Các Khái Niệm Chính Về Uốn Tôn Tấm
Trong uốn kim loại tấm, một số khái niệm thiết kế cần được xem xét liên quan đến kích thước chi tiết cuối cùng. Trước khi tìm hiểu các ý tưởng chính này, điều hữu ích là hiểu một số thuật ngữ cơ bản:
Trục trung hòa: Một đường tưởng tượng trong kim loại không bị kéo giãn hay nén trong quá trình uốn.
Vùng chịu kéo: Khu vực ở mặt ngoài của chỗ uốn nơi vật liệu bị kéo giãn.
Vùng chịu nén: Khu vực ở mặt trong của chỗ uốn nơi vật liệu bị nén.
Đường uốn: Đường thẳng hoặc cong mà tại đó nếp gấp xảy ra.
Chiều dài bích: Chiều dài của phần phẳng kéo dài từ đường gấp.
Các khái niệm thiết kế và sản xuất chính được giải thích bên dưới.
Bán kính uốn
Bán kính uốn là bán kính cong phía trong được tạo thành khi uốn tấm vật liệu. Đây là một biến thiết kế chính, ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước, độ bền, hình dạng và độ nguyên vẹn cấu trúc.
Mỗi loại vật liệu và độ dày đều có bán kính uốn tối thiểu —giới hạn dưới mà nếu nhỏ hơn thì việc uốn sẽ không thể thực hiện được mà không gây hư hại. Theo quy tắc chung, bán kính uốn tối thiểu nên ít nhất bằng độ dày vật liệu.
Bán Kính Uốn Tối Thiểu (R tối thiểu ) = Độ dày vật liệu (t)
Bù trừ uốn
Trong quá trình uốn, vật liệu ở vùng uốn bị kéo giãn, khiến tổng chiều dài phẳng của chi tiết ngắn hơn một chút so với tổng chiều dài các cạnh bích. Bù trừ uốn là lượng cần phải trừ khỏi tổng chiều dài khai triển để đạt được kích thước cuối cùng mong muốn sau khi uốn.
Bù trừ uốn = 2 × (Khoảng lùi ngoài – Dư lượng uốn)
Việc tính toán chính xác bù trừ uốn là rất cần thiết để đảm bảo chiều dài và thông số kỹ thuật đúng của chi tiết. Giá trị bù trừ phụ thuộc vào loại vật liệu, độ dày và bán kính uốn.
Độ dãn khi uốn
Dư lượng uốn là chiều dài vật liệu cần thiết để tạo thành phần cong của nếp uốn dọc theo trục trung hòa. Khi một tấm vật liệu bị uốn, phía trong bị nén và phía ngoài bị kéo giãn, nhưng trục trung hòa vẫn giữ nguyên chiều dài.
Dư lượng uốn tính đến độ dày vật liệu, góc uốn, phương pháp uốn và hệ số K. Nó biểu thị chiều dài cung của trục trung hòa giữa hai mặt bích.
K-factor
Hệ số K là một thông số quan trọng trong thiết kế kim loại tấm, được định nghĩa là tỷ lệ giữa độ dịch chuyển của trục trung hòa so với độ dày vật liệu. Giá trị này thường nằm trong khoảng từ 0 đến 1 (thực tế thường từ 0,25 đến 0,5). Ví dụ, hệ số K bằng 0,3 có nghĩa là trục trung hòa nằm ở vị trí 30% độ dày tính từ bề mặt uốn bên trong.
Hệ số K giúp ước tính mức độ giãn hoặc nén của vật liệu và được sử dụng để tính toán lượng dư uốn. Các giá trị khuyến nghị thay đổi tùy theo loại vật liệu và bán kính uốn.
Chi tiết giảm uốn
Rãnh giảm ứng suất (bend relief) là rãnh nhỏ hoặc vết cắt tạo ở cuối đường uốn nhằm ngăn ngừa hiện tượng rách hoặc biến dạng vật liệu. Chi tiết này rất cần thiết để duy trì độ bền cấu trúc và độ chính xác về kích thước, đặc biệt khi đường uốn không kéo dài suốt chiều rộng chi tiết.
Rãnh giảm ứng suất không cần thiết đối với các đường uốn chạy xuyên suốt từ mép này sang mép kia. Chúng được sử dụng khi đường uốn dừng lại bên trong tấm, nhằm tránh tập trung ứng suất.
Quy tắc thiết kế:
Chiều rộng rãnh tối thiểu ≥ Độ dày vật liệu (t)
Độ sâu khoét tối thiểu ≥ t + Bán kính uốn (R) + 0,5 mm
Một khái niệm liên quan là khoét góc , là phần được cắt tại các đường uốn giao nhau nhằm tạo ra các góc sạch và ngăn ngừa nứt.
Hiệu ứng hồi phục
Sau khi lực uốn được giải phóng, kim loại có xu hướng trở lại một phần hình dạng ban đầu do hiện tượng phục hồi đàn hồi—đây được gọi là hiệu ứng hồi phục . Nó ảnh hưởng đến góc uốn và bán kính uốn cuối cùng, do đó thiết kế cần phải bù trừ để đạt được độ chính xác.
Hiện tượng phục hồi phụ thuộc vào tính chất đàn hồi của vật liệu, bán kính uốn và phương pháp uốn. Các vật liệu có giới hạn chảy cao hơn sẽ thể hiện hiện tượng phục hồi nhiều hơn.
Thứ tự uốn
Thứ tự uốn là trình tự thực hiện các đường uốn trên một tấm kim loại. Một thứ tự được lên kế hoạch tốt sẽ tránh được sự cản trở của dụng cụ, biến dạng chi tiết và các vấn đề trong thao tác. Nói chung, các đường uốn được thực hiện từ ngoài vào trong, và các đường uốn đơn giản hoặc lớn hơn được thực hiện trước các đường phức tạp hơn. Thứ tự này cũng cần phù hợp với dụng cụ và khả năng máy sẵn có.
Hướng thớ
Kim loại có cấu trúc tinh thể dạng hạt kết quả từ quá trình sản xuất (ví dụ: cán). Hướng của các hạt này ảnh hưởng đến khả năng uốn cong.
Để giảm nguy cơ nứt, đặc biệt khi uốn với bán kính nhỏ hoặc với một số vật liệu nhất định, đường uốn nên được định hướng vuông góc vuông góc với hướng grain. Việc uốn song song với hướng grain làm tăng khả năng xảy ra vết nứt.
