de una tolerancia de 0.1 mm, proporcionando datos fiables para el análisis.

Equipo de prueba
El equipo de doblado utilizado incluía un Plegadora CNC Ubicado en el taller de chapa metálica. Las matrices de ranura en V utilizadas para el experimento fueron FASTI-50 y Beyeler, y la matriz superior de cimitarra se eligió para un doblado preciso, como se muestra en la Figura 1.

Para realizar pruebas adicionales, se empleó una dobladora de tres puntos (3P250). Las matrices superiores de cuchilla recta seleccionadas para este experimento fueron la fresa puntiaguda R7 y la fresa redonda R9, como se ilustra en la Figura 2, para comparar el rendimiento de diferentes tipos de matrices.

Tabla 2 Parámetros de la prensa plegadora, punzón y matriz

Método de prueba para medir parámetros de flexión

Para garantizar la precisión de los resultados, se midió el espesor real de cada probeta con un micrómetro, promediando cuatro piezas por cada espesor de material. Posteriormente, las probetas se doblaron utilizando diversas matrices de doblado, ajustadas a un ángulo de doblado de (90 ± 1)°, con una longitud objetivo de 50 mm en un lado, como se muestra en la Figura 3.

Cada especificación de espesor se probó cinco veces para garantizar su consistencia. Una vez finalizado el proceso de doblado, se escanearon los contornos del ángulo de doblado con un instrumento de medición óptica para determinar con precisión tanto el radio de doblado exterior (R exterior) como el radio de doblado interior (R interior), como se muestra en la Figura 4.

Se utilizó un calibrador vernier para medir las longitudes de ambos lados, lo que permitió calcular el coeficiente de flexión. Este proceso se repitió cinco veces para cada espesor de material, utilizándose el valor promedio para análisis posteriores.

Resultados de la prueba y análisis

La tabla de resultados de pruebas proporciona datos que incluyen el espesor real del material, los radios internos y externos para curvas de 90°, los coeficientes de curvatura y las tasas de adelgazamiento para cada material.

Espesor real del material La Tabla 3 compara los espesores nominales y reales de las muestras de prueba, medidos con un micrómetro. Muestra que el espesor real del SPCC se encuentra dentro de 0.03 mm de su espesor nominal, mientras que el SUS304 sin recubrimiento fue aproximadamente 0.07 mm más delgado. Para la placa SPHC laminada en caliente de 4.5 mm, el espesor medido fue de 4.2 mm.

Tabla 3 Espesor real de los materiales de prueba (mm)

Ángulo interior de flexión (R_interior) El radio de curvatura interior (R_interior) se ve influenciado por el material, el espesor de la placa, el método de doblado y las herramientas. Entre estos factores, el tipo de material fue el que tuvo mayor influencia:

• R_interior(SUS304) > R_interior(CCE):Por ejemplo, con un ancho de ranura en V (Bv) de 12 mm, el R_interior para SPCC de 1.2 mm es de 1.85 mm, mientras que SUS304 mide 2.09 mm.
• El impacto del espesor de la placa en R_interior Es menor al utilizar la misma matriz de doblado. Por ejemplo, cuando Bv = 12 mm en doblado de tres puntos, las placas SUS304 con espesores de entre 1.0 mm y 2.0 mm tenían R_interior valores entre 2.33mm y 2.51mm.
• R_interior(tres puntos) > R_interior(ranura en V):Una comparación de matrices inferiores con ranura en V idénticas (Bv = 7 mm, 12 mm, 16 mm) mostró que R_interior En la flexión de tres puntos fue mayor que en la flexión con ranura en V.
• Un Bv mayor conduce a un R mayor_interior:Con flexión de tres puntos, los anchos de ranura más amplios (Bv = 24 mm, 32 mm, 40 mm) dieron como resultado R_interior Valores de aproximadamente 4.0 mm, 4.7 mm y 5.9 mm, respectivamente. Por lo tanto, el material, el método de doblado y el ancho de la ranura afectan el R_interior, lo que justifica una consideración cuidadosa durante la configuración.

Reducción de espesor y radio de curvatura exterior (R_exterior) La diferencia entre R_exterior Y R_interior Se utilizó para calcular el espesor promedio cerca de la curva (t' = R_exterior - R_interior). La relación de reducción (η) se determinó como η = (t – t')/t.

Los datos indican que se produjo una reducción de espesor en todos los casos de prueba, con la mayoría de las tasas de reducción entre el 6 % y el 15 %. La relación entre el espesor del material, el método de doblado y el ancho de ranura durante el adelgazamiento es compleja, aunque el SPHC presentó una tasa de reducción menor, entre el 4 % y el 6 %.

Redondez de flexión El instrumento de medición óptico calculó valores de redondez para R_interior Y R_exterior:

• Cuando Bv = 7-16 mm, los valores de redondez fueron mínimos, típicamente ≤ 0.05 mm, lo que indica alta precisión.
• En Bv = 24 mm, 32 mm y 40 mm (todos en flexión de tres puntos), los valores de redondez superaron los 0.1 mm, lo que sugiere que los anchos de ranura mayores disminuyen la redondez de la curva.

Coeficiente de flexión (α) La tabla también compara los valores medidos y calculados para el coeficiente de flexión (utilizando la fórmula α = 1.36t + 0.43R_interiorLas diferencias fueron pequeñas, lo que confirma que la fórmula es aplicable a una amplia gama de condiciones. El coeficiente de flexión depende principalmente del espesor del material (t) y del R real._interior, con el tipo de material, el espesor de la placa y las herramientas que afectan a R_interior.

Para materiales nuevos o espesores variables, es esencial medir tanto el espesor real como R_interior para garantizar resultados precisos.

Conclusión

Del análisis se pueden extraer varias conclusiones clave:

1. Resultados de la prueba:Los resultados revelan los coeficientes de flexión de Rinner, Router y flexión para espesores de chapa comúnmente utilizados de SPCC, SPHC, SUS304 y 804-GG cuando se procesan utilizando máquinas plegadoras CNC como Beyeler, FASTI-50 y 3P250.
2. Influencia del materialEl Rinner se ve afectado no solo por la matriz de doblado, sino también considerablemente por el tipo de material. Las pruebas indican que el Rinner para SUS304 es ligeramente mayor que el del SPCC en condiciones de doblado idénticas.
3. Consideraciones sobre el método de doblado:Cuando otros parámetros de flexión permanecen constantes, Rinner es generalmente mayor en la flexión de tres puntos en comparación con la flexión de ranura en V. Esto sugiere que la elección del método de flexión debe tenerse en cuenta en la selección del coeficiente de flexión.
4. Fórmula del coeficiente de flexión universalLa fórmula de cálculo del coeficiente de flexión, α = 1.36 t + 0.43 Rinner, es de aplicación universal. Al recopilar los datos de espesor real de los materiales de flexión más comunes, junto con sus valores Rinner correspondientes obtenidos de los moldes de flexión, se puede determinar un coeficiente de flexión más preciso.