Особенности гибки листового металла

Листовой металл обрабатывают разными способами, но одним из наиболее востребованных является гибка. Это деформация материала под нагрузкой, в результате чего он принимает новую форму без повреждений и разрывов. Гибка металла широко востребована в промышленности.

Суть технологии заключается в растяжении и сжатии заготовок под давлением слоев металла. Это позволяет добиться нужной формы листового изделия, не нарушив его прочности.

Прессование выполняется на специальных листогибочных прессах с числовым программным управлением (ЧПУ). Все параметры гибки (радиус, градусы, координаты) вносят в систему оборудования, процессы выполняются автоматически. Станки с ЧПУ позволяют повысить производительность на предприятиях и минимизировать брак, обеспечить самые высокие показатели точности технического процесса.

Числовое программное управление обеспечивает легкое внесение настроек и коррекцию параметров, поэтому оборудование можно настроить для разных задач. Расскажем подробнее об основных методах гибки и факторах, которые влияют на возможность их применения, дадим рекомендации по прессованию металла.

Самые распространенные способы гибки

Есть множество видов гибки листового металла, которые отличаются способом воздействия на изготавливаемую деталь, имеют свои нюансы и преимущества.

V-образный изгиб

Наиболее востребованный способ, для которого используют такие инструменты, как пуансон (обладает прессовочной функцией) и штамп (дает заготовке требуемые форму и размеры). Его применяют, когда требуется изогнуть лист металла в виде буквы V. С помощью метода можно получить острые углы до 60 градусов, обеспечить точную геометрию изделия.

При проектировании деталей важно точно определить наименьшую длину фланца (обозначается как b, измеряется в мм) и внутренний радиус (ir, в мм). Эти значения имеют прямую зависимость от толщины используемого металла (t, мм). В определении параметра поможет таблица, где также можно найти значения ширины матрицы (V, мм) и тоннаж на метр. Пользуясь этой таблицей, можно увидеть, что металлы с большей толщиной и заготовки с меньшими внутренними радиусами требуют приложения гораздо большей силы (тоннажа).

Покажем наглядно, как пользоваться данной таблицей. Представим, что нужно изогнуть металлический лист толщиной 2 мм. Для более простых расчетов воспользуемся внутренним радиусом 2 мм. Наименьшая возможная длина фланца для данного изгиба составит 8,5 мм.

Ширина матрицы в данном случае – 12 мм, тоннаж на метр – 22. Общая минимальная производительная способность гибочного станка составляет примерно 100 т. Линия гибки для детали – 3 м. Умножим 3 на 22, чтобы получить общую необходимую силу, и получим 66 т.

Это значит, что для гибки достаточно простого верстака с пространством, позволяющим гнуть листы длиной 3 м.

Если вы планируете пользоваться этой таблицей, учтите, что она подходит для конструкционных сталей, у которых предел текучести составляет 400 Мпа. Если необходимо гнуть алюминий, то для него значение тоннажа делите на 2: этот материал не требует настолько больших усилий. С нержавеющей сталью все наоборот: требуемое усилие нужно умножать на 1,7.

Нижнее прессование

Это технология гибки, которая предусматривает наличие матрицы, задающей геометрию детали. При выполнении процедуры пуансон вдавливает нижнюю часть металлического листа в матрицу – так угол детали полностью повторяет форму последней. Верхняя поверхность металлической детали полностью прижимается к пуансону. Конечный угол задают заранее.

Нижнее прессование требует большего усилия по сравнению с предыдущим методом, поэтому деталь приобретает точные размеры, а пружинистый эффект минимизируется. При использовании такого метода необходимо точно рассчитать параметры отверстия V-образной матрицы.

Чтобы определить внутренний радиус, пользуются уравнением ir = V/6.

Воздушная гибка

Такой способ предусматривает неполное прижимание металлической заготовки к матрице: заготовка опирается только на 2 точки. Изгиб выполняется пуансоном.

Воздушная гибка позволяет подбирать большой диапазон углов, используя одну матрицу. По сравнению с нижним прессованием не так точен, но его преимущество в том, что он не требует изменения настроек инструментов, если нужно выполнять гибку под неодинаковыми углами. На одной матрице можно гнуть лист как большей, так и меньшей толщины. Кроме того, этот метод требует меньшего усилия. Еще одно важное достоинство – возможность отрегулировать угол, если он будет неправильным из-за ослабления нагрузки: в этом случае достаточно приложить немного больше давления.

Воздушная гибка происходит вдоль направления металлического проката, поэтому удается получить более стабильный угол гиба и меньший радиус скругления угла.

Чеканка

Это разновидность обработки листов металла, которая позволяет добиться высокой точности в обработке. Основной принцип чеканки заключается в том, что сырье для изделия помещают в гибочную пресс-форму, где применяется давление для изменения формы заготовки. Метод не допускает напряжений внутри заготовок, которые обрабатываются на станке.

Тоннаж в данном случае гораздо выше по сравнению с другими методиками. Это связано с потребностью в достаточном для прижимания заготовки ко дну штампа давлении. В связи с этим радиус изгиба, который формируется при чеканке, равен радиусу изгиба наконечника пуансона.

U-образная гибка

Это технически сложный метод, напоминающий V-образную гибку. Он применяется, когда нужно получить не острые или тупые углы, а прямоугольную или U-образную форму внутри заготовки. Это достигается благодаря аналогичной форме пуансона и матрицы. Метод не слишком востребован в промышленности, так как существуют более удобные и гибкие способы для получения описанных деталей.

Ступенчатая гибка

Суть процедуры – во множественных повторениях V-образной гибки. В обрабатываемой заготовке формируют большой радиус без применения специальных приспособлений. Результата достигают путем создания ряда открытых изгибов V-образной формы, которые расположены в непосредственной близости друг к другу. Обработка тем качественнее, чем больше сделано изгибов и чем больший шаг соблюден между ними.

Недостатками этого метода считают техническую сложность выполнения и длительность.

Валковая гибка

Вальцовка применяется, если нужно изготовить детали конической и цилиндрической формы с большим радиусом изгиба, а также равномерной деформацией вдоль заданного направления. Для выполнения процедуры используются ролики – пару с приводом и один регулируемый, движущийся за счет силы трения.

На современном гибочном оборудовании, в зависимости от его мощностных характеристик и числа роликов, можно выполнять как один, так и сразу несколько изгибов одновременно.

Вальцевание подходит для предварительной подготовки металла и для производства готовой продукции.

Гибка с вытеснением

Особенность этого метода обработки – зажим заготовки между прижимной подушкой и протирочным штампом, от формы которого зависит значение угла конечного изгиба.

Лист металла, зафиксированный между агрегатами, подвергают воздействию пуансона: он опускается на край заготовки и прижимает его к матрице.

В завершение процедуры обычно выполняют чеканку вокруг протирочного штампа.

Ротационная гибка

Основным преимуществом такого способа считают его щадящее воздействие на металлическую заготовку. На поверхности не остаются царапины и шероховатости.

С помощью ротационной гибки можно производить детали с углом менее 90 градусов, а также U-образные профили с фланцами, расположенными близко друг к другу. Для этих изделий удается достичь максимально точной геометрии.

Возврат при сгибе

При обработке заготовок методом сгибания они естественным образом слегка отскакивают после того, как груз, воздействовавший на них, поднимается вверх. Такое явление необходимо компенсировать в процессе гибки. Именно эта способность используется при таком методе гибки, как возврат при сгибе.

Обработка предусматривает использование возвратных элементов, которые восстанавливают лист в исходное положение после воздействия. В результате заготовка принимает требуемую форму.

Что стоит учитывать при гибке листового металла?

При планировании работ по гибке листов металла нужно учитывать ряд факторов, влияющих на качество изготовленной металлической детали. Прежде всего, это – внутренний радиус изгиба. Чем он больше, тем больше проявляется пружинящий эффект.

Это явление, которое выражается в сжимании растянутых слоев заготовки при снятии нагрузки и растягивании сжатых. Результат – изменение заданного угла гибки и отклонение детали от предусмотренных размеров.

Значения угла пружинения зависит не только от радиуса гибки, но и от толщины металлического листа, однородности и упругих свойств используемого материала.

Пружинящий эффект можно нивелировать, воспользовавшись острым пуансоном.

Допуск на изгиб

Помочь в проектировании гнутых деталей поможет программа CAD (система автоматического моделирования). Когда разрабатывают изгиб, она учитывает особенности используемых металлов, который пригодятся в дальнейшем, при подготовке шаблона для лазерной резки в плоскости.

Одно из важных свойств, которое необходимо принимать во внимание, – усилие гибки. Это значение прямо зависит от толщины материала и имеет обратную зависимость от ширины V-раскрытия матрицы.

Специальный калькулятор усилия гибки облегчит подбор значения. Этот инструмент учитывает особенности используемого металла, угол сгибания, длину заготовки и другие важные параметры.