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Dec 04, 2023

金型科学: スタンピング プレスにおける金属曲げの基礎、パート I

ZhakYaroslav Photo/iStock/Getty Images Plus Nota: questa è la prima parte di una serie in due parti.

ZhakYaroslav写真/iStock/Getty Images Plus

注記：これは、スタンピング プレスにおける金属曲げの基本を説明する 2 部構成のシリーズの第 1 部です。 ここでパート II をお読みください。

プロのコンサルタントとして、私は、適切な曲げ角度を達成できない、部品ごとに曲げ角度が一貫していない、曲げた部品の半径で亀裂が発生するなど、金属曲げ加工における金型の問題に対処するようよく求められます。 単純そうに見えますが、曲げるのは非常に難しい作業です。

金属プレス金型で実行される最も一般的な成形方法の 1 つである曲げでは、直線軸に沿って金属を変形させます。 (このため、湾曲した軸を使用するフランジ加工とは異なります。) 任意の曲げ角度を得るために使用できますが、90 度の曲げが最も一般的です。

タブやチャンネルなどのアイテムは曲げ加工を使用して作成されます。 曲げを使用して U 字型の部品を作成することを、U フォーミングまたはチャネル フォーミングと呼びます。

金属曲げにおける最大の課題の 1 つはスプリングバックです。 弾性回復とも呼ばれ、材料が変形を受けたときに元の平らな形状に戻ろうとする傾向のことです。

銅や軟鋼などの金属は、高張力鋼やばね鋼などの高強度の金属に比べて柔らかく、スプリングバック値が低くなります。 金属のスプリングバック値に関係なく、適切な最終曲げ角度を達成するには、金属を目的の曲げ角度を超えて曲げて、正しい角度に戻ることができるようにする必要があります。 工具メーカーや金型メーカー、エンジニアは一般に、このプロセスを「オーバーベンド」と呼んでいます。

鉄鋼メーカーの努力にもかかわらず、コイル全体にわたって金属の機械的特性を一定に保つことはほぼ不可能であり、それらの異なる特性が発生するスプリングバックの量に影響を与えます。

材料の降伏強度と引張強度が高くなるほど、スプリングバック値が増加する可能性が高く、それを補うためにより大きな過剰曲げが必要になります。 厚さも違いを生みます。厚い金属は、同じタイプの薄い金属よりも低いスプリングバック値を示します。これは主に、より大きな体積の材料が半径方向領域で変形および加工硬化されているためです。 さらに、厚い素材は薄い素材よりも本質的に硬いため、元の形状をより効果的に保持します。

内側の曲げ半径のサイズも、曲げプロセス中に発生するスプリングバックの量に大きな影響を与えます。 半径が大きいほどスプリングバックの値は大きくなり、半径が小さいほどスプリングバックの量は減少します。 ただし、半径が小さすぎると、最大の張力がかかる外側半径で金属が割れる可能性があります。

すべてのコイル材料は圧延されており、粒方向があります。 粒子方向に対する曲げや成形は、必要な過剰曲げの量や、半径方向の領域での割れの可能性に影響します。 割れが懸念される場合は、圧延方向に平行に曲げるよりも、圧延方向に対して横方向 (木目を横切って) に曲げる方が望ましいです。 特に高強度材料や伸びの悪い材料の場合は、内側曲げ半径の大きさと圧延方向に対する曲げ方向に十分注意してください。

金属の変形速度も、発生するスプリングバックの量に影響します。 金属はひずみ速度の影響を受けやすいことに注意してください。つまり、成形速度が異なると、伸びの量と伸びの分布も異なります。

曲げを作成するために使用されるひずみの種類、量、および重大度は、他の変数です。 金属にひずみや加工硬化が起こると、スプリングバックが減少します。 金属が伸張および圧縮されると、曲げ中に引張応力と圧縮応力がそれぞれ自然に発生します。 ひずみは、パンチとダイの間で金属を圧迫して厚さを減らし、加工硬化を引き起こすコイニングなどによっても発生する可能性があります。