El radio de curvatura (r) es el radio medido después del proceso de curvatura de un componente metálico o de un muelle con forma y de un muelle con forma plana. Sin embargo, la resistencia del material del muelle disminuye debido a la flexión. También se reduce el grosor del material en el punto de flexión.
- α = ángulo de flexión
- β = ángulo de apertura
- L = longitud del material
- r = radio de curvatura
- s = espesor de la chapa de acero para muelles
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El proceso de doblado en detalle:
Durante la conformación por flexión, la fibra exterior o el exterior (marcado en rojo en la ilustración) del muelle de conformación, el muelle de conformación plano o el componente metálico se estira. La fibra interior (azul, significa interior), en cambio, está comprimida. Entre la fibra exterior y la interior se encuentra la fibra neutra (verde). Esta zona no se estira ni se comprime.
Para excluir una reducción de la calidad debida a la compresión y al estiramiento, es importante mantener unos radios de curvatura mínimos. Es el menor radio de curvatura posible de un material en el que la pieza no se rompe. Si no se alcanza este valor, aparecerán grietas en el exterior y magulladuras en el interior. Además, la sección transversal en la zona de flexión puede cambiar. Esto significa que existe el riesgo de que la pieza se rompa.
Por lo tanto, en general:
- Mayor radio de curvatura = menor riesgo de rotura y reducción de la resistencia
- Menor radio de curvatura = mayor riesgo de rotura debido al menor grosor del material en el punto de curvatura
¿Cómo se determina el radio mínimo de curvatura?
Cada material de muelle tiene su propio radio de curvatura mínimo. Esto depende de la composición de la aleación, del grosor del material y de la relación del límite elástico. Es la relación entre el límite elástico (Rp) y la resistencia a la tracción (Rm) del material. En el caso de los aceros para muelles, suele ser superior al 85%. En comparación, el coeficiente de límite elástico del acero estructural es de sólo un 40% aproximadamente, aunque también son concebibles valores inferiores.
Para determinar el radio de curvatura mínimo, hay que tener en cuenta varios factores. A continuación se presenta un resumen de los tamaños más importantes:
- Tipo de acero para muelles
- Espesor del acero para muelles
- resistencia a la tracción
- Método de flexión
- Herramientas de doblado
- Velocidad de flexión
- Dirección de laminación del acero para muelles
- Fuerza de prensado
La elasticidad se considera una característica clave del acero para muelles. Se consigue en el proceso de fabricación añadiendo silicio (Si), manganeso (Mn), cromo (Cr), vanadio (V), molibdeno (Mo) y níquel (Ni) a una aleación especial. Por regla general, la elasticidad de los aceros para muelles con mayor resistencia a la tracción es menor que la de aquellos con menor resistencia a la tracción. Por lo tanto, en el caso de materiales con mayor resistencia a la tracción, el radio de curvatura mínimo debe ser mayor.
Para los diferentes tipos de acero para muelles, como el normal Placa de acero para muelles C75S, laplaca resistente a la corrosión Losaceros inoxidables 1.4310, 1.4568 y 1.4401, el bronce para muelles no magnético CuSn6 y el acero para muelles de cobre-berilio CuB2, así como los aceros para muelles de alta temperatura Nimonic 90, Inconel X-750 y 718, los radios de curvatura mínimos exactos en Se describen y determinan losresortes de la forma Gutekunst y se manejan en curvas de prueba.
¿Qué hay que tener en cuenta al doblar?
Un factor importante en la conformación por flexión es, entre otras cosas, la dirección de laminación de la chapa de acero para muelles. Esto se debe a que el estiramiento del material durante el laminado crea una estructura de material similar a la de las fibras. El alargamiento de las fibras se produce siempre en la dirección de laminación. Si la chapa de acero se dobla a lo largo de la dirección de laminación, puede romperse prematuramente. En este caso, el radio de curvatura mínimo debe ser mayor. Si, por el contrario, la pieza -como un muelle con forma, un muelle con forma plana o el componente metálico- se dobla transversalmente a la dirección de laminación, es posible un radio de curvatura mínimo menor.
Además, la determinación de la fuerza de prensado necesaria también desempeña un papel importante en la flexión. Para que el acero para muelles se reforme de forma permanente, debe superarse el valor del límite elástico. Si no es así, el metal vuelve a su estado original. Sólo una carga superior al límite elástico provoca una deformación plástica. Es esencial garantizar que no se supere la resistencia a la tracción del material del muelle, ya que de lo contrario podría dañarse el material.
Para garantizar que el material no se desgarre o incluso forme pliegues, especialmente con material más grueso y radios de curvatura pequeños, es necesario disponer de una amplia gama de herramientas diferentes para los distintos radios de curvatura.
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