Gia công Uốn CNC

I – Biến dạng uốn

1.1 Biến dạng dẻo

Khi hai tay cầm hai đầu một thanh kim loại mỏng khẽ bẻ, giữ nguyên trạng thái đó và quan sát ta thấy thanh kim loại đã bị biến dạng cong nhưng khi ta rời tay thì thanh kim loại lại trở về trạng thái thẳng ban đầu.

Có nghĩa là khi tác dụng một ngoại lực thì kim loại bị biến dạng nhưng khi ngoại lực mất đi thì lại quay trở về trạng thái ban đầu.

Đây được gọi là biến dạng đàn hồi.

Bien-dang-deo

 

Tuy nhiên nếu bẻ mạnh hơn nữa thì thanh kim loại có thể sẽ bị cong hẳn. Khi đó dù có bỏ tay ra thanh kim loại cũng không trở về trạng thái ban đầu nữa. Có nghĩa là dù có loại bỏ ngoại lực thì cũng không thể khôi phục lại hình dạng ban đầu.

Hiện tượng duy trì trạng thái biến dạng này được được gọi là biến dạng dẻo hay biến dạng tạo hình.

Việc gia công để tạo ra các biến dạng tạo hình này được gọi là gia công tạo hình. Gia công uốn được gọi là gia công tạo hình.

Bien-dang-deo1

 

Khuôn của máy uốn có rất nhiều chủng loại và hình dáng để có thể gia công ra những sản phẩm có hình dạng từ đơn giản đến phức tạp. Thông thường người ta sử dụng loại khuôn đơn giản và tiến hành gia công thành nhiều công đoạn. Loại khuôn kiểu này được gọi là loại khuôn vạn năng. có thể sử dụng để gia công nhiều kiểu hình. Loại khuôn vạn năng có cấu tạo bao gồm cối hình chữ V lõm và chày hình chữ V lồi.

Bien-dang-deo2

 

 

1.2   Đàn hồi ngược (spring back) và đàn hồi thuận (spring in)

Khi ta tác dụng một ngoại lực vượt quá giới hạn đàn hồi để làm biến dạng kim loại, khi loại bỏ ngoại lực thì kim loại có xu hướng quay trở về trạng thái ban đầu dù chỉ là một chút ít. Nguyên nhân là do tính đàn hồi dù chỉ tồn tại một chút thôi cũng khiến cho kim loại bị đẩy về trạng thái cũ. Đặc biệt trong gia công uốn, lực nén xuất hiện ở mặt trước và lực kéo xuất hiện ớ mặt sau của tấm kim loại thì sẽ phát sinh ra phản lực được biểu diễn như hình dưới đây, cho nên cho dù có uốn đến góc độ cần thiết thì tấm kim loại cũng sẽ bị đàn hồi trở lại như biểu diễn trong hình vẽ. Hiện tượng này được gọi là đàn hồi ngược (spring back).

Bien-dang-deo3

Lực đàn hồi thường tập trung ở phần góc nhưng còn tuỳ thuộc vào tính chất vật liệu, chiều dày, áp lực và bán kính uốn mà có sự thay đổi nên việc dự đoán chính xác lực này là rất khó.

Đàn hồi thuận (spring in) là hiện tượng xảy ra trong quá trình uốn chữ V.

Trong quá trình uốn, vật liệu được đặt giữa chày và cối ban đầu sẽ tì lên hai vai của cối như trạng thái cong (hình 1.5a).

Tiếp tục quá trình uốn thì vật liệu sẽ biến dạng qua các mức (hình ].5b) và (hình 1.5c). Có nghĩa là điểm tựa của vật liệu sẽ di chuyển dọc theo đường dốc của thân cối. Phần kim loại nằm ở bên ngoài điểm tựa sẽ tách ra khỏi đường dốc của thân cối và chạm vào chày và bị đập ngược lại do chày.

Tiếp tục quá trình uốn thì cuối cùng vật liệu sẽ bị ép giữa chày và cối và sẽ có hình dạng gần giống với hình dạng của chày (hình 1.5d).

Bien-dang-deo4

 

Khi đó vật liệu có thể coi là sự kết hợp liên tiếp từng phần được tạo thành do nguyên nhân của đàn hồi ngược (+) và đàn hồi thuận (-).

Do đó tuỳ thuộc vào cách tác dụng lực mà tạo nên vật có cả trạng thái của đàn hồi ngược và đàn hồi thuận.

*  Xu hướng của hiện tượng đàn hồi ngược:

–    Vật liệu mà có giới hạn đàn hồi cao thì hiện tượng đàn hồi ngược lớn.

Ví dụ: SPCC có đàn hồ ngược nhỏ hơn SUS

–    Bán kính uốn R càng lớn thì đàn hồ ngược càng lớn.

Ví dụ: Trong trường hợp bán kính uốn R=2t (t là chiều dày tấm kim loại), đàn hồi ngược nhỏ hơn trường hợp bán kính uốn R-5t.

1.3  Lớp trung gian và sự dịch chuyển của lớp trung gian

Giả sử ta tiến hành gia công uốn vật liệu bằng chày và cối. sau khi kết thúc gia công hình chữ V thì mặt bên trong sẽ phát sinh biến dạng nén và mặt ngoài sẽ phát sinh biến dạng kéo.

Độ lớn của sự biến dạng này sẽ lớn nhất ở bề mặt của tấm kim loại và nhỏ dần khi đi sâu vào trong chiều dày tấm, ở phần trung tâm xuất hiện lớp kim loại mà không có biến dạng nén lẫn biến dạng kéo. Lớp kim loại này được gọi là lớp trung gian và được thể hiện trên đường X-X.

Bien-dang-deo5

Vị trí của lớp trung gian này ở phần trung tâm của chiều dày tấm kim loại khi bán kính uốn trong (ir) lớn hơn 5 lần chiều dày, nếu nhỏ hơn thì chiều dày  giảm dần từ t thành t’ và lớp trung gian sẽ di chuyển vào phía bên trong.

Bien-dang-deo6

Nếu gọi bán kính của lớp trung gian là p thì thông thường ta có:

ir>5t thì p-ir = 0.5t

ir < 5t thì p – ừ = (0.25 – 0.4)t

Việc lớp trung gian di chuyển vào trong khi chiều dày của vật liệu giảm, đơn giản có nghĩa là vật liệu đã bị kéo dài ra. Mức kéo này là không dự đoán được, nếu ta lấy vị trí giữa tấm vật liệu làm kích thước tính khai triển của phôi thì kích thước của sản phẩm uốn sẽ trở thành lớn quá.

Lớp trung gian dù là kéo hay nén thì cũng không thay đổi chiều dài so với trước khi gia công nên có thể sử dụng trong việc tính toán khai triển chiều dài vật liệu của sản phẩm gia công uốn.