Các Yếu Tố Quyết Định Bán Kính Uốn Trong Gia Công Tôn Tấm: Hướng Dẫn Kỹ Thuật Toàn Diện
Bán kính uốn là một thông số quan trọng trong gia công kim loại tấm, ảnh hưởng đến độ bền, vẻ ngoài và khả năng chế tạo của sản phẩm. Việc lựa chọn bán kính uốn phù hợp đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc và tránh các khuyết tật như nứt hoặc biến dạng. Tài liệu này trình bày các yếu tố chính ảnh hưởng đến bán kính uốn trong kim loại tấm và cung cấp các phương pháp tốt nhất để thực hiện các phép uốn tối ưu.
Định nghĩa của bán kính uốn
Bán kính uốn đề cập đến bán kính bên trong của phần kim loại tấm bị uốn. Nó được đo từ đường cong bên trong của chỗ uốn đến đường trung tâm của độ dày vật liệu.
Uốn sắc (Bán kính nhỏ): Bán kính gần bằng không, thường yêu cầu dụng cụ chuyên dụng.
Uốn tiêu chuẩn (Bán kính trung bình): Phổ biến trong hầu hết các ứng dụng.
Đường cong bán kính lớn: Được sử dụng cho mục đích thẩm mỹ hoặc kết cấu.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến bán kính uốn
1. đặc tính vật liệu
a) Loại vật liệu
Các kim loại khác nhau có tính dẻo và độ giãn dài khác nhau:
Nhôm: Dẻo hơn, cho phép uốn cong với bán kính nhỏ.
Thép không gỉ: Cứng hơn, đòi hỏi bán kính uốn lớn hơn để tránh nứt.
Thép mềm: Khả năng uốn vừa phải, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tiêu chuẩn.
Đồng và Đồng thau: Rất dẻo, thích hợp cho bán kính uốn nhỏ.
b) Độ dày vật liệu (T)
Quy tắc chung: Bán kính uốn tối thiểu ≈ 1×T (đối với vật liệu mềm) đến 2×T (đối với vật liệu cứng hơn).
Ví dụ:
nhôm 2mm → Bán kính tối thiểu = 2mm (1×T).
thép không gỉ 2mm → Bán kính tối thiểu = 4mm (2×T).
c) Hướng thớ (tính dị hướng)
Gấp mép song song với hướng thớ làm tăng nguy cơ nứt.
Gấp mép vuông góc với hướng thớ cho phép bán kính nhỏ hơn.
2. Khả năng dụng cụ & máy móc
a) Lựa chọn chày và cối
Khe hở cối V nhỏ cho phép uốn với bán kính nhỏ hơn nhưng yêu cầu lực tấn cao hơn.
Chày và cối lớn tạo ra bán kính lớn hơn nhưng giảm ứng suất lên vật liệu.
b) Lực tấn của máy uốn
Máy có công suất lớn hơn có thể tạo ra các góc uốn chặt hơn trên vật liệu dày hơn.
Công suất không đủ dẫn đến các góc uốn không hoàn chỉnh hoặc hiện tượng phục hồi đàn hồi (springback).
c) Vật Liệu & Mài Mòn Dụng Cụ
Khuôn bị mài mòn hoặc sứt mẻ làm tăng nguy cơ xuất hiện khuyết tật trên bề mặt.
Dụng cụ bằng thép tôi giữ được độ chính xác trong thời gian sử dụng dài.
3. Phương Pháp Uốn
Uốn Không Đáy (Air Bending): Sử dụng bán kính chày nhỏ hơn, tạo ra bán kính uốn tự nhiên dựa trên tính đàn hồi của vật liệu.
Uốn Ép / Đóng Ép (Bottoming / Coining): Ép vật liệu vào khuôn, tạo ra bán kính chính xác hơn nhưng đòi hỏi công suất cao hơn.
Uốn Tròn (Roll Bending): Dùng để tạo các đường cong bán kính lớn (ví dụ: hình trụ).
4. Góc Uốn & Hiệu Ứng Phục Hồi Đàn Hồi
Các góc uốn chặt hơn (góc nhọn) đòi hỏi bán kính nhỏ hơn nhưng có thể làm tăng độ hồi phục.
Việc bù trừ độ hồi phục phải được tính đến trong lập trình CNC.
5. Độ hoàn thiện bề mặt & Cân nhắc về lớp phủ
Tôn sơn phủ hoặc có lớp phủ có thể bị nứt nếu uốn quá sắc.
Xử lý trước khi uốn (ví dụ: ủ) có thể cải thiện khả năng tạo hình.
Tính toán bán kính uốn tối thiểu
1. Công thức thực nghiệm
Bán kính uốn tối thiểu (R_min) có thể được ước tính theo công thức: Rmin=K×T
Ở đâu:
K = Hệ số vật liệu (0.5 cho nhôm mềm, 2 cho thép không gỉ).
T = Độ dày vật liệu.
2. Tiêu Chuẩn Ngành (Hướng Dẫn Ví Dụ)
| Vật liệu | Bán Kính Uốn Tối Thiểu Được Khuyến Nghị |
| Nhôm Mềm | 0.5× T |
| Thép cacbon thấp | 1× T |
| Thép không gỉ | 2× T |
| Đồng Đỏ | 0.8× T |
Các Khuyết Tật Thường Gặp Do Bán Kính Uốn Không Đúng
Nứt (Bên Ngoài Vị Trí Uốn): Do vật liệu bị mỏng quá mức.
Nhăn (Bên Trong Vị Trí Uốn): Do bán kính uốn quá lớn trên các tấm mỏng.
Độ đàn hồi: Vật liệu trở lại nhẹ sau khi uốn, ảnh hưởng đến độ chính xác.
Trầy xước bề mặt: Do chọn khuôn không phù hợp hoặc bôi trơn không đúng cách.
Các phương pháp lựa chọn bán kính uốn tối ưu
Tham khảo Bảng thông số vật liệu để biết giá trị độ giãn dài và hệ số K.
Sử dụng Bộ dụng cụ phù hợp (độ rộng V-die, bán kính chày đúng).
Thực hiện các phép uốn thử trước khi sản xuất hàng loạt.
Bôi trơn để giảm ma sát và nứt vỡ.
Cân nhắc Xử lý sau khi uốn (giảm ứng suất, loại bỏ ba via).
Kết Luận
Bán kính uốn trong kim loại tấm được xác định bởi tính chất vật liệu, độ dày, dụng cụ và phương pháp uốn. Việc lựa chọn đúng đảm bảo độ bền cấu trúc, giảm thiểu khuyết tật và nâng cao khả năng sản xuất. Bằng cách tuân thủ các hướng dẫn ngành và thực hiện các phép uốn thử, các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa quy trình uốn để đạt được kết quả chất lượng cao.
