Taivutus (valmistustekniikka)

Taivutus on muovaava valmistusmenetelmä, jossa kappaleeseen tehdään taivuttamalla pysyviä muodonmuutoksia ja taivutettavan kappaleen poikkileikkaus säilyy vähäisiä muodonmuutoksia lukuun ottamatta. Kaikkia aineita, joihin saadaan tehtyä plastisia muodonmuutoksia, voidaan taivuttaa. Esimerkkejä ovat muovit ja metallit. Taivutettavia muotoja voivat olla esim. putket, profiilit, levyt ja tangot.

Taivutuksessa aine painuu kasaan eli tyssäytyy taitoksen sisäpuolelta ja venyy taitoksen ulkopuolelta. Tyssäytyvien ja venyvien alueiden välissä on neutraalitaso, jossa ei tapahdu tyssäytymistä tai venymistä. Jos aine tyssäytyy tai venyy liikaa, taivutettava kappale heikkenee tai murtuu.

Taivutus on metallituotteita valmistavassa teollisuudessa hyvin yleinen muovaustapa.

Levyjen taivutus

• Särmäyksessä taivutetaan yleensä ohutlevyä. Taivutus tehdään ylä- ja alatyökalun avulla siten, että ylätyökalua yleensä liikutetaan ylösalaisin ja alatyökalu eli vastin pysyy paikallaan. Särmäystä varten on kehitetty erityinen kone, särmäyspuristin, josta käytetään yleensä nimitystä kanttikone tai särmäri. Sillä tehdään yleensä suoria taivutuksia. Työkaluja vaihtamalla voidaan särmärillä valmistaa hyvinkin monimutkaisia muotoja mm. kaaria. Pitkien suorien särmien eli kanttien aikaansaamiseksi särmärissä on koneen joustot kompensoiva järjestelmä. Särmäriin on kytketty ohjelmisto, jolla voidaan ennalta ohjelmoida ja simuloida särmäyksen kulku. Tällainen ohjelma on mm. Wimcam. Sarjatuotannossa särmäri usein robotisoidaan. Särmättyjä ohutlevytuotteita ovat muun muassa erilaiset kaapit, kotelot, peitelevyt ja rakennusten peltiosat. Särmärin työkalut eli terät valitaan työstettävän kappaleen mukaan.

Levyjen taivutus yleisesti

Jos aineeseen halutaan saada aikaan pysyvä muodonmuutos, vaikuttavan voiman täytyy olla niin suuri, että aineen myötöraja ylittyy. Myötörajan ylityksen jälkeen aine ei enää palaa alkuperäiseen muotoonsa. Taivutuskohdan sisäreunalla aine puristuu kasaan eli tyssääntyy ja ulkoreunalla aine venyy. Neutraalitasossa eli keskiosassa aine pysyy muuttumattomana. Koska aine venyy helpommin kuin tyssääntyy, tämä neutraalitaso on lähempänä taivutuksen sisäreunaa kuin ulkoreunaa. Mitä jyrkempi taivutus on, sitä lähemmäksi sisäreunaa neutraalitaso siirtyy.

Ohutlevyissä (paksuus s=0,5–1 mm) ja taivutussäteen ollessa pieni voidaan oikaistun pituuden laskennassa käyttää sisäpituutta. k=0, 3D-CAD-ohjelmissa yleensä arvoa ei säädetä ohutlevyillä vaan käytetään k=0,3

Paksummissa levyissä säteen r (taivutussäde) ollessa pienempi kuin 5×s, neutraalitaso on noin 1/3 levyn paksuuden etäisyydellä reunasta: k=0,33.

Neutraalitaso kuitenkin on säädettävä 3D-CAD-ohjelmissa tarkemmin, jotta osien sovitus valmistuksen yhteydessä jäisi mahdollisimman pieneksi.

Ohjelmissa on mukana tähän tarkoitukseen taulukoita, ja niitä voi luoda itse mikäli ohjelman toimittaja ei niitä ole toimittanut. Kun r=s, k=0,3 Suhde r/s määrittää k:n arvon.

Kun taivutussäde kasvaa (r > 5×s), neutraalitaso sijaitsee aineen keskellä: k=0,5.

Huomaa, että tämä vain yleisohje. Levyn valmistaja voi ilmoittaa tästä poikkeavia, tarkempia arvoja, joita kannattaa käyttää, kun halutaan tarkasti tietyissä mitoissa oleva kappale.

Putkien taivutus

Putkentaivutuksessa taivutetaan putkia.