K-Faktor

Übersicht

When a metal sheet is bent with a press brake, its material is deformed, which is the reason for the difference in overall length of a sheet in folded and unfolded states. BricsCAD® automatically considers this deformation when you unfold a sheet metal part. Two approaches are used to compute it: a simplified one (K-factor) and a more advanced one.

Die Materialverformungseigenschaften beim Biegen basieren auf der Annahme, dass es eine innere Oberfläche für das Blechbauteil gibt, die nicht verformt wird, wenn das Blech gebogen wird. Aus der Vielzahl der inneren Oberflächen wird eine Oberfläche ausgewählt, die von einer Seite der Biegung äquidistant ist. Die Oberfläche ist für jede Biegung lokal und kann in einfachen Fällen auf das gesamte Bauteil übertragen werden, wie auf dem Bild. Wir gehen davon aus, dass diese Oberfläche beim Biegen nicht gestreckt wird.

T: Stärke des Blechbauteils

R: Innenradius der Biegung

Der K-Faktor (k) ist das Verhältnis der Lage der neutralen Oberfläche zur Materialstärke. Als Ergebnis liegt die neutrale Oberfläche im Abstand kT von der Innenfläche der Biegung. Der Biegeradius der neutralen Oberfläche ist gleich R + kT. Der K-Faktor ist eine einfache geometrische Berechnung der Lage der neutralen Oberfläche. Umformspannungen und andere unbekannte (Fehler-) Faktoren werden nicht berücksichtigt. Der K-Faktor hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. Materialart, Biegeart und Werkzeuge. Der K-Faktor liegt typischerweise zwischen 0,3 und 0,5. Der Standard-K-Faktor für einen Biegeradius gleich der Materialstärke (T) ist 0,27324.

Im entfalteten Zustand eines Blechbauteils sind die Laschen (L1 und L2) nicht gestreckt. Der Biegeteil wird als BA angezeigt: Biegezugabe. Die BA entspricht der Länge der entfalteten neutralen Oberfläche:

Biegezugabe: BA = Biegewinkel * (R + kT)

In der Praxis ist es schwierig, den K-Faktor oder die Biegezugabe zu messen. Die folgende Formel ermöglicht es, die tangentiale Biegeverkürzung (BD) zu berechnen:

Biegeabzug: BD = B1 + B2 - Entfaltete Länge = B1 + B2 - (L1 + L2 + BA)

Bei einfachen Fällen kann der K-Faktor-Wert im Browser überschrieben werden. Für maximale Genauigkeit muss eine Biegetabelle mit tangentialen Biegeabzügen bereitgestellt werden. Für jedes Blechbauteil können Sie entweder einen K-Faktor angeben oder den Standardwert verwenden.

Ändern des K-Faktors für ein Blechbauteil

To change the K-Factor for a sheet metal part, select the root node in the Mechanical Browser and type a value in the K-Factor field. The value must lie in the range [0, 1], since the neutral surface is located inside the sheet metal part. In BricsCAD® the K-Factor is defined for bend radius equal to the material thickness (R/T = 1). To compute the value of K-Factor for an arbitrary bend radius, BricsCAD® uses a special interpolation technique which is proved to be valid for industrial sheet metal applications, which better accounts for bend deduction. The image below shows the interpolation strategy: for R/T < 1 the linear interpolation is done between 0 and 0.27324, for 1 < R/T < 4 the K-Factor is linearly interpolated between 0.27324 and 0.5 and if R/T is greater than 4, the K-Factor is constant and equals 0.5. Physically it means that if the bend radius is much larger than the thickness (at least 4 times), the material stretch is neglected.

Der einzige K-Faktor-Parameter, den Sie im Mechanical-Browser steuern können, ist für R/T=1. Das heißt, wenn Sie den Wert auf 0,6 setzen, führt das Interpolationsregel zu folgendem Ergebnis:

Bild: Der variierende K-Faktor im Browser führt zur folgenden effektiven Kurve.

The distinguishing feature of the curve is that varying R in range of (0, T], the unfolded length L1 + L2 + BA remains the same, for example, maintaining a constant bend deduction. This reflects the fact that radii smaller than material thicknesses are used for design convenience rather than for physical process modeling, since during bending, the tool radius is usually greater than or equal to the material thickness.

Betrachten wir das Beispiel mit K-Faktor-Variation durch Steuerkurveneinstellung (der Biegeradius wird konstant gehalten).

T = 2, R = 2, B1 = 100, B2 = 100

Die Einstellung K=0 ergibt L1=L2=96, entfaltete Länge = 195,14, damit ist BA 3,14.

Dieser Wert entspricht exakt der Formel: Ein gerader Winkel im Bogenmaß entspricht etwa 1,57 (PI/2). Der standardmäßige K-Faktor 0,27324 ergibt eine entfaltete Länge = 196.

Oder: L1=L2=96 (Laschen sind nicht verformt), BA = 4, wie wir aus den Abmessungen (196 - 2*96) oder aus der Biegezugabe-Formel berechnen können:

BA = Biegewinkel * (R + kT) = 1,57 * (2 + 2*0.27324) = 4

Schließlich führt die Maximierung des K-Faktors zu einer entfalteten Länge = 198,28. Dies ist der maximale Wert, der in diesem Beispiel erzielt werden kann, da die neutrale Oberfläche von der Außenseite der Biegung genommen wird.

Der Biegeabzug (BD) für k = 0,27324:

BD = B1 + B2 - Entfaltete Länge = 100 + 100 - 196 = 4