I. Giới thiệu

Gia công kim loại tấm là một quy trình gia công nguội tổng hợp cho vật liệu, thường dưới 6mm, như thép, nhôm, đồng và các tấm kim loại khác. Đặc điểm xác định của gia công kim loại tấm là độ dày đồng nhất trong cùng một chi tiết.

Máy chấn tôn bán kính uốn, lượng khấu trừ uốn, lượng cho phép uốn, và hệ số K là những thông số quan trọng trong gia công kim loại tấm.

Các kỹ thuật trong ngành tạo hình kim loại bao gồm cắt xén, đột/lát/cắt ghép, uốn, gấp, hàn, tán đinh, nối ghép và tạo hình, chẳng hạn như chế tạo thân xe ô tô.

Uốn kim loại tấm liên quan đến việc thay đổi góc của tấm kim loại, chẳng hạn như uốn thành hình chữ V hoặc chữ U. Thông thường có hai phương pháp uốn kim loại tấm: uốn bằng khuôn, dùng cho các cấu trúc phức tạp với khối lượng và thể tích nhỏ, và sự cố uốn bằng máy chấn, dùng cho các cấu trúc lớn hơn hoặc sản lượng nhỏ.

II. Bán kính uốn trong kim loại tấm là gì?

2.1 Định nghĩa

Bán kính uốn là khoảng cách từ trục uốn đến bề mặt của tấm hoặc thanh khi nó được uốn — thường được gọi là bán kính bên trong.

Đường cong bên trong này rất quan trọng đối với cả độ bền kết cấu và chất lượng thẩm mỹ của chi tiết hoàn thiện. Bán kính uốn bên ngoài thường bằng bán kính uốn bên trong cộng với độ dày tấm.

• Bán kính uốn bên trong (Ir): Độ cong ở mặt trong của chỗ uốn, đóng vai trò là điểm tham chiếu thiết yếu cho tất cả các phép tính sau này, chẳng hạn như tính lượng cho phép uốn và xác định hệ số K.
• Bán kính uốn bên ngoài (Or): Bằng bán kính bên trong cộng với độ dày vật liệu (T), hoặc Or = Ir + T.

Mặc dù mọi người thường nói về bán kính uốn, có hai khái niệm quan trọng — và thường bị nhầm lẫn — quyết định việc thiết kế có thành công hay thất bại:

(1) Bán kính uốn tối thiểu

Đây là giới hạn vật lý của vật liệu: bán kính uốn bên trong nhỏ nhất có thể đạt được mà không gây nứt hoặc gãy trên bề mặt ngoài.

Giá trị này được quyết định bởi độ dẻo, độ cứng và độ dày của vật liệu. Việc đẩy giới hạn này giống như đi trên mép vực — tuy có thể thực hiện được về mặt vật lý, nhưng sẽ tạo ra sự tập trung ứng suất nghiêm trọng tại chỗ uốn, trở thành điểm yếu kết cấu tiềm ẩn, sẵn sàng gây hỏng hóc trong tương lai.

(2) Bán kính uốn tối ưu

Bán kính uốn tối ưu phản ánh sự tinh thông thực sự của nghề — sự cân bằng giữa chất lượng, độ bền kết cấu, độ ổn định kích thước và hiệu quả kinh tế. Sự đồng thuận trong ngành thường đặt điểm lý tưởng này vào khoảng Ir ≈ T.

Ở tỷ lệ này, sự phân bố ứng suất trên các lớp trong và ngoài là đồng đều nhất, quá trình uốn duy trì ổn định, độ đàn hồi ngược được giảm thiểu, và độ nhất quán góc đạt mức tốt nhất. Việc chọn bán kính tối ưu không chỉ là làm cho nó hoạt động — mà là làm cho nó đúng, tác động trực tiếp đến độ tin cậy và lợi nhuận của sản phẩm.

2.2 Tại sao bán kính uốn lại quan trọng

Bán kính uốn không chỉ là một phép đo hình học đơn giản; nó là yếu tố nguyên lý cơ bản ảnh hưởng đến thiết kế, khả năng thực hiện quy trình và hiệu quả chi phí từ nền tảng.

(1) Dòng sinh mệnh của chất lượng

Việc chọn bán kính uốn thực chất là một cam kết đối với chất lượng sản phẩm của bạn.

Bán kính không phù hợp là nguyên nhân của vô số vấn đề: quá nhỏ thì có nguy cơ nứt gãy; quá lớn thì bị nhăn; không nhất quán thì gây hỗn loạn kích thước và ác mộng trong lắp ráp. Bán kính được chọn hợp lý sẽ phân bố ứng suất đều, bảo toàn độ bền, trong khi góc uốn quá sắc sẽ đóng vai trò như bộ khuếch đại ứng suất — thường trở thành điểm hỏng đầu tiên khi chịu rung động hoặc tải trọng.

(2) Đòn bẩy chi phí

Biên lợi nhuận của bạn thường ẩn trong các bán kính uốn. Chuẩn hóa bán kính uốn trong thiết kế cho phép tái sử dụng tối đa dụng cụ hiện có, tránh phải chế tạo các chày và khuôn tùy chỉnh đắt đỏ cho một vài chi tiết độc nhất.

Điều này không chỉ giảm chi phí chế tạo dụng cụ mà còn cắt giảm đáng kể thời gian ngừng máy để thay khuôn và chày — một trong những chi phí ẩn lớn nhất trong sản xuất hiện đại.

Hơn nữa, bán kính hợp lý giúp giảm tỷ lệ phế phẩm, tiết kiệm vật liệu, nhân công và năng lượng.

(3) Khả năng thực hiện quy trình

Bán kính uốn xác định ranh giới giữa tầm nhìn sáng tạo và khả năng thực thi thực tế. Nó là “người gác cổng” đầu tiên quyết định liệu ý tưởng của nhà thiết kế có thể rời khỏi màn hình CAD và đến được xưởng sản xuất hay không.

Ví dụ, thép cường độ cao ít dẻo hơn nhiều so với nhôm mềm, nghĩa là nó cần bán kính uốn lớn hơn nhiều để tạo hình an toàn. Bất kỳ thiết kế nào bỏ qua những thực tế vật lý này — dù thông minh đến đâu — sẽ vẫn chỉ là bản vẽ không thể chế tạo, chắc chắn bị loại bỏ ở giai đoạn sản xuất.

2.3 Logic nội tại của bán kính uốn

Để thực sự làm chủ bán kính uốn, bạn phải hiểu mối liên hệ nội tại của nó với hai khái niệm cốt lõi khác: bán kính uốn, hệ số K (trục trung hòa), và lượng dư uốn — cùng nhau tạo thành "tam giác vàng" phụ thuộc lẫn nhau."

(1) Bán kính uốn – “Nguyên nhân”

Đây là đầu vào thiết kế — điểm khởi đầu. Bán kính uốn trong (Ir) được chọn dựa trên chức năng, độ bền và thẩm mỹ. Quyết định hình học này khởi động toàn bộ chuỗi logic.

(2) Hệ số K / Trục trung hòa – “Cây cầu”

Khi kim loại bị uốn, bề mặt ngoài bị kéo giãn trong khi bề mặt trong bị nén lại. Giữa chúng là trục trung hòa — một mặt phẳng mà về lý thuyết không thay đổi chiều dài.

Trên thực tế, vì nén dễ hơn kéo giãn, trục trung hòa dịch chuyển từ vị trí chính giữa bề dày (vị trí 50%) về phía bên trong của góc uốn. Hệ số K định lượng sự dịch chuyển này, đóng vai trò như cây cầu nối giữa ý đồ thiết kế và thực tế vật lý.

Nó được định nghĩa là tỷ số giữa khoảng cách từ trục trung hòa đến bề mặt trong (t) và tổng bề dày vật liệu (T): K = t / T.

(3) Chiều dài uốn – “Kết quả”

Đây là kết quả cuối cùng định hướng sản xuất. Khi biết bán kính uốn (Ir) và sử dụng hệ số K để xác định vị trí trục trung hòa, chúng ta có thể tính chính xác chiều dài cung thực tế dọc theo lớp trung hòa trong vùng uốn — gọi là chiều dài uốn (BA).

Công thức là: BA = Góc × (π/180) × (Ir + K × T)

Logic của “tam giác vàng” rất rõ ràng: bán kính uốn (nguyên nhân), kết hợp với đặc tính vật lý của vật liệu khi uốn (được mô tả bởi cây cầu hệ số K), cuối cùng quyết định chiều dài uốn (kết quả) để tính kích thước phôi chính xác.

Một bảng Chiều dài uốn có thể là công cụ vô giá để tiết kiệm thời gian và đảm bảo độ chính xác.

III. Điều gì quyết định bán kính uốn trong tấm kim loại?

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến bán kính uốn có thể đạt được trong tấm kim loại, bao gồm độ bền vật liệu, độ dày, chiều rộng khẩu khuôn, và lực ép của máy chấn.

3.1 Tính chất vật liệu

Đặc điểm của vật liệu được uốn ảnh hưởng đáng kể đến bán kính uốn khả thi. Các tính chất quan trọng bao gồm giới hạn chảy, độ cứng, độ đàn hồi, và loại vật liệu.

3.1.1 Sự khác biệt về bán kính uốn giữa các loại vật liệu:

3.1.2 Ảnh hưởng của các tính chất cơ học:

(1) Độ dẻo

Hãy nghĩ về điều này như “tính linh hoạt” của vật liệu. Các vật liệu có độ dẻo cao (như nhôm mềm hoặc thép cacbon thấp) giống như một cành liễu mềm mại, có khả năng chịu được bán kính uốn cực nhỏ mà không bị gãy.

(2) Độ bền

Bao gồm giới hạn chảy (điểm bắt đầu biến dạng vĩnh viễn) và độ bền kéo (điểm gãy). Các vật liệu có độ bền cao (như thép cường độ cao và thép không gỉ) giống như một cành cứng, giòn; việc uốn cong đòi hỏi nhiều lực hơn, và để tránh lớp ngoài bị đứt do lực kéo, cần một bán kính lớn hơn, nhẹ nhàng hơn. Ngược lại, các vật liệu dẻo như nhôm hoặc thép cacbon thấp có thể uốn với bán kính nhỏ hơn mà không làm giảm độ bền.

(3) Độ cứng

Các vật liệu có độ cứng cao thường có độ dẻo thấp hơn, làm tăng nguy cơ nứt khi uốn ở bán kính nhỏ.

(4) Độ đàn hồi (Mô-đun Young)

Các vật liệu có độ đàn hồi thấp ít bị hồi phục đàn hồi, giúp dễ dàng tạo hình ở bán kính nhỏ hơn.

(5) Hướng thớ

Đây là một chi tiết phân biệt các chuyên gia thực thụ với những người vận hành thông thường: hướng thớ. Trong quá trình cán, các tinh thể bên trong của tấm kim loại bị kéo dài, tạo ra một hướng vô hình tương tự như thớ gỗ. Mối quan hệ giữa đường uốn và hướng thớ này có thể ảnh hưởng sâu sắc đến kết quả.

1) Ngang thớ (uốn vuông góc): Đây là phương pháp tốt nhất. Khi đường uốn vuông góc với thớ, ứng suất được phân bố đều trên vô số thớ, mang lại độ bền tối ưu. Điều này cho phép bán kính uốn nhỏ hơn, ổn định hơn với rủi ro nứt gãy tối thiểu.

2) Dọc thớ (uốn song song): Đây là rủi ro cao. Khi đường uốn chạy song song với thớ, ứng suất tập trung dọc theo một vài ranh giới thớ yếu, khiến chúng dễ rách như giấy và tạo ra các vết nứt ở phía ngoài của đường uốn.

Nếu các ràng buộc thiết kế khiến điều này không thể tránh, bạn phải bù bằng cách tăng bán kính uốn (thường ít nhất 1,5× độ dày vật liệu) để giảm rủi ro — mặc dù điều này trực tiếp làm tăng giới hạn thiết kế và chi phí sản xuất.

3.1.3 Hướng dẫn theo từng loại vật liệu:

Các hướng dẫn này cung cấp một điểm khởi đầu vững chắc. Để biết thêm thông số kỹ thuật chi tiết và khả năng dụng cụ cho các loại vật liệu khác nhau, chúng tôi mời bạn khám phá trang chính thức của chúng tôi Tài liệu giới thiệu.

3.2 Độ dày vật liệu

(1) Mối quan hệ giữa độ dày và bán kính uốn

Độ dày vật liệu là yếu tố trực tiếp và cơ bản nhất ảnh hưởng đến bán kính uốn. Mối quan hệ này tạo thành nền tảng cho tất cả các phép tính uốn.

Mối quan hệ giữa độ dày và bán kính uốn có thể được tóm tắt như sau:

• Đối với vật liệu có độ dày dưới 6 mm, bán kính uốn thường bằng với độ dày vật liệu.
• Đối với vật liệu có độ dày từ 6 mm đến 12 mm, bán kính uốn thường bằng 1,25 đến 1,5 lần độ dày.
• Đối với vật liệu có độ dày trên 12 mm, bán kính uốn thường bằng 2 đến 3 lần độ dày.

(2) Tỷ lệ Bán kính so với Độ dày

Quy tắc “1T” được sử dụng rộng rãi cho rằng bán kính uốn bên trong lý tưởng (Ir) bằng với độ dày vật liệu (T). Quy tắc này được đánh giá cao vì khi Ir ≈ T, ứng suất kéo và nén trên toàn bộ đoạn uốn được cân bằng tối ưu, tạo ra quá trình uốn mượt mà, ổn định với độ chính xác góc tuyệt vời và độ hồi lò xo tối thiểu.

Tuy nhiên, quy tắc này không phải lúc nào cũng áp dụng được. Trong một số tình huống, bạn phải bỏ hướng dẫn này để thay thế bằng các phép tính chính xác hoặc thử nghiệm uốn:

1) Vật liệu tấm dày

Đối với tấm dày (ví dụ trên 6 mm), sự khác biệt biến dạng giữa lớp trong và lớp ngoài là đáng kể. Bán kính 1T sẽ gây ra tập trung ứng suất phá hủy. Thông thường, bán kính phải tăng lên 1,5×, 2×, hoặc thậm chí 3× độ dày để đảm bảo tạo hình an toàn.

2) Vật liệu cường độ cao

Đối với vật liệu cường độ cao hoặc cứng với độ dẻo thấp, ngay cả tấm mỏng cũng không chịu được uốn gấp 1T và cần tỷ lệ R/T lớn hơn.

3) Yêu cầu độ chính xác cao

Đối với các chi tiết có dung sai đo bằng micron, việc sử dụng bán kính theo kinh nghiệm có thể gây ra sai số không chấp nhận được. Trong trường hợp này, bạn phải tính toán chính xác chiều dài phôi phẳng bằng công thức bù uốn dựa trên hệ số K.

3.3 Chiều rộng khe mở khuôn

Chiều rộng khe mở khuôn trong máy chấn (còn gọi là chiều rộng khuôn V) có ảnh hưởng lớn đến bán kính uốn. Khe mở khuôn V lớn hơn tạo ra bán kính uốn lớn hơn, trong khi khe mở nhỏ hơn cho ra bán kính uốn chặt hơn.

(1) Chiều rộng rãnh V

Trong quy trình uốn không chạm phổ biến, chiều rộng khe mở khuôn V là yếu tố quan trọng nhất quyết định bán kính uốn bên trong.

Một hướng dẫn đã được kiểm chứng theo thời gian là khe mở khuôn V nên gấp tám lần độ dày vật liệu (V = 8 × T). Điều này áp dụng chủ yếu cho thép cacbon thấp với cường độ kéo khoảng 450 N/mm².

Đối với các vật liệu khác, hệ số này cần được điều chỉnh: thép không gỉ thường yêu cầu hệ số nhân 10 hoặc 12, trong khi nhôm mềm hoạt động tốt với hệ số nhân 6.

Trong phương pháp uốn không chạm đáy, bán kính uốn bên trong được hình thành “trong không khí” phía trên khuôn V và xấp xỉ một tỷ lệ cố định so với chiều rộng của khuôn V.

Tỷ lệ này xuất phát từ các nguyên lý vật lý: đối với thép cacbon thấp, khoảng 16–17%, và đối với thép không gỉ, khoảng 20–22%. Trong thực tế, điều này có nghĩa là bạn có thể “lập trình” hiệu quả bán kính uốn mong muốn bằng cách chọn chiều rộng khuôn V một cách cẩn thận.

(2) Bán kính mũi chày

Vai trò của bán kính mũi chày thay đổi đáng kể tùy thuộc vào phương pháp uốn mà bạn chọn:

1) Trong uốn không chạm đáy:

Vai trò của nó ở đây là thứ yếu. Miễn là bán kính mũi chày không lớn hơn bán kính được hình thành tự nhiên bởi khe mở của khuôn V, bán kính uốn cuối cùng sẽ được xác định bởi chiều rộng khuôn V. Nhưng hãy cẩn thận: nếu bán kính mũi chày quá nhỏ—đặc biệt nếu nó nhỏ hơn ngưỡng quan trọng là 63% độ dày vật liệu—nó sẽ không còn hoạt động như một dụng cụ tạo hình mà thay vào đó giống như một lưỡi dao, cắt vào vật liệu. Điều này có thể để lại các vết lõm xấu xí và tạo ra sự tập trung ứng suất nguy hiểm.

2) Trong uốn chạm đáy và dập ép:

Ảnh hưởng của nó là quyết định. Trong cả hai phương pháp này, chày được ép mạnh vào vật liệu, buộc vật liệu phải hoàn toàn theo hình dạng của chày. Kết quả là bán kính uốn bên trong cuối cùng giống hệt với bán kính mũi chày.

(3) Tác động động của sự mài mòn dụng cụ

Dụng cụ không tồn tại vĩnh viễn. Theo thời gian, bán kính mũi chày và bán kính vai của khuôn sẽ bị mài mòn khi sử dụng. Sự mài mòn này dần làm tăng bán kính hiệu dụng của dụng cụ. Hệ quả trực tiếp? Sử dụng cùng chương trình và thông số, các chi tiết sản xuất hôm nay có thể lệch khỏi dung sai vào tuần tới do sự thay đổi bán kính âm thầm này—một vấn đề “trôi” chất lượng tinh vi nhưng phổ biến trong sản xuất dài hạn.

Để khắc phục, hãy triển khai chương trình bảo trì phòng ngừa và thường xuyên kiểm tra các bán kính quan trọng bằng thước đo bán kính hoặc máy đo biên dạng. Dụng cụ bị mài mòn vượt quá giới hạn cho phép cần được mài lại hoặc thay thế. Trên các máy chấn CNC tiên tiến, thợ vận hành lành nghề cũng có thể áp dụng bù trừ tức thời—chẳng hạn như tinh chỉnh độ sâu ép—để bù cho sự mài mòn đã biết.

3.4 Ứng suất nén và kéo

Trong quá trình uốn, tấm thép chịu cả ứng suất nén và ứng suất kéo, điều này cũng ảnh hưởng đến bán kính uốn của máy chấn.

Phía trong trục trung hòa bị nén, tạo ra lực cản nén, trong khi phía ngoài trục trung hòa bị kéo giãn, tạo ra lực cản kéo. Sau khi phôi được thả ra, ứng suất nén và kéo dư gây ra hiện tượng đàn hồi ngược, làm tăng góc uốn cuối cùng.

Vật liệu cứng hơn và dày hơn thường có hiện tượng đàn hồi ngược lớn hơn, đòi hỏi phải uốn quá mức để đạt được góc cuối cùng nhỏ hơn như mong muốn.

3.5 Bán kính mũi chày

Bán kính mũi chày quyết định cách vật liệu tạo hình trong quá trình uốn và cách nó tương tác với khuôn. Bất cứ khi nào có thể, hãy chọn bán kính mũi chày phù hợp với bán kính bên trong tự nhiên được tạo ra bởi khe mở hình chữ V của khuôn để đạt được góc uốn ổn định và giảm mài mòn dụng cụ.

(1) Bán kính mũi chày tối ưu:

Bán kính mũi chày nên ít nhất 63% bằng độ dày vật liệu để tránh tập trung ứng suất quá mức, có thể gây hỏng cả dụng cụ và phôi.

Ví dụ, đối với tấm có độ dày T = 4 mm, bán kính mũi chày tối thiểu nên là:

(2) Tương tác với đặc tính vật liệu:

• Nếu bán kính mũi chày quá nhỏ, nó có thể xuyên qua các vật liệu cứng hơn như thép không gỉ, gây ra khuyết tật bề mặt hoặc làm mòn dụng cụ sớm.
• Nếu quá lớn, nó có thể cản trở bán kính uốn tự nhiên, dẫn đến kết quả không đồng nhất.

Thực hành tốt nhất:

Cố gắng hết mức để khớp bán kính mũi chày với bán kính trong tự nhiên được tạo ra bởi khe mở hình chữ V của khuôn để đảm bảo góc uốn nhất quán và giảm thiểu mài mòn khuôn.

3.6 Phương pháp uốn

Phương pháp uốn cụ thể được chọn có ảnh hưởng trực tiếp đến bán kính uốn đạt được. Trong các hoạt động máy chấn, hai kỹ thuật chính là uốn không chạm đáy và uốn chạm đáy, mỗi kỹ thuật mang đặc điểm riêng ảnh hưởng đến bán kính.

(1) Uốn không chạm đáy

Tấm chỉ tiếp xúc với mép chày và khuôn, vì vậy bán kính uốn ít phụ thuộc vào hình dạng chày và khuôn, độ dày vật liệu và cài đặt máy chấn. Phương pháp này cho phép tạo ra nhiều bán kính khác nhau nhưng cần bù trừ độ hồi lò xo.

(2) Uốn chạm đáy

Ép vật liệu tiếp xúc hoàn toàn với khuôn, tạo ra bán kính uốn chính xác và đồng nhất với dung sai chặt chẽ hơn. Phương pháp này đòi hỏi lực ép lớn hơn và áp lực lên dụng cụ cao hơn, lý tưởng cho kết quả chính xác và lặp lại.

(3) Dập thẳng (Coining)

Áp dụng áp lực cực cao để ép mũi chày vào vật liệu, đạt được bán kính uốn chính xác nhất. Đây là phương pháp tốn nhiều tài nguyên và được sử dụng cho bán kính siêu chính xác và độ hồi lò xo tối thiểu.

Tương tác với đặc tính vật liệu:

• Nếu bán kính đầu chày quá nhỏ, nó có thể xuyên vào các vật liệu cứng hơn như thép không gỉ, gây ra khuyết tật bề mặt hoặc mòn dụng cụ sớm.
• Nếu quá lớn, nó có thể lấn át bán kính uốn tự nhiên, dẫn đến kết quả không nhất quán.

Thực hành tốt nhất:

• Khớp bán kính đầu chày càng gần càng tốt với bán kính bên trong tự nhiên được tạo ra bởi khe mở hình chữ V của khuôn để có góc uốn nhất quán và giảm thiểu mài mòn dụng cụ.

IV. Tính toán bán kính uốn của máy chấn tấm

Hệ thống Quy tắc gấp 8 lần là một hướng dẫn chung để xác định khe mở khuôn hình chữ V, gợi ý rằng khe mở khuôn chữ V nên gấp 8 lần độ dày vật liệu. Tuy nhiên, không có công thức chính xác nào để xác định bán kính uốn lý tưởng cho tấm kim loại, nhưng trong một số điều kiện lực nhất định, bán kính uốn có thể ước tính bằng độ dày của tấm.

Điều quan trọng cần lưu ý là sự thay đổi độ dày vật liệu sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của phép ước tính này. Khe mở khuôn hình chữ V có thể dao động từ 6 đến 12 lần độ dày vật liệu. Bán kính uốn có liên quan chặt chẽ đến độ dày vật liệu. Với độ dày vật liệu nhỏ hơn 6mm, bán kính uốn bằng độ dày vật liệu.

Với độ dày vật liệu lớn hơn 6mm nhưng nhỏ hơn 12mm, bán kính uốn thường bằng 1,5 lần độ dày vật liệu. Với độ dày vật liệu lớn hơn 12mm, bán kính uốn xấp xỉ bằng 3 lần độ dày vật liệu.

Bán kính uốn của máy chấn tấm có thể được tính bằng công thức, tất cả tính bằng milimét:

• R là bán kính uốn
• V là chiều rộng khe mở của khuôn
• MT là độ dày vật liệu

Ví dụ, nếu chiều rộng khe chữ V là 50 mm và độ dày vật liệu là 5 mm, bán kính uốn sẽ là:

Điều quan trọng cần nhớ là đây chỉ là những hướng dẫn sơ bộ và có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến bán kính uốn, khiến việc xác định con số chính xác trở nên khó khăn.

Khi độ dày tấm bằng với bán kính uốn, sẽ đạt được bán kính uốn lý tưởng nhất. Đường uốn được tạo ra với bán kính này sẽ đồng đều về góc và kích thước, đồng thời có độ hồi đàn hồi tối thiểu.

5.1 Bán kính uốn tối thiểu của tấm kim loại trong thao tác máy chấn là gì?

Nếu bán kính uốn nhỏ hơn, ứng suất ở mặt ngoài của đường uốn sẽ lớn hơn và lực căng sẽ lớn hơn. Tấm sẽ bị biến dạng, nứt hoặc gãy trong quá trình uốn. Để tránh những vấn đề này, cần chú ý đến bán kính uốn tối thiểu.

Do các phương pháp uốn khác nhau, đặc tính của khuôn và vật liệu khác nhau, các chi tiết khác nhau có thể có bán kính uốn tối thiểu khác nhau, và rất khó để tính toán giá trị chính xác. Tuy nhiên, để có được chi tiết uốn hoàn hảo nhất, bán kính trong nên được đặt gần bằng độ dày tấm nhất có thể.

Nên chọn các tấm có độ dẻo cao, độ bền kéo và độ cứng của vật liệu càng lớn thì bán kính yêu cầu càng lớn.

5.2 Công thức tính độ khấu trừ uốn và độ cho phép uốn là gì?

Độ khấu trừ uốn đề cập đến lượng giãn xảy ra trong quá trình uốn. Nó được tính bằng hiệu giữa tổng chiều dài của mép gập và tổng chiều dài phẳng.

Cho trước:

• Vật liệu: Thép không gỉ
• Độ dày (T): 2 mm
• Bán kính uốn trong (R): 3 mm
• Góc uốn (A): 90°
• Hệ số K (K): 0,44

Tính toán từng bước:

（1）Tính độ cho phép uốn (BA)

Công thức tính độ cho phép uốn là:

Thay các giá trị vào:

(2) Tính toán khoảng lùi ngoài (OSSB)

Công thức tính khoảng lùi ngoài là:

Thay các giá trị vào:

OSSB=3+2
OSSB=5 mm

(3) Tính toán khấu trừ uốn (BD)

Công thức tính khấu trừ uốn là:

Thay các giá trị vào:

(4) Tóm tắt:

• Lượng bù uốn (BA): 6,1 mm
• Khoảng lùi ngoài (OSSB): 5 mm
• Lượng trừ uốn (BD): 3,9 mm

(5) Ứng dụng:

Để đạt được góc uốn 90° với bán kính uốn trong 3 mm trên tấm thép không gỉ dày 2 mm, bạn cần đặt giá trị khấu trừ uốn là 3,9 mm trong quá trình uốn. Điều này có nghĩa là bạn cần uốn quá tấm thêm 3,9 mm để bù cho độ đàn hồi trở lại sau khi uốn, cuối cùng đạt được góc uốn 90° mong muốn.

(6) Ví dụ thực tế:

Giả sử bạn có một chi tiết kim loại tấm với hai gờ, mỗi gờ dài 40 mm, và phần đáy dài 100 mm. Tổng chiều dài trước khi uốn là:

Sau khi tính đến khấu trừ uốn:

Do đó, chiều dài mẫu phẳng nên là 172,2 mm để đạt được kích thước mong muốn sau khi uốn. V. Các lỗi thường gặp và ứng dụng nâng cao trong vận hành máy chấn tấm

Ⅴ. Những lỗi thường gặp và kỹ thuật nâng cao

5.1 Những lỗi thường gặp

(1) Chọn bán kính uốn quá nhỏ

Một lỗi thường gặp trong vận hành máy chấn tôn là chọn bán kính uốn quá nhỏ so với vật liệu. Điều này có thể dẫn đến nứt, gãy hoặc biến dạng vĩnh viễn, làm giảm độ bền kết cấu và tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Để tránh vấn đề này:

1) Tham khảo tỷ lệ tối thiểu giữa bán kính uốn và độ dày vật liệu, đồng thời xem xét hướng sợi—uốn ngược hướng sợi làm tăng nguy cơ nứt.

2) Sử dụng bảng tra lượng dư uốn hoặc các công cụ phần mềm (như bảng lực uốn không chạm) để xác định bán kính uốn phù hợp.

(2) Đặt các chi tiết quá gần đường uốn

Các lỗ, khe hoặc rãnh đặt quá gần đường uốn thường bị biến dạng trong quá trình uốn. Điều này có thể làm yếu vật liệu hoặc khiến các chi tiết này không thể sử dụng được.

Để ngăn chặn điều này:

1) Đặt các chi tiết cách đường uốn ít nhất gấp ba lần độ dày vật liệu cộng với bán kính uốn.

2) Nếu cần đặt gần hơn, hãy mở rộng kích thước lỗ hoặc thiết kế lại chi tiết để giảm thiểu biến dạng.

(3) Khoảng cách bù không đúng

Các đoạn bù hoặc gấp lệch đặt quá gần nhau có thể gây cản trở dụng cụ hoặc làm biến dạng vật liệu, khiến quá trình uốn phức tạp hơn và tăng chi phí do cần dụng cụ chuyên biệt.

Để tránh điều này:

Tham khảo các hướng dẫn tiêu chuẩn về khoảng cách bù, và tham khảo ý kiến kỹ sư để có giải pháp tùy chỉnh khi cần thiết.

(4) Tránh thiết kế gờ hẹp

Các gờ quá hẹp có thể dẫn đến uốn không chính xác, biến dạng chi tiết và thậm chí hư hỏng dụng cụ. Gờ hẹp cũng khiến khó duy trì tiếp xúc ổn định với dụng cụ trong quá trình uốn.

Để giảm rủi ro này:

1) Đảm bảo chiều rộng gờ ít nhất gấp bốn lần tổng độ dày vật liệu và bán kính uốn.

2) Nếu cần chiều rộng ngắn hơn, hãy cân nhắc cắt bớt gờ sau khi uốn.

(5) Đảm bảo Tương Thích Giữa Vật Liệu và Dụng Cụ

Sử dụng sai kết hợp giữa vật liệu và dụng cụ có thể dẫn đến tải trọng quá mức cho máy chấn, uốn không chính xác hoặc hư hỏng dụng cụ. Ví dụ, bán kính đầu chày quá sắc so với vật liệu có thể gây nứt.

Để ngăn chặn điều này:

Phù hợp bán kính đầu chày với độ dày vật liệu, và chọn dụng cụ phù hợp cả loại vật liệu lẫn hình dạng uốn yêu cầu.

(6) Đặt Vị Trí Vật Liệu Không Đúng

Đặt vật liệu sai vị trí có thể gây uốn không chính xác, kết quả không đều hoặc lãng phí vật liệu. Điều này đặc biệt gây vấn đề với các gờ ngắn hoặc hình dạng phức tạp.

Để đảm bảo độ chính xác:

1) Duy trì tiếp xúc hoàn toàn giữa vật liệu và dụng cụ trong suốt quá trình uốn.

2) Sử dụng V-die nhỏ hơn cho các gờ ngắn, hoặc cắt bớt sau khi uốn nếu cần.

(7) Bỏ Qua Bù Trừ Độ Hồi Lại

Độ hồi lại — xu hướng vật liệu trở lại một phần hình dạng ban đầu sau khi uốn — thường bị bỏ qua. Điều này có thể dẫn đến các chi tiết không đạt tiêu chuẩn.

Để xử lý vấn đề này:

1) Hiểu độ đàn hồi của vật liệu và điều chỉnh góc uốn cho phù hợp.

2) Sử dụng kỹ thuật uốn quá mức hoặc dụng cụ chuyên dụng (như khuôn gấp mép) để chống lại độ hồi lại một cách hiệu quả.

5.2 Chiến Lược Uốn Vật Liệu Khó và Hình Dạng Phức Tạp

Phương pháp tiêu chuẩn thường thất bại khi gặp “khách hàng khó” — vật liệu cực đoan và hình dạng rất phức tạp. Trong những trường hợp này, bạn cần chiến lược tùy chỉnh ở mức chuyên gia, giống như thực hiện phẫu thuật chính xác phù hợp với từng thách thức riêng biệt.

(1) Tấm Dày và Thép Cường Độ Cao

Thách thức với các vật liệu này bao gồm lực uốn rất lớn, độ hồi lại nghiêm trọng và xu hướng nứt khi chịu ứng suất.

1) Bán kính lớn là bắt buộc: Bỏ ý tưởng sử dụng bán kính nhỏ hơn độ dày vật liệu (T). Sử dụng bán kính uốn gấp nhiều lần độ dày để phân tán ứng suất bên trong gây hại.

2) V-die rộng hơn là cần thiết: Vượt quá “quy tắc 8×” cho kích thước mở V-die. Với thép cường độ cao, chiều rộng V-die có thể cần đạt 12×–16× độ dày vật liệu để cung cấp đủ khoảng hở và độ linh hoạt cho biến dạng.

3) Gia nhiệt trước là ‘thuốc an thần’: Gia nhiệt một số loại thép lên vài trăm độ C trước khi uốn có thể tạm thời giảm giới hạn chảy, cải thiện đáng kể độ dẻo—giống như thuần hóa một con thú hoang—hiệu quả ngăn ngừa nứt gãy.

4) Máy có tải trọng lớn và khung cứng là xương sống: Sử dụng máy ép có tải trọng dồi dào và khung có độ cứng cao (tốt nhất có bù độ võng thủy lực) để xử lý lực lớn và đảm bảo góc uốn đồng đều dọc theo toàn bộ đường uốn.

(2) Tấm mỏng và linh kiện chính xác

Ở đây, thách thức lại ngược lại—tránh mọi biến dạng dù nhỏ nhất hoặc hư hại bề mặt trong khi đạt độ chính xác kích thước ở mức micron.

1) Bảo vệ bề mặt là ‘găng tay trắng’: Đặt một lớp phim bảo vệ chống mài mòn giữa dụng cụ và tấm, hoặc dùng vật liệu mềm như polyurethane cho khuôn dưới. Điều này ngăn vết hằn trên nhôm, tấm gương inox hoặc tấm sơn—xử lý chúng tinh tế như tác phẩm nghệ thuật.

2) Dụng cụ chuyên dụng bán kính nhỏ là ‘kim thêu’: Sử dụng chày và khuôn bán kính nhỏ được mài tinh để tạo chính xác các gờ nhỏ.

3) Điều khiển áp lực tinh vi là ‘hơi thở’: Sử dụng máy ép servo-điện hoặc lai có độ chính xác cao, có khả năng điều khiển lực và hành trình ở mức micron, áp dụng áp lực nhẹ như ‘hơi thở’ để uốn mà không làm hỏng tấm mỏng.

(3) Dạng chữ U / chữ Z / biên dạng phức tạp

Thách thức chính là sai số tích lũy trong nhiều lần uốn, độ hồi đàn hồi khó đoán, và sự cản trở giữa phôi và chính máy.

1) Mô phỏng trình tự công đoạn quyết định thành công: Trình tự uốn là yếu tố then chốt. Sử dụng phần mềm lập trình ngoại tuyến chuyên nghiệp để mô phỏng 3D—giống như lên kế hoạch nước cờ—để xem trước quy trình, tìm ra đường đi tối ưu tránh va chạm giữa chi tiết và máy.

2) Dụng cụ chuyên dụng là “chìa khóa”: Các uốn Z phức tạp thường cần dùng chày cổ ngỗng để khéo léo tránh cản trở với các gờ đã tạo hình. Uốn U sâu đặc biệt có thể cần thực hiện nhiều giai đoạn hoặc dùng khuôn cao đặc chế.

3) Kiểm soát chính xác độ hồi đàn hồi là trọng tâm quy trình: Trong hình dạng phức tạp, độ hồi đàn hồi từ mỗi lần uốn tạo ra sai số định vị cho lần tiếp theo, có thể gây ra chuỗi sai lệch. Đo và bù chính xác độ hồi đàn hồi của lần uốn đầu tiên là bước then chốt quyết định thành công của toàn bộ bài toán.

5.3 Tiêu chuẩn ngành và thực tiễn tốt nhất

Sự phát triển của công nghệ tiên tiến dựa trên các tiêu chuẩn vững chắc và sự đồng thuận chung trong ngành. Chúng đóng vai trò như “vật chặn” giữ cho đổi mới đi đúng hướng.

Mặc dù không có một tiêu chuẩn toàn cầu bắt buộc duy nhất quy định chính xác bán kính uốn, các tiêu chuẩn phương pháp thử nghiệm có thẩm quyền sau đây cung cấp cơ sở khoa học để xác định bán kính uốn tối thiểu của vật liệu, đóng vai trò là tài liệu kỹ thuật đáng tin cậy trong giai đoạn thiết kế nhằm giảm thiểu rủi ro:

(1) ISO 7438:2020

Quy định phương pháp chung để thử uốn vật liệu kim loại, cho phép đánh giá khoa học khả năng chịu biến dạng dẻo khi uốn mà không bị nứt.

(2) ASTM E290-14

Tiêu chuẩn do ASTM International ban hành cho thử nghiệm uốn độ dẻo của vật liệu kim loại, được áp dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ và là tài liệu tham khảo chính để đánh giá khả năng tạo hình.

(3) DIN 6935

Tiêu chuẩn của Đức đặc biệt đề cập đến việc uốn nguội các sản phẩm thép dẹt, cung cấp hướng dẫn chi tiết về bán kính uốn tối thiểu khuyến nghị cho các loại thép và độ dày khác nhau. Tiêu chuẩn này đã có ảnh hưởng đáng kể đến ngành sản xuất châu Âu.

VI. Câu hỏi thường gặp

1. Làm thế nào để quản lý hiện tượng đàn hồi ngược trong uốn bán kính?

Để quản lý hiện tượng đàn hồi ngược trong uốn bán kính, cần hiểu rằng đàn hồi ngược là xu hướng kim loại trở về hình dạng ban đầu. Giảm thiểu bằng cách tính toán và bù trừ đàn hồi ngược bằng công thức góc uốn và máy tính để xác định góc uốn vượt mức cần thiết. Điều chỉnh dụng cụ, như sử dụng góc khuôn hẹp hơn hoặc thiết kế chày đặc biệt, có thể giúp ích.

Các điều chỉnh quy trình như uốn bằng không khí, điều chỉnh áp lực kẹp, và giảm tốc độ máy ép có thể giảm đàn hồi ngược. Các kỹ thuật sau uốn như kéo sau uốn và uốn vượt mức có thể sửa sai lệch. Những phương pháp này đảm bảo uốn chính xác và chất lượng cao trong vận hành máy chấn tôn.

2. Bán kính uốn tối thiểu cho các độ dày tấm kim loại khác nhau là bao nhiêu?

Bán kính uốn trong tối thiểu khi thiết kế các chi tiết tấm kim loại phụ thuộc vào vật liệu và độ dày. Với độ dày 1-6 mm, thường bằng độ dày. Bạn cũng sử dụng độ dày vật liệu để xác định số lượng chày trên tối thiểu.

Với độ dày 6-12 mm, khoảng 1,5 lần độ dày. Với độ dày 12-25 mm, từ 2 đến 3 lần độ dày. Nhôm cần từ 1 đến 3 lần, thép từ 0,8 đến 2,5 lần, và thép không gỉ từ 2 đến 4 lần độ dày. Phương pháp uốn và chiều rộng mở khuôn ảnh hưởng đến các hướng dẫn này, với vật liệu cứng hơn cần bán kính lớn hơn do đàn hồi ngược.

VII. Kết luận

Bán kính uốn đóng vai trò quan trọng trong uốn tấm kim loại, và bán kính trong đúng đảm bảo chất lượng uốn của chi tiết. Bán kính trong cũng có thể được dùng để tính toán các thông số quan trọng như lượng cho phép uốn và khoản trừ uốn.

Bán kính trong tự nhiên không đúng có thể dẫn đến biến dạng hoặc thậm chí gãy chi tiết. Bài viết này cung cấp tổng quan về uốn tấm kim loại. Việc sử dụng máy chấn tôn ADH có thể giúp sản xuất các chi tiết chính xác hơn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về uốn bán kính lớn hoặc bất kỳ loại uốn tấm kim loại nào trên máy chấn tôn, vui lòng liên hệ.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về uốn tấm kim loại trên máy chấn tôn, vui lòng liên hệ với chúng tôi.