El factor K es un concepto fundamental en SolidWorks diseño de chapa que es crucial para dominar la fabricación de chapas metálicas.
Primero hay que entender el factor K.
Es la relación entre la distancia entre la capa neutra y la superficie interior de la curva y el espesor de la chapa.
Como se muestra en el siguiente diagrama, K = t / T. De la definición del factor K se desprende que es una constante mayor que 0 y menor que 1.
Dado que el factor K está relacionado con la posición de la capa neutra, ¿cuál es la capa neutra?
En la zona de deformación por flexión, el material cercano a la superficie interior se comprime y la compresión es más severa cuanto más cerca está de la superficie interior.
Del mismo modo, el material cercano a la superficie exterior se estira, y el estiramiento es más severo cuanto más cerca está de la superficie exterior.
Al pasar de la compresión al estiramiento como si se fuera de la superficie interior a la exterior, suponiendo que el material esté apilado en capas finas (la mayoría de los materiales metálicos están estratificados), debe haber una capa en medio del material que no esté ni comprimida ni estirada. A esta capa la llamamos capa neutra.
En general, la capa neutra no se puede ver ni tocar porque está dentro del metal. Su posición está relacionada con las propiedades inherentes del material, lo que significa que el factor K está relacionado con el material. A partir de la definición de la capa neutra, el tamaño desplegado de la chapa metálica es igual a la anchura de la capa neutra, como se muestra en la figura anterior.
El tamaño desplegado de la chapa = línea recta A + línea recta B + arco C (longitud de la capa neutra en la zona de deformación).
El factor K también se denomina factor de posición de la capa neutra. Para la mayoría de los materiales, el factor K es un número inferior o igual a 0,5 en diseño de chapa y procesamiento.
El factor k es un valor independiente que describe cómo plegado de chapa se produce en una amplia gama de situaciones de parámetros geométricos y cómo se desarrolla. También es un valor independiente que se utiliza para calcular la sobremedida de flexión (BA) en diversas situaciones, como el espesor del material, el radio/ángulo de flexión.
Las figuras siguientes pueden ayudarnos a comprender mejor la definición detallada del factor k.
En el espesor de las piezas de chapa, existe una capa neutra o eje. La chapa material metálico en la capa neutra de la zona de flexión ni se estira ni se comprime, que es el único lugar de la zona de flexión donde permanece indeformada. Se representa como la intersección de las zonas rosa y azul en el diagrama.
Durante el proceso de plegado, la zona rosa está comprimida, mientras que la zona azul está estirada. Si la capa de chapa neutra permanece sin deformar, entonces la longitud del arco de la capa neutra en la zona de flexión es la misma en sus estados doblado y aplanado.
Por lo tanto, la sobremedida de flexión (BA) debe ser igual a la longitud del arco de la capa neutra en la zona de flexión de la pieza de chapa. Este arco se representa en verde en la figura.
La posición de la capa neutra en la chapa metálica depende de determinadas propiedades del materialcomo la ductilidad.
Suponiendo que la distancia entre la capa de chapa neutra y la superficie es "t", es decir, la profundidad desde la superficie de la pieza de chapa hasta la chapa material metálico en la dirección del espesor es t.
Por lo tanto, el radio del arco de la capa de chapa neutra puede expresarse como (R+t).
Utilizando esta expresión y la ángulo de flexión, la longitud del arco de la capa neutra (BA) puede expresarse como:
Para simplificar la definición de la capa neutra en chapa metálica y considerando la aplicabilidad a todos los espesores de material, se introduce el concepto de factor k. Concretamente, el factor k es la relación entre el espesor de la posición de la capa neutra y el espesor total de la pieza de chapa metálica, es decir:
Por lo tanto, el valor de K está siempre comprendido entre 0 y 1. Si el factor k es 0,25, significa que la capa neutra está situada a 25% del espesor del material de chapa, y si es 0,5, significa que la capa neutra está situada a la mitad de todo el espesor, y así sucesivamente.
Combinando las dos ecuaciones anteriores, podemos obtener la siguiente ecuación:
Algunos valores, como A, R y T, vienen determinados por la forma geométrica real.
Ponemos a su disposición dos calculadoras diferentes para calcular el valor del factor k. Los resultados finales pueden presentar ligeras diferencias, pero sin duda satisfarán sus necesidades.
Si se conocen la sobremedida de flexión y el radio interior de flexión, puede utilizar la siguiente calculadora para calcular el factor k, así como la distancia de la superficie interior al eje neutro.
Si sólo se conocen el radio de curvatura interior y el espesor del material, puede utilizar la siguiente calculadora para calcular el factor k.
Según el cálculo anterior, podemos deducir fácilmente la fórmula para calcular el factor k:
Cálculo de muestras:
Basándose en la información dada:
Espesor de chapa T = 1mm Ángulo de curvatura A = 90° Radio de curvatura R = 1mm Factor de tolerancia de curvatura BA = 2,1mm
La fórmula para calcular el factor K es
Sustituyendo los valores dados en la fórmula, obtenemos:
K = (2.1 × 180/(3.14 × 90) - 1)/1
Simplificando esta ecuación, obtenemos:
K ≈ 0.337
Por lo tanto, el factor K para los parámetros dados es aproximadamente 0,337.
A continuación se indican los factores K de los materiales metálicos más comunes.
Cuadro del factor K
| Espesor (SPCC/SECC) | Factor K (Todos los ángulos, incluido el ángulo R) |
| 0.8 | 0.615 |
| 1 | 0.45 |
| 1.2 | 0.35 |
| 1.5 | 0.348 |
| 2 | 0.455 |
| 3 | 0.349 |
| 4 | 0.296 |
Cuadro de deducción por flexión
| Espesor (SPCC/SECC) | Deducción por flexión (sólo aplicable a esquinas de 90º) |
| 0.8 | 1 |
| 1 | 1.5 |
| 1.2 | 2 |
| 1.5 | 2.5 |
| 2 | 3 |
| 3 | 5 |
| 4 | 7 |
| 5 | 10 |
| Grosor del material (T) | SPCC | Al | SUS | Cobre |
| 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) |
Nota: La tolerancia de doblado para el cobre es el coeficiente cuando el ángulo interior de la curva es R3. Si se utiliza un punzón agudo para el doblado, el valor de la tolerancia de doblado debe referirse al de la aleación de aluminio o determinarse mediante un doblado de prueba.
Para averiguar por qué el factor K no puede superar 0,5, primero hay que saber qué es el factor K.
Para calcular el factor K, es necesario entender qué es la capa neutra.
Usted comprende que el curvado de una pieza de chapa implica la creación de un pequeño arco, similar al curvado con rodillo, pero con un radio menor que el de plegado de chapa.
Independientemente del método utilizado, es imposible lograr un ángulo recto perfecto en el curvado y siempre habrá un ligero arco.
Si el troquel inferior Si el radio de la matriz inferior es pequeño, el radio de la pieza es pequeño; si el radio de la matriz inferior es grande, el radio de la pieza es grande.
Luego llegamos a la capa neutra.
Como sabe, las piezas de chapa tienen un grosor.
Al doblarlo en un arcoObservará que las dimensiones de longitud de su superficie interior se reducen, mientras que las dimensiones de longitud de su superficie exterior aumentan.
Aquí es donde el margen de flexión viene de.
Por ejemplo, si dobla una pieza angular con un diámetro exterior de 20 x 20, siempre se desplegará a menos de 40, independientemente del grosor de la chapa.
Esto se debe a que las dimensiones de su superficie exterior aumentan tras la flexión.
Así, si el tamaño desplegado es 40, el tamaño doblado es 20 por un lado y más de 20 por el otro.
Sin embargo, en la mayoría de los casos, es necesario conocer de antemano las dimensiones de la curva (arco) resultante.
Pero en la mayoría de los casos, es necesario conocer las dimensiones de la curva (arco) resultante para calcular sus dimensiones desplegadas.
Durante mucho tiempo se ha creído que, por muy gruesa que sea la lámina, por mucho que se reduzcan las dimensiones interiores y por mucho que aumenten las exteriores, el tamaño de la capa intermedia de la lámina no cambiará.
La capa intermedia que permanece constante se denomina capa neutra.
Debido a la creciente demanda de precisión dimensional de los productos, se ha descubierto que la cantidad de reducción en el interior no coincide necesariamente con la cantidad de expansión en el exterior.
Especialmente cuando el arco resultante es pequeño (como una curva), tiende a hacerse 0,3 más pequeño en el interior, pero 1,7 más grande en el exterior.
Resulta evidente que la capa (capa neutra) que mantiene un tamaño constante no se encuentra necesariamente en el centro del grosor de la lámina, sino que está más cerca del interior.
La distancia desde el interior hasta la capa neutra dividida por todo el grosor de la lámina se denomina factor K.
Sí, tienes razón, lo más lejos que puede estar la capa neutra del interior es en la mitad del espesor de la placa.
Por lo tanto, la distancia del interior al centro dividida por todo el espesor de la placa es 0,5, lo que da como resultado un factor K de 0,5, que es el valor máximo que puede alcanzar.
Estas son las razones por las que el factor K en chapa metálica no debe superar 0,5. Espero que este artículo te haya aclarado las ideas.
1. Incluso para el mismo material, el factor K en el procesado real no es constante y su valor específico se ve afectado por la tecnología de procesado.
En la fase de deformación elástica de plegado de chapaEl eje neutro se sitúa en el centro del espesor de la chapa.
Sin embargo, a medida que aumenta la deformación por flexión de la pieza estampada, el material experimenta principalmente una deformación plástica.
En este momento, la deformación plástica es irrecuperable, y la capa neutra se desplazará hacia el lado interior de la flexión con el cambio del estado de deformación.
Cuanto más grave sea la deformación plástica del material, mayor será el desplazamiento de la capa neutra hacia el interior de la flexión.
Entonces, ¿cómo podemos reflejar la intensidad de la deformación plástica durante curvado de chapas?
Podemos utilizar el parámetro R/T para reflejar la intensidad de la deformación de la placa. R representa el radio interior de flexión y T el espesor de la placa.
Una relación R/T menor indica un mayor nivel de deformación de la placa y un mayor desplazamiento de la capa neutra hacia el interior.
Los datos de la tabla siguiente se aplican a chapas de sección rectangular en condiciones de transformación específicas.
Como se muestra en la tabla, el factor de posición K de la capa neutra aumenta a medida que aumenta R/T.
Las propiedades del material y las técnicas de flexión pueden afectar a la posición de la capa neutra.
| 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 |
En este momento, el radio de la capa neutra puede calcularse según la fórmula siguiente:
ρ = R + KT
De los cuales:
En términos más sencillos, una vez determinado el radio de la capa neutra, se puede calcular su longitud de desarrollo basándose en la geometría y, a continuación, calcular la longitud de desarrollo de la lámina.
2. En general, en las mismas condiciones de flexión, cuanto más blando sea el material de la chapa, menor será su valor K y mayor el desplazamiento de la capa neutra hacia el interior de la curva.
Existen tres tablas de curvado estándar aplicables al curvado a 90 grados en el Machinery's Handbook.
Tabla de factores K para distintos materiales
| Cuadro | Material | Factor K |
| # 1 | Latón blando, cobre | 0.35 |
| # 2 | Latón duro, cobre, acero dulce, aluminio | 0.41 |
| # 3 | Latón duro, bronce, frío acero laminadoacero para muelles | 0.45 |
3. Para curvas de radio interior más pequeño, el ángulo de curvatura también puede influir en el cambio del factor K.
Cuanto mayor es el ángulo de deformación por flexión, mayor es el desplazamiento de la capa neutra hacia el lado interior de la curva.
En el proceso de chapa cálculo de flexióna menudo necesitamos calibrar el factor k. Entonces, ¿por qué necesitamos calibrar el factor k?
En SolidWorks, el valor de deducción para la flexión en ángulos que no sean de 90 grados sólo se calcula por entrada. Esto puede ser muy problemático.
Para evitar tener que calcular el valor de la deducción para la flexión sin ángulo de 90 grados, se utiliza en su lugar el factor k.
Sin embargo, ¿cómo determinar con precisión el factor k para distintos grosores de chapa? Para ello es necesario calibrar.
Aquí tienes un análisis de cómo calibrar:
Para determinar el valor óptimo del factor K para el plegado de chapa metálica en función de las diferentes características del material, es fundamental comprender primero el papel y la importancia del factor K. El factor K es un valor independiente que describe cómo se dobla/desdobla la chapa metálica en una amplia gama de parámetros geométricos. También se utiliza para calcular la compensación de flexión en distintas condiciones de grosor del material, radio/ángulo de flexión, etcétera. Esto implica que la elección del factor K es vital para garantizar el correcto despliegue y plegado de las piezas de chapa metálica.
El método para determinar el valor óptimo del factor K en función de las diferentes características del material puede resumirse en los siguientes pasos:
Comprender las características del material: En primer lugar, es necesario comprender las características del material utilizado, incluido su grosor, resistencia, módulo de elasticidad, etc. Estas características influyen directamente en el comportamiento de la chapa durante el plegado y en la compensación necesaria.
Consulte los valores estándar o por defecto: Se puede consultar el factor K por defecto basado en el material en la hoja de especificaciones de la chapa metálica. Esto proporciona un punto de partida, pero es importante tener en cuenta que cada proyecto puede variar en función de sus requisitos específicos.
Ajustes experimentales: Estableciendo un valor inicial de factor K (por ejemplo, 0,25) y realizando a continuación ensayos reales de desplegado y plegado de chapa, observe si los resultados son los esperados. Si las dimensiones desplegadas no coinciden con las expectativas, es necesario volver al paso de ajuste del factor K, ajustando gradualmente el valor del factor K hasta lograr una precisión satisfactoria.
Considere las tablas de deducción de pliegue: En software como SolidWorks, se pueden especificar los valores de deducción de pliegue o de tolerancia de pliegue para piezas de chapa metálica mediante una tabla de deducción de pliegue, y especificar el valor del factor K en su propio factor K o tolerancia de pliegue. Este método puede ayudar a los usuarios a controlar el proceso de plegado de chapa metálica con mayor precisión.
Tener en cuenta los parámetros de doblado: Aparte del factor K, también hay que tener en cuenta factores como el radio de curvatura, el ángulo de curvatura y el grosor de la pieza. Estos parámetros determinan conjuntamente las mejores prácticas para el plegado de chapa metálica.
Más información:
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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