Der K-Faktor ist ein grundlegendes Konzept in SolidWorks Blechdesign die für die Beherrschung der Blechverarbeitung entscheidend sind.
Man muss zunächst den K-Faktor verstehen.
Sie ist das Verhältnis zwischen dem Abstand zwischen der neutralen Schicht und der Innenfläche der Biegung und der Blechdicke.
Wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt, K = t / T. Aus der Definition des K-Faktors geht hervor, dass er eine Konstante ist, die größer als 0 und kleiner als 1 ist.
Da der K-Faktor mit der Lage der neutralen Schicht zusammenhängt, was ist die neutrale Schicht?
In der Biegeverformungszone wird das Material in der Nähe der Innenfläche komprimiert, und die Kompression ist umso stärker, je näher es an der Innenfläche liegt.
In ähnlicher Weise wird das Material in der Nähe der Außenfläche gedehnt, und die Dehnung ist umso stärker, je näher es an der Außenfläche liegt.
Geht man davon aus, dass das Material in dünnen Schichten gestapelt ist (die meisten Metallwerkstoffe sind geschichtet), so muss es in der Mitte des Materials eine Schicht geben, die weder gestaucht noch gedehnt wird. Wir nennen diese Schicht die neutrale Schicht.
Im Allgemeinen kann die neutrale Schicht nicht gesehen oder berührt werden, da sie sich im Inneren des Metalls befindet. Ihre Lage hängt mit den inhärenten Eigenschaften des Materials zusammen, was bedeutet, dass der K-Faktor mit dem Material zusammenhängt. Aus der Definition der neutralen Schicht ergibt sich die ungefaltete Größe der Feinblech ist gleich der Breite der neutralen Schicht, wie in der Abbildung oben dargestellt.
Die abgewickelte Größe des Blechs = Gerade A + Gerade B + Bogen C (Länge der neutralen Schicht in der Verformungszone).
Der K-Faktor wird auch als Faktor der neutralen Schichtlage bezeichnet. Für die meisten Materialien ist der K-Faktor eine Zahl kleiner oder gleich 0,5 in Blechdesign und Verarbeitung.
Der k-Faktor ist ein unabhängiger Wert, der beschreibt, wie Blechbiegen in einer Vielzahl von Situationen mit geometrischen Parametern auftritt und wie sie sich entfaltet. Es ist auch ein unabhängiger Wert, der zur Berechnung der Biegezugabe (BA) unter verschiedenen Bedingungen, wie Materialstärke, Biegeradius/-winkel, verwendet wird.
Die folgenden Abbildungen helfen uns, die genaue Definition des k-Faktors besser zu verstehen.
In der Dicke der Blechteile gibt es eine neutrale Schicht oder Achse. Das Blech Metallmaterial in der neutralen Schicht des Biegebereichs wird weder gedehnt noch gestaucht, was der einzige Ort im Biegebereich ist, an dem es unverformt bleibt. Sie wird im Diagramm als Schnittpunkt der rosa und blauen Flächen dargestellt.
Während der BiegeverfahrenDer rosa Bereich ist gestaucht, während der blaue Bereich gestreckt ist. Wenn die neutrale Blechlage unverformt bleibt, ist die Länge des Bogens der neutralen Lage im Biegebereich in gebogenem und abgeflachtem Zustand gleich.
Daher sollte die Biegezugabe (BA) gleich der Länge des neutralen Schichtbogens im Biegebereich des Blechteils sein. Dieser Bogen ist in der Abbildung grün dargestellt.
Die Lage der neutralen Schicht in Blechen hängt von bestimmten Materialeigenschaftenwie z.B. Duktilität.
Angenommen, der Abstand zwischen der neutralen Blechlage und der Oberfläche ist "t", d. h. die Tiefe von der Oberfläche des Blechteils bis zum Blech Metallmaterial in Richtung der Dicke ist t.
Daher kann der Radius des neutralen Blechschichtbogens als (R+t) ausgedrückt werden.
Mit diesem Ausdruck und der Biegewinkelkann die Länge des neutralen Schichtbogens (BA) wie folgt ausgedrückt werden:
Zur Vereinfachung der Definition der neutralen Schicht in Blechen und unter Berücksichtigung der Anwendbarkeit auf alle Materialdicken wird das Konzept des k-Faktors eingeführt. Konkret ist der k-Faktor das Verhältnis der Dicke der neutralen Schichtposition zur Gesamtdicke des Blechteils, d. h.:
Daher liegt der Wert von K immer zwischen 0 und 1. Ein k-Faktor von 0,25 bedeutet, dass sich die neutrale Schicht auf 25% der Dicke des Blechmaterials befindet, ein Wert von 0,5 bedeutet, dass sich die neutrale Schicht in der Mitte der gesamten Dicke befindet, usw.
Kombiniert man die beiden obigen Gleichungen, erhält man folgende Gleichung:
Einige Werte, wie A, R und T, werden durch die tatsächliche geometrische Form bestimmt.
Wir bieten zwei verschiedene Rechner zur Berechnung des k-Faktors an. Die Endergebnisse können geringfügige Unterschiede aufweisen, werden aber auf jeden Fall Ihren Bedürfnissen entsprechen.
Wenn die Biegezugabe und der innere Biegeradius bekannt sind, können Sie mit dem folgenden Rechner den k-Faktor sowie den Abstand von der Innenfläche zur neutralen Achse berechnen.
Wenn nur der innere Biegeradius und die Materialdicke bekannt sind, können Sie den folgenden Rechner zur Berechnung des k-Faktors verwenden.
Aus der obigen Berechnung lässt sich leicht die Formel für die Berechnung des k-Faktors ableiten:
Berechnungsbeispiel:
Auf der Grundlage der gegebenen Informationen:
Blechdicke T = 1mm Biegewinkel A = 90° Biegeradius R = 1mm Biegezugabefaktor BA = 2,1mm
Die Formel zur Berechnung des K-Faktors lautet:
Setzt man die angegebenen Werte in die Formel ein, erhält man:
K = (2.1 × 180/(3.14 × 90) - 1)/1
Vereinfacht man diese Gleichung, erhält man:
K ≈ 0.337
Daher beträgt der K-Faktor für die angegebenen Parameter ungefähr 0,337.
Nachstehend sind die K-Faktoren für gängige Metallwerkstoffe aufgeführt.
K-Faktor-Diagramm
| Dicke (SPCC/SECC) | K-Faktor (Alle Winkel, einschließlich R-Winkel) |
| 0.8 | 0.615 |
| 1 | 0.45 |
| 1.2 | 0.35 |
| 1.5 | 0.348 |
| 2 | 0.455 |
| 3 | 0.349 |
| 4 | 0.296 |
| Dicke (SPCC/SECC) | Abzug biegen (gilt nur für 90 Ecken) |
| 0.8 | 1 |
| 1 | 1.5 |
| 1.2 | 2 |
| 1.5 | 2.5 |
| 2 | 3 |
| 3 | 5 |
| 4 | 7 |
| 5 | 10 |
| Dicke des Materials (T) | SPCC | Al | SUS | Kupfer |
| 0.8 | 1.4 | 1.4 | 1.5 | – |
| 1.0 | 1.7 | 1.65 | 1.8 | – |
| 1.2 | 1.9 | 1.8 | 2.0 | – |
| 1.5 | 2.5 | 2.4 | 2.6 | – |
| 2.0 | 3.5 | 3.2 | 3.6 | 37 (R3) |
| 2.5 | 4.3 | 3.9 | 4.4 | – |
| 3.0 | 5.1 | 4.7 | 5.4 | 5.0 (R3) |
| 3.5 | 6.0 | 5.4 | 6.0 | |
| 4.0 | 7.0 | 6.2 | 7.2 | 6.9 (R3) |
Hinweis: Die Biegezugabe für Kupfer ist der Koeffizient, wenn der Innenwinkel der Biegung R3 ist. Wenn ein spitzer Stempel zum Biegen verwendet wird, sollte sich der Wert der Biegezugabe auf den Wert für Aluminiumlegierungen beziehen oder durch Probebiegen ermittelt werden.
Um herauszufinden, warum der K-Faktor den Wert 0,5 nicht überschreiten darf, müssen Sie zunächst wissen, was der K-Faktor ist.
Um den K-Faktor zu ermitteln, muss man wissen, was die neutrale Schicht ist.
Sie wissen, dass beim Biegen eines Blechteils ein kleiner Bogen erzeugt wird, ähnlich wie beim Walzbiegen, aber mit einem kleineren Radius als beim Blechbiegen.
Unabhängig von der verwendeten Methode ist es unmöglich, beim Biegen einen perfekten rechten Winkel zu erreichen, und es wird immer ein leichter Bogen vorhanden sein.
Wenn die Untergesenk Ist der untere Radius der Matrize klein, ist der Radius des Werkstücks klein; ist der untere Radius der Matrize groß, ist der Radius des Werkstücks groß.
Dann kommen wir zur neutralen Schicht.
Wie Sie wissen, haben Blechteile eine bestimmte Dicke.
Beim Biegen in ein BogenSie werden feststellen, dass sich die Längenmaße der Innenfläche verringern, während sich die Längenmaße der Außenfläche vergrößern.
Dies ist der Ort, an dem die Biegezugabe kommt von.
Wenn Sie z. B. ein winkelähnliches Teil mit einem Außendurchmesser von 20 x 20 biegen, wird es sich immer auf weniger als 40 auffalten, egal wie dick die Platte ist.
Der Grund dafür ist, dass die Abmessungen der Außenfläche nach dem Biegen größer werden.
Wenn Sie also die ungefaltete Größe auf 40 festlegen, beträgt die gebogene Größe 20 auf einer Seite und über 20 auf der anderen.
In den meisten Fällen ist es jedoch erforderlich, die Abmessungen der resultierenden Biegung (Bogen) im Voraus zu kennen.
In den meisten Fällen ist es jedoch erforderlich, die Abmessungen der resultierenden Biegung (des Bogens) zu kennen, um die abgewickelten Abmessungen zu berechnen.
Seit langem wird angenommen, dass sich die Größe der mittleren Schicht des Blechs nicht ändert, egal wie dick das Blech ist, egal wie sehr sich die inneren Abmessungen verkleinern und wie sehr sich die äußeren Abmessungen vergrößern.
Die mittlere Schicht, die konstant bleibt, wird als die neutrale Schicht bezeichnet.
Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach der Maßgenauigkeit von Produkten hat man festgestellt, dass der Umfang der Verkleinerung auf der Innenseite nicht unbedingt dem Umfang der Ausdehnung auf der Außenseite entspricht.
Vor allem, wenn der resultierende Bogen klein ist (z. B. bei einer Biegung), wird er auf der Innenseite um 0,3 kleiner, auf der Außenseite aber um 1,7 größer.
Es wird deutlich, dass sich die Schicht (neutrale Schicht), die in ihrer Größe konstant bleibt, nicht unbedingt in der Mitte der Blechdicke befindet, sondern eher an der Innenseite.
Der Abstand von der Innenseite zur neutralen Schicht, geteilt durch die gesamte Blechdicke, wird als K-Faktor bezeichnet.
Ja, Sie haben Recht, die neutrale Schicht kann am weitesten von der Innenseite entfernt sein und liegt in der Mitte der Plattendicke.
Daher ist der Abstand von der Innenseite zur Mitte geteilt durch die gesamte Blechdicke 0,5, woraus sich ein K-Faktor von 0,5 ergibt, der den maximalen Wert darstellt, der erreicht werden kann.
Dies sind die Gründe, warum der K-Faktor in Blechen 0,5 nicht überschreiten sollte. Ich hoffe, dieser Artikel hat Ihnen geholfen, Ihr Verständnis zu klären.
1. Selbst für dasselbe Material ist der K-Faktor bei der tatsächlichen Verarbeitung nicht konstant und sein spezifischer Wert wird durch die Verarbeitungstechnologie beeinflusst.
In der Phase der elastischen Verformung von BlechbiegenDie neutrale Achse befindet sich in der Mitte der Blechdicke.
Mit zunehmender Biegeverformung des gestanzten Werkstücks wird das Material jedoch hauptsächlich plastisch verformt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die plastische Verformung nicht mehr rückgängig zu machen, und die neutrale Schicht verlagert sich mit der Änderung des Verformungszustands auf die Innenseite der Biegung.
Je stärker die plastische Verformung des Materials ist, desto größer ist der Versatz der neutralen Schicht zur Innenseite der Biegung.
Wie können wir also die Intensität der plastischen Verformung während Blechbiegen?
Wir können den Parameter R/T verwenden, um die Intensität der Blechverformung wiederzugeben. R steht für den inneren Radius der Biegung und T für die Blechdicke.
Ein kleineres R/T-Verhältnis deutet auf ein höheres Maß an Plattenverformung und eine stärkere Verschiebung der neutralen Schicht nach innen hin.
Die Angaben in der nachstehenden Tabelle gelten für Platten mit rechteckigem Querschnitt unter bestimmten Verarbeitungsbedingungen.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, steigt der Positionsfaktor K der neutralen Schicht mit zunehmendem R/T.
Materialeigenschaften und Biegetechniken können die Position der neutralen Schicht beeinflussen.
| R/T | K |
| 0.1 | 0.21 |
| 0.2 | 0.22 |
| 0.3 | 0.23 |
| 0.4 | 0.24 |
| 0.5 | 0.25 |
| 0.6 | 0.26 |
| 0.7 | 0.27 |
| 0.8 | 0.3 |
| 1 | 0.31 |
| 1.2 | 0.33 |
| 1.5 | 0.36 |
| 2 | 0.37 |
| 2.5 | 0.4 |
| 3 | 0.42 |
| 5 | 0.46 |
| 75 | 0.5 |
Zu diesem Zeitpunkt kann der Radius der neutralen Schicht nach der folgenden Formel berechnet werden:
ρ = R + KT
Davon:
Einfacher ausgedrückt: Sobald der Radius der neutralen Schicht bestimmt ist, kann ihre Entwicklungslänge auf der Grundlage der Geometrie berechnet werden, und dann kann die Entwicklungslänge der Platte berechnet werden.
2. Im Allgemeinen gilt: Je weicher das Blechmaterial unter den gleichen Biegebedingungen ist, desto niedriger ist sein K-Wert und desto größer ist der Versatz der neutralen Schicht zur Innenseite der Biegung.
Im Machinery's Handbook gibt es drei Standard-Biegetabellen, die für 90-Grad-Biegungen anwendbar sind.
K-Faktor-Tabelle für verschiedene Materialien
| Tabelle | Material | K-Faktor |
| # 1 | Weiches Messing, Kupfer | 0.35 |
| # 2 | Hartmessing, Kupfer, Baustahl, Aluminium | 0.41 |
| # 3 | Hartmessing, Bronze, kalt WalzstahlFederstahl | 0.45 |
3. Bei Biegungen mit kleinerem Innenradius kann sich auch der Biegewinkel auf die Änderung des K-Faktors auswirken.
Je größer der Biegeverformungswinkel ist, desto größer ist der Versatz der neutralen Schicht zur Innenseite der Biegung.
Im Prozess der Blechbearbeitung Biegeberechnungmüssen wir oft den k-Faktor kalibrieren. Warum also müssen wir den k-Faktor kalibrieren?
In SolidWorks wird der Abzugswert für Biegungen, die keinen 90-Grad-Winkel aufweisen, nur durch Eingabe berechnet. Dies kann sehr mühsam sein.
Um zu vermeiden, dass der Abzugswert für Biegungen mit einem Winkel von nicht 90 Grad berechnet werden muss, wird stattdessen der k-Faktor verwendet.
Doch wie lässt sich der k-Faktor für unterschiedliche Blechdicken genau bestimmen? Dies erfordert eine Kalibrierung.
Hier finden Sie eine Analyse der Kalibrierung:
Um den optimalen K-Faktor-Wert für das Biegen von Blechen auf der Grundlage verschiedener Materialeigenschaften zu bestimmen, ist es wichtig, zunächst die Rolle und Bedeutung des K-Faktors zu verstehen. Der K-Faktor ist ein eigenständiger Wert, der beschreibt, wie sich Bleche unter einer Vielzahl von geometrischen Parametern biegen/entbiegen. Er wird auch zur Berechnung des Biegeausgleichs unter verschiedenen Bedingungen wie Materialstärke, Biegeradius/-winkel usw. verwendet. Dies bedeutet, dass die Wahl des K-Faktors entscheidend für die korrekte Entfaltung und Biegung von Blechteilen ist.
Die Methode zur Bestimmung des optimalen K-Faktors auf der Grundlage der verschiedenen Materialeigenschaften lässt sich in den folgenden Schritten zusammenfassen:
Verstehen Sie die Materialeigenschaften: Zunächst ist es notwendig, die Eigenschaften des verwendeten Materials zu kennen, einschließlich seiner Dicke, Festigkeit, seines Elastizitätsmoduls usw. Diese Eigenschaften wirken sich direkt auf das Verhalten des Blechs beim Biegen und den erforderlichen Ausgleich aus.
Beziehen Sie sich auf Standard- oder Standardwerte: Man könnte sich auf den Standard-K-Faktor beziehen, der auf dem Material im Datenblatt des Blechs basiert. Dies bietet einen Ausgangspunkt, aber es ist wichtig zu beachten, dass jedes Projekt je nach seinen spezifischen Anforderungen variieren kann.
Experimentelle Anpassungen: Stellen Sie einen Anfangswert für den K-Faktor ein (z. B. 0,25) und führen Sie dann tatsächliche Abwicklungs- und Biegeversuche an Blechen durch, um zu sehen, ob die Ergebnisse den Erwartungen entsprechen. Wenn die abgewickelten Maße nicht den Erwartungen entsprechen, muss der K-Faktor schrittweise angepasst werden, bis eine zufriedenstellende Präzision erreicht ist.
Betrachten Sie Biegeabzugstabellen: In Software wie SolidWorks kann man die Werte für den Biegeabzug oder die Biegezugabe für Blechteile über eine Biegeabzugstabelle festlegen und den K-Faktorwert in einem eigenen K-Faktor oder einer eigenen Biegezugabe angeben. Diese Methode kann dem Anwender helfen, den Blechbiegeprozess genauer zu steuern.
Berücksichtigen Sie die Biegeparameter: Neben dem K-Faktor müssen auch Faktoren wie Biegeradius, Biegewinkel und Werkstückdicke berücksichtigt werden. Diese Parameter bestimmen zusammen die besten Verfahren für das Blechbiegen.
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Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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