K-factor przy gięciu blachy opisuje położenie osi neutralnej w grubości materiału. Jest potrzebny do obliczenia rozwinięcia detalu, bo podczas gięcia zewnętrzna strona łuku się rozciąga, wewnętrzna się ściska, a między nimi przebiega warstwa, która w uproszczeniu nie zmienia swojej długości.
Nie jest to jedna stała wartość dla każdej blachy. K-factor zależy od materiału, grubości, promienia gięcia, metody gięcia, narzędzi i realnej pracy prasy. Dlatego wartość wpisana w programie CAD może być dobrym punktem startowym, ale nie zawsze będzie zgadzać się z produkcją.
Co oznacza K-factor?
K-factor pokazuje, gdzie w grubości giętej blachy znajduje się oś neutralna. Nie trzeba zakładać, że przebiega dokładnie w połowie grubości. W wielu przypadkach przesuwa się bliżej wewnętrznej strony gięcia, bo materiał po obu stronach łuku nie odkształca się symetrycznie.
W prostym zapisie:
Gdzie t oznacza odległość osi neutralnej od wewnętrznej strony gięcia, a T to grubość blachy. Dla blachy 2 mm i K = 0,33 oś neutralna leży około 0,66 mm od wewnętrznej strony gięcia.
Po co K-factor jest potrzebny przy rozwinięciu blachy?
Rozwinięcie blachy nie jest zwykłą sumą prostych odcinków detalu. Współczynnik K wpływa na bend allowance, czyli naddatek gięcia uwzględniający długość materiału w strefie łuku.
Jeśli K-factor będzie źle dobrany, rozwinięcie może wyjść za krótkie albo za długie. Przy jednym gięciu różnica bywa mała. Przy kilku gięciach, obudowie z wieloma zakładkami albo detalu montowanym do innych części błąd zaczyna się sumować.
Dlatego K-factor jest ważny dla konstruktora przygotowującego rozwinięcie, technologa ustawiającego produkcję i operatora, który później widzi, czy detal z prasy zgadza się z rysunkiem.
Dlaczego K-factor zależy od promienia, grubości i materiału?
Przy małym promieniu względem grubości blachy odkształcenie jest ostrzejsze. Zewnętrzna strona łuku mocniej się rozciąga, a położenie osi neutralnej może zmienić się bardziej niż przy łagodnym gięciu na dużym promieniu.
Znaczenie ma też materiał. Stal konstrukcyjna, stal nierdzewna, aluminium albo blacha o podwyższonej wytrzymałości nie reagują tak samo. Różna jest plastyczność, sprężynowanie, podatność na pękanie i zachowanie przy tym samym promieniu wewnętrznym.
Do tego dochodzi metoda gięcia. Air bending, bottoming i coining dają inne warunki kontaktu materiału ze stemplem oraz matrycą. Szerokość matrycy V, promień stempla i rzeczywisty promień wewnętrzny mają bezpośredni wpływ na wynik. Dlatego jedna uniwersalna wartość K-factor dla całej produkcji zwykle jest tylko skrótem, nie technologią.
Kiedy wartość z programu CAD może nie pasować do realnej prasy?
Program CAD często ma domyślną wartość K-factor. Do wstępnego modelu bywa wystarczająca, ale przy produkcji seryjnej może nie trzymać wymiaru. Inna prasa, inne narzędzie, inny materiał albo inny promień wewnętrzny mogą dać inne rozwinięcie niż to, które wyszło z modelu.
Właśnie dlatego przy gięciu liczy się praktyczna tabela gięcia blach, własne korekty technologiczne i próby na materiale. Warsztat często dochodzi do swoich wartości K-factor albo bend table na podstawie realnych pomiarów, a nie tylko danych domyślnych z programu.
Znaczenie może mieć również walcowanie blach i kierunek materiału wejściowego. Blacha nie zawsze zachowuje się jak idealny, jednolity model. Kierunek walcowania, sprężynowanie i lokalne odkształcenia mogą zmienić wynik gięcia.
Prosty przykład bez ciężkiej matematyki
Załóżmy detal z blachy 2 mm, który ma cztery gięcia po 90°. Jeżeli w CAD przyjęto K = 0,33, a realna technologia bliżej odpowiada K = 0,45, różnica w naddatku gięcia może wynieść około 0,38 mm na jednym gięciu. Przy czterech gięciach daje to już około 1,5 mm różnicy w całkowitym rozwinięciu.
To nadal nie brzmi dramatycznie, dopóki detal nie ma wejść w obudowę, prowadnicę, otwory montażowe albo zestaw spawany z innymi częściami. Wtedy 1-2 mm różnicy potrafi zdecydować, czy element pasuje od razu, czy zaczyna się poprawianie rozwinięcia po pierwszej serii próbnej.
Najprostsza zasada jest taka: K-factor ma sens jako model, ale produkcja musi go zweryfikować. Jeśli detal ma trzymać wymiar, nie wystarczy kliknąć domyślnej wartości w CAD. Trzeba sprawdzić materiał, promień, narzędzie i realny wynik z prasy.
