La lamiera viene sempre piegata in diverse forme o strutture a seconda delle diverse applicazioni. Tuttavia, la possibilità di piegare con successo la lamiera è influenzata da un parametro importante chiamato raggio di piega. In questo articolo, spiegheremo cos’è il raggio di piega e come misurarlo per voi.
Che cos’è il raggio di piegatura della lamiera?
Nella definizione ingegneristica, il raggio di piega si riferisce sempre al raggio di piega interno. Il raggio di piega interno della lamiera corrisponde alla distanza verticale tra un punto qualsiasi sull’arco interno del pezzo e il centro del cerchio. Potete comprenderlo facilmente guardando l’immagine qui sotto:
Da questa immagine si può vedere che un acciaio inossidabile è stato piegato a un angolo specifico (90 gradi) e che esistono sia il raggio esterno sia il raggio interno. Il raggio di piega interno deve essere impostato correttamente affinché i pezzi possano essere prodotti con successo. In altre parole, nei sistemi CAD e CAM, impostare il raggio di piega corretto è essenziale per generare schemi di sviluppo planare accurati. Questo è strettamente correlato alla precisione dei pezzi.
Perché il raggio di piegatura è importante?
Il raggio di piega rivela la sua importanza nella progettazione, nella produzione e nella lavorazione, poiché ha un impatto diretto sulla struttura, sull’aspetto, sulla resistenza, sulla fabbricabilità, sulla precisione e sul costo dei pezzi. Un raggio di piega interno estremamente ridotto potrebbe causare fessurazioni sui pezzi. Inoltre, il raggio di piega rappresenta il punto chiave di concentrazione dello sforzo che determina la resistenza ultima dei pezzi. Inoltre, i pezzi vengono realizzati per garantire un assemblaggio perfetto. Un raggio di piega preciso può assicurare che i pezzi complessi possano essere assemblati in modo stretto.
Quali fattori possono influenzare il raggio di piegatura?
In realtà, i materiali stessi, i metodi di produzione e la progettazione dei pezzi sono fattori chiave che possono influenzare il raggio di piega. Gli ingegneri devono tenere conto di questi fattori; in caso contrario, i pezzi non potranno essere prodotti.
Materiali selezionati
Le proprietà meccaniche dei materiali sono la causa principale che influisce sul raggio di piega interno. Materiali ingegneristici diversi presentano diversa duttilità, che determina la loro capacità di prevenire le fessurazioni.
Ad esempio, l’acciaio inossidabile 304 richiede un raggio di piega relativamente grande per evitare fessurazioni a causa dell’elevato tasso di indurimento per deformazione. Al contrario, le leghe di alluminio come la 5052-H32 possono tollerare raggi più piccoli perché sono più morbide.
In casi pratici, per ridurre il peso, si utilizza sempre l’alluminio per realizzare staffe dal design compatto, applicando raggi di piega più piccoli. Al contrario, l’acciaio al carbonio viene solitamente piegato usando raggi di piega più grandi per evitare fessurazioni e garantire una maggiore resistenza.
Metodi di piegatura selezionati
La scelta dei metodi di piegatura può influenzare direttamente il raggio di piega effettivo dei pezzi. I metodi di piegatura più comuni sono la piegatura ad aria e la piegatura a fondo.
Piegatura ad aria: il raggio di piega interno è tipicamente pari a 1/8–1/6 della larghezza di apertura della scanalatura a V della matrice; ciò significa che cambiando la matrice si può modificare il raggio di piega, ma bisogna tenere conto delle proprietà meccaniche dei materiali e del ritorno elastico.
Piegatura a fondo: i materiali vengono pressati nella matrice; il raggio interno è tipicamente uguale al raggio della punta dello stampo. La precisione è maggiore, ma la flessibilità è minore. La piegatura a fondo viene solitamente utilizzata per realizzare connettori di alta precisione o coperture schermanti, al fine di garantire angoli e raggi costanti.
Progettazione dei componenti in lamiera
Nella progettazione dei pezzi, soprattutto l’angolo di piega è relativo al raggio di piega. Quando l’angolo di piega è inferiore a 90 gradi, i materiali subiscono una deformazione relativamente minore, quindi si può considerare un raggio di piega più piccolo. Tuttavia, se il materiale viene piegato con un angolo superiore a 90 gradi, subisce una deformazione plastica; in questo caso, un raggio di piega estremamente ridotto non è appropriato. Il progettista dovrebbe verificare se il raggio di piega selezionato provochi uno stiramento eccessivo sul lato esterno in base all’angolo di piega.
Che cos’è il raggio di piegatura minimo?
Il raggio di piega minimo indica il raggio di piega interno minimo che consente ai materiali di essere piegati in sicurezza senza fessurazioni o altri danni. Si esprime come n volte lo spessore del materiale (t), ad esempio 1t, 1,5t, 2t, ecc.
Perché si chiama “minimo”? Perché se il raggio di piega impostato è inferiore al raggio di piega minimo, i materiali verranno danneggiati con fessurazioni. Pertanto, nella piegatura reale, impostare un raggio di piega ≥ al raggio di piega minimo garantisce la qualità dei pezzi.
Perché il raggio di piegatura minimo è importante?
Impostare il raggio minimo di curvatura serve a ridurre i rischi di guasto causati dal sovraccarico di tensione. Quando un componente è sottoposto a carichi, la zona di piegatura diventa una zona di concentrazione delle sollecitazioni e, se durante la piegatura si verificano piccole fessurazioni dovute a un raggio di curvatura troppo ridotto, tali fessurazioni possono ampliarsi rapidamente in seguito a vibrazioni dinamiche o a carichi statici.
Ad esempio, il supporto in lega di titanio impiegato nell’industria aerospaziale può comportare rischi potenziali, poiché è molto facile che si verifichi una frattura da fatica. Pertanto, rispettare il raggio minimo di curvatura è assolutamente necessario.
È meglio un raggio di piegatura più alto o più basso?
Dipende dalle applicazioni dei componenti in lamiera. Un raggio di curvatura maggiore consente una distribuzione più uniforme delle sollecitazioni, riduce la concentrazione delle tensioni e migliora la durata a fatica dei componenti. Per questo motivo, un raggio di curvatura più ampio è la scelta ottimale per i componenti strutturali che devono sopportare carichi.
Un raggio di curvatura più piccolo permette di progettare componenti compatti, migliorando l’utilizzo dello spazio.
Ad esempio, negli interni delle strutture metalliche dei prodotti elettronici di consumo, una struttura compatta a forma di L o di U si ottiene spesso utilizzando un raggio di curvatura più piccolo, così da lasciare spazio per la batteria.
Qual è il raggio di curvatura standard della lamiera?
Nella produzione, alcuni raggi di curvatura standard sono ampiamente utilizzati per ridurre i costi e standardizzare la produzione. Di solito, il raggio di curvatura dipende fortemente dallo spessore del materiale. Ad esempio, per una lamiera di 1 mm di spessore si utilizza un raggio di curvatura di 1 mm.
Raggio di piegatura standard dei metalli comuni
Metalli diversi hanno raggi di curvatura standard differenti a causa delle loro proprietà e della loro struttura. Qui presenteremo i raggi di curvatura standard di alcuni materiali ingegneristici comuni.
Lamiera in acciaio inossidabile
L’acciaio inossidabile, in particolare il 304, presenta una buona duttilità ma subisce rapidamente un indurimento per lavorazione. Il raggio interno di curvatura consigliato per il 304 è generalmente più grande. Per quanto riguarda la lamiera di 304, il raggio interno di curvatura standard è di 1,5–2 volte lo spessore. Un raggio di curvatura maggiore può evitare la formazione di cricche durante la piegatura e ridurre la concentrazione delle sollecitazioni.
Lamiere di alluminio
Il raggio di curvatura delle leghe di alluminio varia a seconda della qualità. L’alluminio puro morbido ha una grande duttilità; il suo raggio di curvatura standard può essere molto piccolo, fino a 0,8 volte lo spessore o addirittura 1 volta lo spessore. Tuttavia, l’alluminio ad alta resistenza 7075 è molto fragile; in questo caso, il raggio di curvatura standard può essere di 2,5–3 volte lo spessore o anche superiore.
Lamiere di titanio
La lamiera di titanio è più difficile da piegare rispetto alla lamiera di alluminio e di acciaio inossidabile. Il rapporto tra il limite di snervamento e il modulo elastico del titanio è elevato, il che significa che il ritorno elastico è notevole. Il raggio di curvatura consigliato per la lega di titanio TC4 comunemente utilizzata è di circa 2,5–3 volte lo spessore. I componenti in titanio sono leggeri e resistenti al calore; pertanto, il raggio di curvatura dovrebbe essere maggiore, poiché la resistenza dei componenti può variare ad alte temperature.
Lamiere di rame
Il rame puro, come il C110, ha una grande duttilità ed è molto facile da piegare. Il suo raggio di curvatura standard può essere molto piccolo, persino inferiore a 0,5 volte lo spessore. A differenza del rame puro, l’ottone, come il C260, è più duro e il suo raggio di curvatura standard è di circa 1 volta lo spessore. Un raggio di curvatura più piccolo rende il rame un materiale ideale per la realizzazione di barre collettrici, consentendo di ottenere design compatti.
| materiali per lamiere | raggio di piegatura minimo standard | difficoltà di piegatura | ritorno elastico | duttilità |
| lega di alluminio | 0,5 t – 1 t (morbido) 2 t – 3 t (6061-T6) |
Più facile | Basso | Eccellente B |
| Rame | 0,07 t – 1 t | Molto facile | Molto basso | Eccezionale |
| Acciaio inossidabile | 1 t – 2 t (304) Leggermente più elevata per il 316 |
Medio | Moderata fino a elevata | Buona |
| Leghe di titanio | 3t – 5t o superiore | Più difficile | Molto alta | Scarsa fino a moderata |
La plastica ha un raggio di piegatura?
Sì, in quanto materiale ingegneristico, anche la plastica ha un raggio di curvatura quando viene piegata. Quando si piega la plastica, bisogna anche considerare come impostare un raggio di curvatura ragionevole per evitare la formazione di crepe.
Come misurare il raggio di piegatura
Esistono vari metodi per misurare il raggio minimo di curvatura. Dipende da quanto si desidera un valore approssimativo o una precisione elevata. Ora esploriamo questi metodi.
Utilizzare il calibro per raggi
Questo metodo è semplice e rapido: basta utilizzare un set di calibri per raggi e abbinare la lama del calibro alla curva interna della piegatura.
Utilizzare i calibri
Questo è un metodo comune di calcolo manuale. Non consente misurazioni dirette. Il raggio interno di curvatura deve essere misurato sulla base della seguente formula:
Ri=Ro−t
Questa formula significa:
- Ro: il raggio esterno
- T: lo spessore della lamiera
- Ri: il raggio interno
Utilizzare il metodo della corda e dell’altezza
Questo metodo è più preciso. Se si riesce a misurare l’arco, è possibile calcolare il raggio interno di curvatura secondo questa formula:
R=C2/8H+H/2
Questa formula significa:
- C: lunghezza della corda
- H: altezza dell’arco
Utilizzare la CMM
CMM sta per macchina di misura a coordinate. Questo metodo di misurazione viene solitamente utilizzato per calcolare il raggio di curvatura di componenti di alta precisione, come i componenti medici.
Conclusione
Il raggio di piegatura è un parametro chiave durante la piegatura delle lamiere. Comprenderne il significato e imparare a misurare il raggio di piegatura è fondamentale per piegare i pezzi con alta precisione e alta qualità. Solo definendo un raggio di piegatura ragionevole, i pezzi in lamiera possono essere realizzati con successo.
Tuofa Il servizio di piegatura può fornire raccomandazioni professionali per il vostro progetto di piegatura della lamiera. Se avete domande sulla selezione dei materiali o sulle tecniche di piegatura, non esitate a contattarci!
FAQ
Devo indicare il raggio di piegatura sul mio disegno?
Sì. Se il raggio di piegatura non viene indicato, i produttori potrebbero applicare il loro raggio di piegatura standard durante la lavorazione. Indicare un raggio di piegatura definito può influenzare le funzioni finali e l’aspetto dei pezzi in lamiera.
Il raggio minimo di piegatura è una proprietà fissa del materiale?
Non sempre. È influenzato da molti fattori, come le qualità dei materiali, lo spessore dei materiali, gli angoli di piegatura, i trattamenti termici, ecc.
Perché il raggio effettivo del pezzo in lamiera è maggiore rispetto a quello progettato?
È sempre causato dal rimbalzo elastico. Tutti i metalli presentano un certo grado di recupero elastico dopo la piegatura. La soluzione più comune consiste nell’applicare un design di compensazione dello stampo o nell’adottare il processo di piegatura a fondo per forzare il materiale a subire una deformazione plastica maggiore, riducendo così il rimbalzo elastico.