г.Нижний Новгород ул.Вторчермета д.1С
Пн-Пт с 8:00 до 17:00
Пн-Пт с 8:00 до 17:00

Гибка листового металла

Оглавление:

  1. Определение и особенности процесса.
  2. Гибочное оборудование.
  3. Этапы технологии.
  4. Усилие гибки.

Определе

Определение и особенности процесса

Гибка — операция горячего и холодного деформирования для производства пространственных изделий различных габаритов и форм из плоских заготовок. При правильной разработке технологического процесса характеризуется малой энергоемкостью. Варианты гибки листового металла отличаются в зависимости от поставленных задач:

  • одноугловая (V-образная);
  • двухугловая (П-образная);
  • многоугловая;
  • радиусная (закатка).

Для операции не требуется большое усилие, поэтому выполняется она преимущественно в холодном состоянии. Исключение — стальные листы из металлов с низкой пластичностью (дюралюминия, высокоуглеродистых сталей с большим процентом кремния и марганца, титана и его сплавов). В этом списке также металлические заготовки толщиной более 12–16 мм. Их гнут горячим методом. Гибку часто сочетают с другими операциями листовой штамповки: резкой, пробивкой, вырубкой. Поэтому в производстве многомерных элементов широко применяются рассчитанные на несколько переходов штампы. Особый случай — гибка с растяжением для изготовления узких и длинных деталей.

Гибочное оборудование

Выбор зависит от вида, размеров заготовки и требований к конечной продукции, но техническая база большая:

  • вертикальные гидравлические или механические прессы;
  • горизонтальные гидропрессы с двумя ползунами;
  • горизонтально-гибочные машины;
  • универсально-гибочные автоматы;
  • трубо- и профилегибы.

А для получения конструкций уникальной формы и нестандартных габаритов (например, котлов турбин) есть экзотический метод гибки листовой стали — энергией взрыва. В противовес этому с жестью нет таких сложностей благодаря высокой пластичности.

У листогибочных машин есть характерные особенности: увеличенное штамповое пространство, сниженные скорости деформирования, небольшое энергопотребление. Последнее стало причиной широкого применения ручных гибочных станков для деформации оцинкованного металла. Они востребованы как частными пользователями, так и небольшими мастерскими.

Технология гибки на первый взгляд кажется простой, но на самом деле сложно определить баланс напряжений и деформаций в заготовке. Во время изгиба в материале сначала возникают упругие напряжения, а потом пластические. При этом деформация неравномерная: в углах более интенсивная, а у торцов практически незаметная.

В случае с тонколистовым металлом отличие в том, что внутренние слои сжимаются, а наружные, наоборот, растягиваются. Эти зоны делятся условной линией, которая называется нейтральным слоем. Его точное определение — одно из условий гибки без дефектов.

Искажения формы металлопроката в процессе гибки:

  • распружинивание/пружинение (самопроизвольное изменение конечного угла);
  • изменение толщины (особенно актуально для толстолистовых заготовок);
  • появление линий течения металла;
  • складкообразование.

Все эти нюансы обязательно учитываются при разработке технологического процесса штамповки.

Этапы технологии

Важное уточнение: далее речь пойдет о штамповке в холодном состоянии. Разработка осуществляется по следующему алгоритму:

  1. Анализ конструкции детали.
  2. Расчет усилия и процесса.
  3. Подбор типоразмера производственного оборудования.
  4. Разработка чертежа исходной заготовки.
  5. Расчет переходов деформирования.
  6. Проектирование технологической оснастки.

Важнейшая стадия — анализ пригодности исходного материала для штамповки по указанным в чертеже готовой детали размерам. Для этого проверяются:

  • пластические способности металла — результат сопоставляется с напряжениями, которые возникают в момент гибки. Для малопластичных металлов и сплавов этот процесс дробится на несколько переходов. А между ними проводится межоперационный отжиг для повышения пластичности;
  • возможность трещинообразования — позволяет вычислить безопасный радиус гиба;
  • вероятные искажения профиля или толщины — вычисляются параметры заготовки после обработки давлением. Это особенно важно для деталей со сложными контурами.

В результате анализа исходный материал могут заменить на более пластичный, назначить предварительную термическую обработку для разупрочнения, использовать подогрев перед деформацией.

Обязательный пункт при разработке техпроцесса — расчет минимально допустимого угла гибки и пружинения, а также радиуса. Последний (rmin) вычисляется исходя из пластичности металла, соотношения габаритов заготовки и скорости деформирования (гидропрессы здесь предпочтительнее более скоростных механических аналогов). При уменьшении этого параметра все металлы претерпевают изменение первоначальной толщины в меньшую сторону. Это так называемый коэффициент утонения — λ (%), который показывает, на сколько именно толщина конечного изделия будет меньше. Если показатель критичный, то исходная толщина металла (s) увеличивается. Так что он даже может выпучиваться при определенных условиях.

Если минимальный радиус гибки слишком маленький, наружные волокна металла будут разрываться, соответственно, пострадает и целостность готового изделия. Поэтому его фиксируют по наибольшим деформациям крайних частей заготовки. Плюс обязательно учитывают относительное сужение (ψ) материала по соответствующим таблицам.

Усилие гибки

Расчет этого параметра зависит от пластичности исходного материала и интенсивности упрочнения в процессе обработки. Первостепенное значение при этом имеет направление прокатки. Потому что после нее у металла появляется такое свойство, как анизотропия, когда остаточные напряжения в направлении оси прокатки меньше, чем в противоположном. Что это значит? Если металл согнуть вдоль волокон, риск разрушения заготовки при одинаковой степени деформации значительно снижается. Учитывая этот принцип, ребро гиба располагают так, чтобы был минимальный угол между расположением заготовки и направлением прокатки.

Для точного расчета силовых параметров нужно предварительно уточнить, как будет выполняться процедура деформирования. Варианта два: изгибающим моментом (заготовка укладывается по упорам/фиксаторам и свободно обрабатывается) и усилием (полуфабрикат опирается на рабочую поверхность матрицы на завершающей стадии). Свободная гибка проще в технологическом плане, да и менее энергоемкая, зато процедура с калибровкой гарантирует более точные изделия.

Если упрочнение металла невелико (характерно для алюминия, малоуглеродистой стали), то момент вычисляется по формуле:

В ней σт — предел текучести материала перед штамповкой.

При угле гиба более 45 градусов нужно учитывать интенсивность упрочнения, которая зависит от поперечного сечения заготовки:

Здесь b — ширина заготовки.

Технологическое усилие (Р) для свободной и несвободной гибки рассчитывается по следующим зависимостям:

1)

В этой формуле ԑ — наибольшая деформация сечения, α — угол гибки; σв — предел прочности.

2)

Fпр — площадь проекции заготовки; pпр — удельное усилие гибки. Последнее значение напрямую зависит от материала:

  • латуни — 70–100 МПа;
  • алюминий — 30–60 МПа;
  • малоуглеродистые стали — 75–110 МПа;
  • среднеуглеродистые стали — 120–150 МПА.

Для подбора типоразмера оборудования полученные в ходе расчетов усилия увеличивают на 25–30 % и соотносят с паспортными (номинальными) значениями.

Не нашли нужную услугу?
Оставьте заявку и мы свяжемся с вами в течение 5 минут!