स्प्रिंगबैक / ओवरबेंड कैलकुलेटर

स्प्रिंगबैक क्या है और इसकी भरपाई कैसे करें?

जब किसी शीट-मेटल भाग को मोड़ा जाता है, तो केवल बाहरी तंतु ही प्लास्टिक रूप से पराभव करते हैं; उदासीन अक्ष के पास की सामग्री प्रत्यास्थ बनी रहती है। जब उपकरण छोड़ा जाता है, तो संचित प्रत्यास्थ विकृति वापस आ जाती है और मोड़ थोड़ा खुल जाता है — भाग "स्प्रिंगबैक" करके उपकरण द्वारा बनाए गए से बड़ी त्रिज्या और छोटे मोड़ कोण पर लौट आता है।

स्प्रिंगबैक पराभव सामर्थ्य और मोड़ त्रिज्या के साथ बढ़ता है, तथा प्रत्यास्थता गुणांक और मोटाई के साथ घटता है। इसीलिए एल्युमिनियम (कम E) स्टील की तुलना में कहीं अधिक स्प्रिंगबैक करता है, और इसीलिए पतली सामग्री पर तंग त्रिज्या लगभग बिल्कुल भी स्प्रिंगबैक नहीं करती। इसे नियंत्रित करने वाला विमाहीन समूह है x = σy·R / (E·t)।

लक्ष्य कोण तक पहुँचने के लिए आप ओवरबेंड करते हैं: भाग को स्प्रिंगबैक की मात्रा से लक्ष्य के आगे तक मोड़ते हैं ताकि वह विनिर्देश पर शिथिल हो जाए। यह कैलकुलेटर प्रेस ब्रेक पर सेट करने के लिए ओवरबेंड कोण, जो स्प्रिंगबैक कोण वापस आएगा, और अंतिम (शिथिल) त्रिज्या लौटाता है।

Formula: x = σy · R / (E · t) Ks = R_i / R_f = 4x³ − 3x + 1 Overbend angle = target angle / Ks

गणना उदाहरण

एल्युमिनियम 6061-T6 (σy 276 MPa, E 69 GPa), 1 mm मोटाई, 10 mm आंतरिक त्रिज्या, 90° लक्ष्य। x = 276·10/(69000·1) = 0.04, अतः Ks = 4(0.04)³ − 3(0.04) + 1 ≈ 0.880। 90/0.880 ≈ 102.2° तक ओवरबेंड करने पर लगभग 12.2° स्प्रिंगबैक और लगभग 11.4 mm की अंतिम त्रिज्या मिलती है।

इस कैलकुलेटर का उपयोग कब करें

• किसी नई सामग्री/मोटाई के लिए प्रेस ब्रेक सेट करते समय, जब पुर्जे के स्प्रिंगबैक के बाद लक्ष्य कोण पर पहुँचने हेतु ओवरबेंड कोण की आवश्यकता हो
• किसी मौजूदा पुर्जे को स्टील से एल्युमिनियम या उच्च-सामर्थ्य मिश्रधातु में बदलते समय — यील्ड-से-मॉड्यूलस अनुपात बढ़ने पर स्प्रिंगबैक तेज़ी से बढ़ता है, इसलिए पुरानी ओवरबेंड सेटिंग लक्ष्य से आगे निकल जाती है
• बड़े त्रिज्या-से-मोटाई अनुपात (r/t > 5) पर एयर बेंडिंग करते समय, जहाँ स्प्रिंगबैक महत्वपूर्ण होता है और उसे अनदेखा नहीं किया जा सकता
• प्रत्यास्थ पुनर्प्राप्ति के बाद अंतिम निर्मित त्रिज्या ड्रॉइंग से मेल खाए, इसके लिए टूल त्रिज्या की क्षतिपूर्ति करते समय
• उन पुर्जों का निदान करते समय जो लगातार लक्ष्य कोण से आगे खुल जाते हैं, और यह ठीक-ठीक मात्रा निर्धारित करने हेतु कि कितना ओवरबेंड करना है

बचने योग्य सामान्य गलतियाँ

• सामग्री ग्रेड को अनदेखा करना — एल्युमिनियम 6061-T6 (E≈69 GPa) समान ज्यामिति पर माइल्ड स्टील (E≈200 GPa) की तुलना में लगभग 3× अधिक स्प्रिंगबैक करता है; स्टील का ओवरबेंड एल्युमिनियम पुर्जे को काफी खुला छोड़ देता है
• ओवरबेंड कोण को स्प्रिंगबैक कोण के साथ भ्रमित करना — आप ओवरबेंड कोण (बड़ा मान) तक मोड़ते हैं ताकि पुर्जा लक्ष्य तक शिथिल हो जाए; स्प्रिंगबैक इनका अंतर है, न कि सेटपॉइंट
• मॉडल को r/t = 2 से नीचे लागू करना — Ks = 4x³ − 3x + 1 संबंध प्रत्यास्थ-प्रधान बेंडिंग मानता है और तंग त्रिज्याओं के लिए सटीकता खो देता है जहाँ उदासीन अक्ष अंदर की ओर खिसकती है
• यह मानना कि स्प्रिंगबैक सभी बेंडों में एक निश्चित कोण होता है — ओवरबेंड क्षतिपूर्ति लक्ष्य कोण के अनुपात में बढ़ती है, इसलिए 90° और 30° बेंड के लिए भिन्न निरपेक्ष ओवरबेंड की आवश्यकता होती है
• कोल्ड-वर्क्ड या टेम्पर्ड स्टॉक के लिए नाममात्र यील्ड सामर्थ्य का उपयोग करना — वर्क हार्डनिंग प्रभावी यील्ड को बढ़ाती है और स्प्रिंगबैक को हैंडबुक मान से अधिक बढ़ा देती है

परिणामों की व्याख्या कैसे करें

• ओवरबेंड कोण प्रेस-ब्रेक सेटपॉइंट है — इस कोण तक मोड़ें और पुर्जा आपके लक्ष्य तक शिथिल हो जाएगा; फर्स्ट-आर्टिकल से पुष्टि करें और यदि मान गलत हो तो सामग्री यील्ड समायोजित करें
• स्प्रिंगबैक कोण प्रत्यास्थ पुनर्प्राप्ति की मात्रा दर्शाता है — बड़े मान (उच्च-सामर्थ्य या निम्न-मॉड्यूलस सामग्री, बड़ी त्रिज्याएँ) अधिक ओवरबेंड और सख़्त प्रक्रिया नियंत्रण की माँग करते हैं
• स्प्रिंगबैक गुणक Ks (0–1) अंतिम कोण से भारित कोण का अनुपात है — Ks का 1 के निकट होना कम स्प्रिंगबैक दर्शाता है (मोटा, छोटी-त्रिज्या, निम्न-सामर्थ्य); Ks का 1 से काफी नीचे होना प्रबल स्प्रिंगबैक का संकेत है
• अंतिम त्रिज्या हमेशा टूलिंग त्रिज्या से बड़ी होती है क्योंकि पुर्जा खुलकर स्प्रिंग करता है — जब ड्रॉइंग किसी विशिष्ट निर्मित त्रिज्या की माँग करे तो पंच/डाई त्रिज्या की 1/Ks से क्षतिपूर्ति करें
• "ओवरबेंड 180° से अधिक" चेतावनी का अर्थ है कि लक्ष्य एक ही बेंड में प्राप्त नहीं किया जा सकता — इसके बजाय बहु-चरण फॉर्मिंग या बॉटमिंग/कॉइनिंग संक्रिया की योजना बनाएँ

संबंधित मानक और संदर्भ

• ASM Handbook Vol. 14B — Metalworking: Sheet Forming (स्प्रिंगबैक अनुपात और Ks मॉडल)
• DIN 6935 — फ्लैट स्टील उत्पादों की कोल्ड बेंडिंग
• ISO 7438 — धात्विक सामग्री — बेंड परीक्षण
• Machinery's Handbook — स्प्रिंगबैक और ओवरबेंड क्षतिपूर्ति संदर्भ

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

एल्युमिनियम स्टील से अधिक स्प्रिंगबैक क्यों करता है?

स्प्रिंगबैक σy/E के अनुपात में होता है। एल्युमिनियम मिश्रधातुओं का प्रत्यास्थता गुणांक बहुत कम होता है (~69 GPa बनाम स्टील का ~200 GPa) पर पराभव सामर्थ्य तुलनीय होती है, इसलिए वे अधिक प्रत्यास्थ विकृति संचित और वापस करती हैं। समान ज्यामिति के लिए माइल्ड स्टील का लगभग 2–3 गुना स्प्रिंगबैक अपेक्षित रखें — एल्युमिनियम को हमेशा अधिक ओवरबेंड करें।

क्या तंग मोड़ त्रिज्या स्प्रिंगबैक घटाती है?

हाँ। स्प्रिंगबैक R/t के समानुपाती है, इसलिए छोटी आंतरिक त्रिज्या (या मोटी सामग्री) कम प्रत्यास्थ पुनर्प्राप्ति वाला अधिक कठोर मोड़ देती है। न्यूनतम मोड़ त्रिज्या के निकट बहुत तंग त्रिज्याएँ केवल एक डिग्री के अंश जितना स्प्रिंगबैक करती हैं, जबकि पतली शीट में बड़ी-त्रिज्या के मोड़ कई डिग्री तक स्प्रिंगबैक कर सकते हैं।

क्या यह उत्पादन के लिए पर्याप्त सटीक है?

4x³ − 3x + 1 मॉडल मानक प्रथम-कोटि अनुमान है और सामान्य शीट मिश्रधातुओं की प्रत्यास्थ-प्लास्टिक बेंडिंग के लिए सटीक है। वास्तविक स्प्रिंगबैक उपकरण, घर्षण, विकृति कठोरण और सामग्री लॉट भिन्नता पर भी निर्भर करता है, इसलिए ओवरबेंड कोण को आरंभिक सेटपॉइंट के रूप में उपयोग करें और पहले-नमूने के मोड़ से इसे सूक्ष्म-समायोजित करें।