ปัจจัยที่กำหนดรัศมีการงอในแผ่นโลหะ: คู่มือเทคนิคโดยละเอียด
รัศมีการดัดโค้งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการผลิตชิ้นส่วนโลหะแผ่น ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรง พื้นผิว และความสามารถในการผลิตได้จริง การเลือกขนาดรัศมีการดัดโค้งที่เหมาะสมจะช่วยรักษาความสมบูรณ์ทางโครงสร้างและป้องกันข้อบกพร่องต่างๆ เช่น การแตกร้าวหรือการบิดงอ เอกสารฉบับนี้จะกล่าวถึงปัจจัยหลักที่มีผลต่อรัศมีการดัดโค้งในโลหะแผ่น พร้อมทั้งแนะนำแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับกระบวนการดัดโค้งที่มีประสิทธิภาพสูงสุด
คำนิยามของรัศมีการงอ
รัศมีการดัดโค้ง หมายถึง รัศมีด้านในของชิ้นส่วนโลหะแผ่นที่ถูกดัดโค้ง ซึ่งวัดจากเส้นโค้งด้านในของการดัดโค้งถึงแนวกลางของความหนาของวัสดุ
การดัดโค้งแบบแหลม (รัศมีขนาดเล็ก): รัศมีใกล้ศูนย์ มักต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ
การดัดโค้งมาตรฐาน (รัศมีปานกลาง): พบได้ทั่วไปในงานส่วนใหญ่
การดัดโค้งรัศมีใหญ่: ใช้เพื่อความสวยงามหรือเพื่อวัตถุประสงค์ด้านโครงสร้าง
ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อรัศมีการดัดโค้ง
1. คุณสมบัติของวัสดุ
ก) ประเภทวัสดุ
โลหะชนิดต่างๆ มีคุณสมบัติการยืดตัวและความเหนียวแตกต่างกัน:
อลูมิเนียม: มีความเหนียวมากกว่า สามารถดัดโค้งให้แคบได้
สแตนเลส: มีความแข็งมากกว่า จำเป็นต้องใช้รัศมีการดัดที่ใหญ่ขึ้นเพื่อป้องกันการแตกร้าว
เหล็กกล้าอ่อน: สามารถดัดโค้งได้ในระดับปานกลาง ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานทั่วไป
ทองแดงและทองเหลือง: มีความเหนียวสูง เหมาะสำหรับการดัดโค้งรัศมีแคบ
ข) ความหนาของวัสดุ (T)
หลักการทั่วไป: รัศมีการดัดขั้นต่ำ ≈ 1×T (สำหรับวัสดุอ่อน) ถึง 2×T (สำหรับวัสดุแข็ง)
ตัวอย่าง:
อลูมิเนียมหนา 2 มม. → รัศมีขั้นต่ำ = 2 มม. (1×T)
สแตนเลสหนา 2 มม. → รัศมีขั้นต่ำ = 4 มม. (2×T)
c) ทิศทางเม็ด (Anisotropy)
การดัดตามเม็ดเพิ่มความเสี่ยงในการแตกร้าว
การดัดในทิศทางตั้งฉากกับเม็ดช่วยให้สามารถดัดด้วยรัศมีที่เล็กลงได้
2. ความสามารถของเครื่องมือและเครื่องจักร
a) การเลือกหัวตอก (Punch) และแม่พิมพ์ (Die)
ช่อง V ของแม่พิมพ์ที่เล็กกว่าช่วยให้การดัดมีรัศมีที่เล็กลง แต่เพิ่มแรงดันที่ต้องใช้ในการดัด
แม่พิมพ์ที่ใหญ่กว่าจะผลิตรัศมีที่ใหญ่กว่า แต่ลดแรงกระทำต่อวัสดุ
b) แรงดันของเครื่องพับ (Press Brake Tonnage)
เครื่องจักรที่มีแรงดันสูงกว่าสามารถทำให้เกิดการงอที่แน่นหนามากขึ้นในวัสดุที่หนาขึ้น
แรงดันไม่เพียงพอจะนำไปสู่การงอที่ไม่สมบูรณ์หรือการเด้งกลับของวัสดุ
c) วัสดุของเครื่องมือและการสึกหรอ
แม่พิมพ์ที่สึกหรอหรือแตกร้าวจะเพิ่มความเสี่ยงต่อตำหนิบนพื้นผิว
เครื่องมือจากเหล็กที่ผ่านการเสริมความแข็งแรงจะรักษารูปทรงได้แม่นยำตลอดการใช้งานระยะยาว
3. วิธีการดัดงอ
การดัดงอแบบอากาศ (Air Bending): ใช้รัศมีของแรงกดเล็กกว่า ส่งผลให้เกิดรัศมีการงอตามธรรมชาติที่ขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นของวัสดุ
การดัดแบบแนบสนิท/การอัดแน่น (Bottoming / Coining): ใช้แรงกดให้วัสดุเข้าชิดกับแม่พิมพ์ เพื่อสร้างรัศมีที่แม่นยำมากยิ่งขึ้นแต่ต้องใช้แรงดันสูงกว่า
การดัดแบบโรล (Roll Bending): ใช้สำหรับโค้งที่มีรัศมีใหญ่ (เช่น ทรงกระบอก)
4. มุมการดัดและปรากฏการณ์เด้งกลับ (Springback Effect)
มุมโค้งที่แคบลง (มุมแหลม) ต้องการรัศมีที่เล็กลง แต่อาจเพิ่มการเด้งกลับ
การชดเชยการเด้งกลับจะต้องถูกพิจารณาในการเขียนโปรแกรม CNC
5. ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับผิวสัมผัสและเคลือบผิว
แผ่นโลหะที่ทาสีหรือเคลือบอาจแตกร้าวได้ หากดัดโค้งมากเกินไป
การเตรียมก่อนการดัด (เช่น การอบอ่อน) สามารถเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปได้
การคำนวณรัศมีการดัดขั้นต่ำ
1. สูตรคำนวณเชิงประจักษ์
รัศมีการดัดขั้นต่ำ (R_min) สามารถคำนวณได้โดยประมาณจาก: Rmin=K×T
ที่ไหน:
K = ค่าคงที่ของวัสดุ (0.5 สำหรับอลูมิเนียมอ่อน, 2 สำหรับเหล็กสเตนเลส)
T = ความหนาของวัสดุ
2. มาตรฐานอุตสาหกรรม (ตัวอย่างแนวทาง)
| วัสดุ | รัศมีการดัดขั้นต่ำที่แนะนำ |
| อลูมิเนียมอ่อน | 0.5× T |
| เหล็กกล้าอ่อน | 1× T |
| สแตนเลส | 2× T |
| ทองแดง | 0.8× T |
ข้อบกพร่องที่พบบ่อยจากขนาดรัศมีการดัดที่ไม่ถูกต้อง
รอยร้าว (ด้านนอกของการดัด): เกิดจากการบางเกินไป
รอยย่น (ด้านในของการดัด): เกิดจากรัศมีที่ใหญ่เกินไปในแผ่นโลหะบาง
การคืนตัวของวัสดุ: วัสดุจะคืนตัวเล็กน้อยหลังการดัดโค้ง ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำ
รอยขีดข่วนบนพื้นผิว: เกิดจากการเลือกแม่พิมพ์ไม่เหมาะสมหรือการหล่อลื่นไม่เพียงพอ
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการเลือกขนาดรัศมีการดัดโค้งให้เหมาะสม
ศึกษาข้อมูลจากแผ่นข้อมูลวัสดุ (Material Data Sheets) เพื่อหาค่าการยืดตัวและค่า K-factor
ใช้เครื่องมือที่เหมาะสม (ความกว้างของ V-die และรัศมีของ Punch ที่ถูกต้อง)
ทดสอบการดัดโค้งก่อนเริ่มการผลิตจริง
ใช้สารหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทานและป้องกันการแตกร้าว
พิจารณาการบำบัดหลังการดัด (เช่น การผ่อนแรงเครียด การลบคมขอบ)
สรุป
รัศมีการดัดโค้งในโลหะแผ่นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของวัสดุ ความหนา เครื่องมือ และวิธีการดัด ที่เหมาะสม การเลือกที่เหมาะสมจะช่วยให้เกิดความแข็งแรงเชิงโครงสร้าง ลดข้อบกพร่อง และเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต โดยการปฏิบัติตามแนวทางอุตสาหกรรมและการทดสอบดัดโค้ง ผู้ผลิตสามารถปรับปรุงกระบวนการทำให้เกิดผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูง
