Гибка листового металла технология

Гибка металла

При изготовлении металлоконструкций из листового металла часто возникает необходимость согнуть листовую деталь, например, для производства корпуса РЭА. Чтобы не допустить повреждений и получить точные размеры корпуса, нужно специальное оборудование с системой ЧПУ, на котором выполняется такая процедура, как гибка металла. Это обеспечивает полную целостность структуры материала и хороший внешний вид изделия. Гибка листового металла широко используется для изготовления различных профилей, корпусов, изделий нестандартных форм, находит применение в приборостроении, авиастроении, машиностроении.

Цены на гибку металла

Стоимость гибки листового металла зависит от следующих факторов:

• Длина гиба
• Толщина металла
• Сложность профиля изгиба
• Объем заказа

Минимальная стоимость гибки у нас – 4 000 р. Цена указана при заказе от 1000 однотипных гибов. Если объем меньше, то вводится повышающий коэффициент – 1,5. Он же вводится, если нужно сделать много гибов разных типов на одной детали.

• ВАЖНО: 1 деталь – 1 отдельный заказ!

Если вам необходима гибка металла, то для её заказа или для получения интересующей информации звоните по телефону 8 (495) 644-45-26 или заказывайте обратный звонок.

Классификация и особенности процесса

Технология гибки листового металла разрабатывается согласно с поставленными задачами и классифицируется на:

• одноугловую (V-образной);
• двухугловую (П-образная);
• многоугловую;
• радиусную (закатка).

Гибку, как правило, выполняют в холодном состоянии, поскольку прилагаемые усилия невелики. Исключением является гибка стального листа, изготовленного из малопластичных металлов. К ним относятся стали с высоким содержанием углерода, дюралюминий, титан и его сплавы. Материалы с толщиной от 12 до 16 мм гнут, как правило, в горячую. В процессе гибки металлопрокат может получить следующие искажения формы:

• изменение толщины (преимущественно для толстолистовых заготовок);
• появление линий течения металла;
• распружинивание/пружинение (самопроизвольное изменение конечного угла гибки);
• складкообразование металлического листа.

Часто гибку комбинируют с другими операциями листовой штамповки: резка, вырубка, пробивка. Именно по этой причине для производства сложных многомерных деталей применяются штампы, которые рассчитаны на несколько переходов. Особым случаем гибки листового металла является операция с растяжением, предназначенная для получения узких и длинных деталей с большими радиусами.

В зависимости от типа и размера заготовки, а также требуемых характеристик изделий после деформирования в качестве гибочного оборудования могут быть использованы:

• горизонтальные гидропрессы с двумя ползунами;
• вертикальные листогибочные прессы с гидравлическим или механическим приводом;
• трубо- и профилегибы;
• кузнечные бульдозеры;
• универсально-гибочные автоматы.

Основными особенностями листогибочных устройств являются увеличенные размеры штампового пространства, сниженные скорости деформирования и небольшие показатели энергопотребления.

Изготавливаемые изделия из металла

Перечень изделий, изготавливаемых при помощи данного метода:

• швеллеры,
• доборные элементы для кровли,
• заборные планки,
• дымники,
• парапеты,
• отливы для окон,
• зонты на трубы,
• колпаки на столбы,
• металлические уголки,
• кронштейны,
• козырьки,
• желоба,
• лотки,
• полки,
• стеллажи.

Процедура гибки металла происходит на гибочном станке, с обязательным определением радиуса его изгиба и учетом пластичности и толщины. Станки для гибки металла называют листогибочными прессами (листогибами). Они подразделяются на следующие виды:

• пневматические,
• гидравлические,
• механические.

Способы гибки металла

Гибка металла выполняется следующими способами:

• воздушный,
• вальцевание (холодное, под нагревом),
• матричный.

При необходимости мы используем и другие методы гибочных операций: адаптивный (по трем точкам), с помощью поворотной балки.

Каждый из способов имеет свои преимущества. К примеру, воздушная гибка является наиболее простым и универсальным методом, который не требует больших производственных затрат. Матричный способ помогает достичь более высокой точности линий гиба по сравнению с воздушной. Чеканка обеспечивает точность сгибов вне зависимости от отклонений толщины и упругости металла. Изгибание посредством поворотной балки позволяет придавать заготовке нужную форму во всех направлениях.
Гибка листового металла выполняется нами на любые углы, с максимальной длиной менее 2500 миллиметров. Благодаря опыту наших специалистов и современному оборудованию, при гибочных операциях соблюдается точность до 0,05 мм.

Этапы и последовательность технологии

В дальнейшем речь пойдет о процессах обработки металлопроката в холодном состоянии. Разработка технологического процесса гибки листового металла проводится в следующей последовательности:

• анализ конструкции детали;
• расчет усилия и работы процесса;
• подбор типоразмера производственного оборудования;
• подготовка чертежа исходной заготовки;
• расчет переходов деформирования;
• оформление проекта технологической оснастки.

Проверка соответствия возможностей исходного материала – важный процесс, который должен быть выполнен для определения пригодности металлопроката для штамповки согласно конкретным размерам, указанным на чертеже готовой детали. Данный этап включает:

• изучение пластических способностей материала и проверка соответствия результата с уровнем напряжений, возникающих при гибке. Для малопластичных сплавов и металлов необходимо дробить процесс на несколько переходов и использовать межоперационный отжиг, который предназначен для повышения пластичности;
• возможность получения радиуса гиба, при котором риск трещинообразования материала сведен к нулю;
• определение возможных искажений профиля или толщины заготовки по завершении обработки давлением при сложных контурах у изделия.

Согласно результатам данного анализа может быть принято решение о:

• замене исходного материала на более пластичный;
• подогреве заготовки перед началом деформации;
• выполнении предварительной разупрочняющей термической обработки.

Крайне важным пунктом при разработке технологического процесса является расчет минимально допустимого угла гибки, его радиуса и угла пружинения.

Радиус гибки (rmin) вычисляется исходя из уровня пластичности металла заготовки, соотношения ее размеров и скорости проведения деформирования. При снижении значения rmin все металлы испытывают уменьшение первоначальной толщины заготовки. Этот процесс называется утонение. Его интенсивность определяет коэффициент утонения λ, от процента которого зависит, насколько уменьшится толщина готового изделия. В случае, если данное значение выше критичного, то необходимо увеличить исходную толщину металла заготовки (s). Соответствие между вышеуказанными параметрами:

Также важно определить минимальный радиус гибки, который зависит от пластичности, толщины и расположения волокон металлопроката. Это необходимо, если радиус гиба мал, поскольку в этом случае наружные волокна стали могут разрываться, вследствие чего целостность готового изделия нарушится. По этой причине минимальные радиусы следует рассчитывать по наибольшим деформациям крайних частей заготовки исходя из относительного сужения (ψ) подвергнутого деформации металла. При этом нужно учитывать величину деформации заготовки.

Эффект возможного пружинения учитывается посредством данных по фактическим углам пружинения (β):

Наши преимущества

Любое изделие, для изготовления которого необходимо выполнить гибку металла, отличается высокими эксплуатационными характеристиками. Отсутствие на металлоизделии сварного шва помогает избежать коррозии, коробления из-за неравномерного нагрева при сварке и различных скрытых дефектов шовной части.

Наш производственный процесс позволяет осуществлять сгибание при производстве изделий большими и малыми партиями. Для каждого металлоизделия мы обеспечиваем высокое качество линий сгиба.

Процедура гибки металла – один из последних этапов его обработки, и если она выполнена некачественно, изделие потеряет свою функциональность и эстетику. ООО «Вектор» уже много лет предлагает различные услуги металлообработки на приборостроительном и машиностроительном рынке и рекомендует доверить ответственную процедуру гибки профессионалам. Помимо исключительно высокого качества мы гарантируем минимальные сроки выполнения работ. Изделия любой формы вы можете заказать по телефону: 8 (495) 644-45-26. Стоимость работ зависит от вида гибки и сложности конечного изделия.

Станки для гибки листового металла

Гибка стальных изделий с небольшими габаритными размерами поперечного сечения выполняется, как правило, в холодном состоянии. Процесс заключается в необратимом изменении продольной или поперечной оси деформируемой заготовки.

Классификация способов гибки

Виды гибки различаются по следующим параметрам:

1. По виду конечного профиля, который может быть L-образным (одноугловая гибка) или П-образным (двухугловая гибка). Для высокопластичных металлов и сплавов без нагрева исходной заготовки возможна и многоугловая гибка. К гибке примыкает также и технология закрутки/скручивания, которой производят, например, оконные и дверные петли.
2. По характеру приложения основного деформирующего усилия. Гибка может быть свободной, и с калибрующим ударом. В первом случае исходная полоса или профиль укладывается на две опоры, и посредине прикладывается усилие, которое деформирует металл. Во втором случае заготовка укладывается на подпружиненную опору, и перемещается вместе с инструментом вниз до упора. Иногда применяется упрощённый вариант калибрующей гибки, при реализации которого изделие жёстко подчеканивается в конце рабочего хода гибочного инструмента.
3. По количеству переходов гибки, которое определяется пластическими свойствами материала. Большинство заготовок в холодном виде способны деформироваться за один переход без трещин на углы до 100…120 0 . При более интенсивном формообразовании предусматривается двух- и даже трёхпереходная гибка. Для малопластичных материалов между гибочными переходами всегда вводится промежуточный отжиг.
4. По способу гибки. Операция может выполняться инструментом, который двигается возвратно-поступательно, либо вращается. Первый вариант гибки реализуется на механических, либо гидравлических прессах вертикального или горизонтального действия. В практике за оборудованием первого вида укоренилось название «листогибы», а за вторым – «кузнечные бульдозеры». Ротационная гибка непрофилированным инструментом производится на сорто- или листогибочных машинах валкового типа. Такое оборудование часто оснащается приспособлениями для правки исходного металлопроката.

Технология гибки профилированным инструментом

Все рассматриваемые далее процессы ведутся с применением специализированного инструмента – штампов. Рабочими деталями любого гибочного штампа являются пуансон и матрица. Пуансон – подвижная часть штампа – закрепляется. Как правило, в верхней его половине, и при перемещении ползуна двигается возвратно-поступательно. Матрица – неподвижная часть штампа – располагается в нижней его половине, которая фиксируется на столе оборудования.

Точность штамповки профилированным инструментом зависит от:

• Соответствия рабочих профилей пуансона и матрицы чертёжным размерам изделия;
• Направления оси гибки, которое всегда (это важно!) должно совпадать с направлением прокатки исходной заготовки (легко устанавливается по внешнему направлению волокон на исходной заготовке);
• Учёта пластических и упругих свойств деформируемого металла или сплава;
• Надёжности и точности регулировки упоров под изгибаемую заготовку;
• Скорости деформирования металла ползуном оборудования;
• Температуры деформации (перед горячей гибкой обязательным переходом является очистка поверхности заготовки от окалины, наличие которой ухудшает качество гибки, и провоцирует ускоренный износ рабочего инструмента).

В результате пружинения металл всегда стремится вернуться к своей первоначальной форме, а интенсивность этого стремления зависит от предела пластичности. Мягкие металлы (алюминий, медь, сталь с процентом углерода до 0,1% и пр.) распружинивают на 3…8%, а латуни, средне- и высокоуглеродистые стали — на 12…15%.

Учёт пружинения производится по нескольким вариантам:

1. Изготовлением пуансонов и матриц с рабочим профилем, который учитывает будущее пружинение (например, если требуется согнуть заготовку на угол 60 0 , при ожидаемом пружинении металла 10 0 , то профиль инструмента выполняют под углом 70 0 ). Коэффициенты пружинения определяются по таблицам, в зависимости от марки материала и толщины заготовки.
2. Изготовления пуансонов с поднутрением, куда затекает деформируемый металл. При этом силы упругого последействия нейтрализуются усилием пластического деформирования заготовки.
3. Введением дополнительного калибрующего перехода, когда происходит доштамповка изделия. Способ непроизводителен, поскольку увеличивает трудоёмкость гибки.
4. Снижением скорости деформирования и оставления металла под нагрузкой в течение некоторого времени, пока не исчезнут силы инерции в деформируемом сечении. Это возможно только на гидравлических прессах, либо прессах со специальным, кривошипно-коленчатым приводом.

Оснастка и оборудование для гибки профилированным инструментом

Износ гибочного инструмента неравномерен: интенсивнее изнашиваются пуансоны и матрицы в местах перегиба исходного профиля, в то время, как стойкость периферийных участков намного выше. Тем не менее, инструмент подлежит восстановлению или ремонту (чаще всего изношенные участки наплавляют, а затем шлифуют в размер).

Для гибки пластичных материалов используют пуансоны и матрицы, изготавливаемые из углеродистых инструментальных сталей типа У10 или У12 по ГОСТ 1435. Заготовки из материалов с повышенным значением временного сопротивления деформируют пуансонами и матрицами из легированных инструментальных сталей типа 9ХС или Х12М по ГОСТ 5950.

К числу основных видов оборудования для гибки в штампах относят:

1. Листогибочные вертикальные прессы с механическим приводом (в отечественном прессостроении эти машины имеют обозначение И13_ _ причём две последние цифры указывают на номинальное усилие).
2. Листогибочные прессы горизонтального исполнения (серия И12_ _).
3. Универсальные многоползунковые листогибочные автоматы (серия А72_ _).

Технология гибка профилированным инструментом имеет свои ограничения:

• При штамповке на прессах всегда имеется стадия возвратного хода, когда деформирования не происходит, поэтому производительность снижается;
• На одном комплекте штампов можно изготовить деталь строго определённого типоразмера. Частичным выходом из положения является установка на столе пресса нескольких комплектов разных пуансонов и матриц, для деталей, требующих одинаковое значение рабочего хода ползуна пресса;
• Штампы представляют собой технически сложный инструмент, себестоимость которого довольно высока. Это негативно сказывается на цене конечной продукции;
• При гибке сортовых профилей в местах перепадов поперечного сечения заготовки возможны трещины.

Исходя из этого, гибку непрофилированным инструментом стоит использовать лишь при значительных программах выпуска деталей.

Технология и оснастка для гибки непрофилированным инструментом

Этот способ гибки основан на использовании ротационного инструмента. При этом деформирование происходит вследствие пропускания заготовки в зазор между непрерывно вращающимися валками. Валки расположены так, что в результате такого прохода изделие приобретает необходимую кривизну.

При обработке тонколистового металлопроката гибка происходит по окружности, а сортового проката – по дуге окружности, которая выставляется изменением расстояния между рабочими валками.

Наибольшее распространение приобрели трёхвалковые листо- и сортогибочные машины. Два валка – нижних – являются опорными, в третий – верхний – нажимным. Классификация валковых гибочных машин может быть выполнена по следующим признакам:

1. По расположению валков относительно вертикальной оси оборудования – симметричном и асимметричном. При симметрично расположенных валках нажимной размещается строго посредине, а при асимметричной схеме нажимной валок располагается над одним из опорных валков.
2. По ширине валков, что определяет технологические возможности оборудования: чем длиннее валки, тем большей ширины лист можно согнуть на данном установке.
3. По наличию дополнительных валков, установленных либо до, либо после основных. Такое оборудование выполняет не только гибку, но и последующую правку изделий.
4. По относительному расположению рабочих валков, которое может быть в горизонтальной или вертикальной плоскости. Последнее менее удобно, однако иногда целесообразно, поскольку в результате уменьшаются габаритные размеры оборудования в плане.

Валковый инструмент, в отличие от штампового – универсальный, поэтому ротационная гибка эффективна при любых программах выпуска конечной продукции.

Последовательность действия листо- и сортогибочных машин. Гибка обечаек.

Гибка на листогибочном оборудовании с симметричным расположением рабочих валков включает в себя следующие стадии:

• Заправку листа в пространство между валками, при этом передняя кромка заготовки должна лечь на второй опорный валок;
• Опускание верхнего валка до положения, при котором гарантированно обеспечивается нужная кривизна изгибаемого профиля;
• Включение привода, в результате чего лист силами трения захватывается валками проходит сквозь рабочую зону, приобретая необходимую форму;
• Заправку следующей заготовки, с повторением цикла деформирования.

Изделие, прошедшее сквозь рабочую зону, не будет продеформировано на участке переднего и заднего края листа на величину, равную половине расстояния между опорными валками. Подгибку производится выполнять вручную, что неудобно. Поэтому при необходимости гибки профиля по всей длине заготовки следует использовать ротационные машины с асимметричной компоновкой. Задний конец при этом гарантированно подгибается, а для переднего достаточно завести лист с обратной стороны. Таким образом из листового металла получается обечайка (открытый цилиндрический или конический элемент конструкции).

Для возможности гибки листа разной толщины в машинах предусматривается регулировка расстояния между нижними валками. Для этого перемещают подшипники, в которых вращаются оси этих валков. Доступна и замена валка на инструмент с увеличенным диаметром, что потребуется при ротационной гибки более толстых заготовок.

Аналогичным образом действуют и сортогибочные машины. Они также выполняются трёхвалкового исполнения, и состоят из следующих узлов:

1. Станины.
2. Роликов, рабочий профиль которых соответствует сечению сортового проката.
3. Боковых роликов, обеспечивающих прямолинейность движения заготовки.
4. Поперечнины, ограничивающей перемещение заготовки в поперечном направлении (для симметричных профилей, например, швеллеров, поперечина переводится в нерабочее положение.
5. Механизма заправки профиля в рабочее пространство между валками.
6. Электродвигателя.
7. Промежуточных зубчатых передач.
8. Системы включения привода.

Настройка сортогибочной машины на нужный радиус гиба производится маховичком винтового механизма. Небольшие типоразмеры сортового проката гнут на машинах с горизонтальным расположением рабочих валков. Более универсальными считаются сортогибочные машины с вертикальной компоновкой.

Маркировка ротационных гибочных машин отечественного производства:

• И22_ _ — листогибочные трёхвалковые;
• И42_ _ — листогибочные четырёхвалковые;
• И32_ _ — сортогибочные трёхвалковые;
• И33 — сортогибочные многовалковые.

Гибка металлов.
методы и технологические особенности

ВНИМАНИЕ! Мы разработали программу StrongTonn, которая вычисляет усилие гибки и прочие параметры.
Перейти на страничку с программой

Существуют два метода гибки:

Речь идет о свободной и воздушной гибке, когда присутствует воздушный зазор между листом стенками V-образной матрицы. Именно этот метод является распространенным в применении.

Метод «калибровка» — это старый метод, который применяется в определенных случаях, когда лист прижат полностью к стенкам V-образной матрицы.

Свободная гибка

Данное направление обладает определенными ограничениями.

Характерные черты:

• Траверса вдавливает лист на выбранную глубину по оси Y в канавку матрицы с помощью пуансона;
• Лист находится «в воздухе» и не соприкасается со стенками матрицы;
• Это значит, что угол гибки определяется положением оси Y, а не геометрией гибочного инструмента.

На современном прессе точность настройки оси Y составляет 0,01 мм. Чтобы ответить на вопрос каким должен быть угол гибки, соответствующий заданному положению оси Y, необходимо найти соответствующее положение оси Y всем углам.

Ниже представлена таблица, в которой отражены отклонения угла гибки от 90° при разных отклонениях оси Y.

Свободная гибка: преимущества

• Высокая гибкость
• Низкие издержки на инструмент
• При сравнении с калибровкой прилагается меньше усилий гибки
• Возможность изменения гибки
• Низкие издержки в связи с необходимостью наличия пресса с меньшим усилием

Все это, однако, теоретически. На практике вы можете потратить деньги, сэкономленные на приобретении пресса с меньшим усилием, позволяющего использовать все преимущества воздушной гибки, на дополнительное оснащение, такое как, дополнительные оси заднего упора или манипуляторы.

Воздушная гибка: недостатки

• Наличие менее точных углов гибки
• Отсутствие применимости для специфических гибочных операций

Совет:

• Воздушную гибку желательно применять для листов толщиной свыше 1,25 мм; для толщины листа 1 мм и менее рекомендуется использовать калибровку.
• Наименьший внутренний радиус гибки должен быть больше толщины листа. Если внутренний радиус должен быть равен толщине листа -рекомендуется использовать метод калибровки. Внутренний радиус меньше толщины листа допустим только на мягком легко деформируемым материале, например меди.
• Большой радиус может быть получен воздушной гибкой путем использования пошагового перемещения заднего упора. Если большой радиус должен быть высокого качества, рекомендуется только метод калибровки специальным инструментом.

Какое усилие?

По причине различных свойств материала и последствий пластической деформации в зоне гибки, определить требуемое усилие можно только примерно. Предлагаем вам 3 практических способа:

1. Таблица

В каждом каталоге и на каждом прессе вы можете найти таблицу, показывающую требуемое усилие ( Р ) в т на 1000 мм длины гиба ( L ) в зависимости от:

• толщины листа ( S ) в мм
• предела прочности ( Rm ) в Н/мм2
• V — ширины раскрытия матрицы ( V ) в мм
• внутреннего радиуса согнутого листа ( Ri) в мм
• минимальной высоты отогнутой полки ( B ) в мм

Пример подобной таблицы
Необходимое усилие для гибки 1 метра листа в тоннах. Предел прочности 42-45 кг/мм2.
Рекомендуемое соотношение параметров и усилия

Внимание! Для точных вычислений нужно учитывать следующие ГОСТы:

• ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный (Таблица 3) (ссылка на таблицу),
• ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный (Таблица 2) (ссылка на таблицу).

При прокатки возможны отклонения по толщине металла, и требуются точные измерительные приборы (например микрометр).

2. Формула

1,42 — это эмпирический коэффициент, который учитывает трение между кромками матрицы и обрабатываемым материалом.

3. «Правило 8»

При гибке низкоуглеродистой стали ширина раскрытия матрицы должна в 8 раз превосходить толщину листа (V=8*S), тогда Р=8хS, где Р выражается в тоннах (например: для толщины 2 мм раскрытие матрицы /=2х8=16 мм означает, что вам необходимо 16 тонн/м)

Усилие и длина гиба
Длина гиба пропорциональна усилию, т.е. усилие достигает 100% только при длине гиба 100%.

Cовет:
Если материал ржавый или не смазан, следует добавлять 10-15% к усилию гиба.

Толщина листа (S)
DIN допускает значительное отклонение от номинальной толщины листа (например, для толщины листа 5 мм норма колеблется между 4,7 и 6,5 мм). Следовательно, вам нужно рассчитывать усилие только для реальной толщины, которую вы измерили, или для максимального нормативного значения.

Предел прочности на растяжение ( Rm )
Здесь также допуски являются значительными и могут оказывать серьезное влияние при расчете требуемого усилия гиба.
Например:
St 37-2: 340-510 Н/мм2
St 52-3: 510-680 Н/мм2

Совет:
Не экономьте на усилии гиба! Предел прочности на растяжение пропорционален усилию гиба и не может быть подогнан, когда вам это нужно! Реальные значения толщины и предела прочности являются важным факторами при выборе нужного станка с нужным номинальным усилием.

V — раскрытие матрицы
По эмпирическому правилу, раскрытие V-образной матрицы должно восьмикратно превосходить толщину листа S до S=6 мм:
V=8xS, для большей толщины листа необходимо V=10xS или V=12xS

Раскрытие V-образной матрицы обратно пропорционально требуемому усилию:

• большее раскрытие означает меньшее усилие гиба, но больший внутренний радиус;
• меньшее раскрытие означает большее усилие, но меньший внутренний радиус.

Внутренний радиус гиба (Ri)
При применении метода воздушной гибки большая часть материала подвергается упругой деформации. После гибки материал возвращается в свое первоначальное состояние без остаточной деформации («обратное пружинение»). В узкой области вокруг точки приложения усилия материал подвергается пластической деформации и навсегда остается в таком состоянии после гибки. Материал становится тем прочнее, чем больше пластическая деформация. Мы называем это «деформационным упрочнением». Так называемый «естественный внутренний радиус гибки» зависит от толщины листа и раскрытия матрицы. Он всегда больше чем толщина листа и не зависит от радиуса пуансона.

Чтобы определить естественный внутренний радиус, мы можем использовать следующую формулу: Ri = 5 x V /32
В случае V=8хS, мы можем сказать Ri=Sх1,25

Мягкий и легкодеформируемый металл допускает меньший внутренний радиус. Если радиус слишком маленький, материал может быть смят на внутренней стороне и растрескаться на внешней стороне гиба.

Совет:
Если вам нужен маленький внутренний радиус, гните на медленной скорости и поперек волокон.

Минимальная полка (В):
Во избежание проваливания полки в канавку матрицы, необходимо соблюдать следующую минимальную ширину полки:

Технология гибки листового металла

Гибка листового металла — одна из распространенных операций холодного и горячего деформирования. Она отличается малой энергоемкостью.

Гибка листового металла — одна из распространенных операций холодного и горячего деформирования. Она отличается малой энергоемкостью, и при правильной разработке техпроцесса позволяет успешно производить из плоских заготовок пространственные изделия различной формы и размеров.

Классификация и особенности процесса

В соответствии с поставленными задачами технология гибки листового металла разрабатывается для следующих вариантов:

1. Одноугловая (называемая иногда V-образной гибкой).
2. Двухугловая или П-образная гибка.
3. Многоугловая гибка.
4. Радиусная гибка листового металла (закатка) — получение изделий типа петель, хомутов из оцинковки и пр.

Усилия при гибке невелики, поэтому ее преимущественно выполняют в холодном состоянии. Исключение составляет гибка стального листа из малопластичных металлов. К ним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали (содержащие дополнительно значительный процент марганца и кремния), а также титан и его сплавы. Их, а также заготовки из толстолистового металла толщиной более 12…16 мм, гнут преимущественно вгорячую.

Гибку сочетают с прочими операциями листовой штамповки: резку и гибку, с вырубкой или пробивкой сочетают довольно часто. Поэтому для изготовления сложных многомерных деталей широко используются штампы, рассчитанные на несколько переходов.

Особым случаем гибки листового металла считается гибка с растяжением, которую используют для получения длинных и узких деталей с большими радиусами гибки.

• Вертикальные листогибочные прессы с механическим или гидравлическим приводом;
• Горизонтальные гидропрессы с двумя ползунами;
• Кузнечные бульдозеры — горизонтально-гибочные машины;
• Трубо- и профилегибы;
• Универсально-гибочные автоматы.

Для получения уникальных по форме и размерам конструкций, в частности, котлов турбин и т.п., применяют и экзотические технологии гибки листовой стали, например, энергией взрыва. В противоположность этому, вопрос — как гнуть жесть — не вызывает сложностей, поскольку пластичность этого материала — весьма высокая.

Характерная особенность листогибочных машин — сниженные скорости деформирования, увеличенные размеры штампового пространства, сравнительно небольшие показатели энергопотребления. Последнее является основанием для широкого производства ручных гибочных станков, предназначенных для деформации оцинкованного материала. Они особо популярны в небольших мастерских, а также у индивидуальных пользователей.

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, баланс напряжений и деформаций состояния в заготовке определить затруднительно. В процессе изгиба материала в нем возникают напряжения, вначале — упругие, а далее — пластические. При этом гибка листового материала отличается значительной неравномерностью деформации: она более интенсивна в углах гибки, и практически незаметна у торцов листовой заготовки. Гибка тонколистового металла отличается тем, что внутренние его слои сжимаются, а наружные — растягиваются. Условную линию, которая разделяет эти зоны, называют нейтральным слоем, и его точное определение является одним из условий бездефектной гибки.

В процессе изгиба металлопрокат получает следующие искажения формы:

• Изменение толщины, особенно для толстолистовых заготовок;
• Распружинивание/пружинение — самопроизвольное изменение конечного угла гибки;
• Складкообразование металлического листа;
• Появление линий течения металла.

Все эти обстоятельства необходимо учитывать, разрабатывая технологический процесс штамповки.

Этапы и последовательность технологии

Разработка проводится в следующей последовательности:

1. Анализируется конструкция детали.
2. Рассчитывается усилие и работа процесса.
3. Подбирается типоразмер производственного оборудования.
4. Разрабатывается чертеж исходной заготовки.
5. Рассчитываются переходы деформирования.
6. Проектируется технологическая оснастка.

Анализ соответствия возможностей исходного материала необходим для того, чтобы выяснить его пригодность для штамповки по размерам, приведенным на чертеже готовой детали. Этап выполняют по следующим позициям:

• Проверка пластических способностей металла и сопоставление результата с уровнем напряжений, которые возникают при гибке. Для малопластичных металлов и сплавов процесс приходится дробить на несколько переходов, а между ними планировать межоперационный отжиг, который повышает пластичность;
• Возможность получения радиуса гиба, при котором не произойдет трещинообразования материала;
• Определение вероятных искажений профиля или толщины заготовки после обработки давлением, особенно при сложных контурах у детали;

По результатам анализа иногда принимают решение о замене исходного материала на более пластичный, о необходимости предварительной разупрочняющей термической обработки, либо используют подогрев заготовки перед деформацией.

Радиус гибки r_min вычисляют с учетом пластичности металла заготовки, соотношения ее размеров и скорости, с которой будет проводиться деформирование (гидропрессы, с их пониженными скоростями передвижения ползуна, предпочтительнее более скоростных механических прессов). При уменьшении значения r_min все металлы претерпевают так называемое утонение — уменьшение первоначальной толщины заготовки. Интенсивность утонения определяет коэффициент утонения λ, %, который показывает, на сколько уменьшится толщина конечного изделия. Если это значение оказывается более критичного, то исходную толщину s металла заготовки приходится увеличивать.

Для малоуглеродистых листовых сталей соответствие между вышеуказанными параметрами приведено в таблице (см. табл. 1).

Таблица 1

Таким образом, при определенных условиях металл заготовки может даже несколько выпучиваться.

а при больших деформациях — более точное уравнение вида

Таблица 2

Эффект вероятного пружинения можно учесть при помощи данных по фактическим углам пружинения β, которые приведены в таблице 3. Данные в таблице соответствуют условиям одноугловой гибки.

Таблица 3

Определение усилия гибки

Для расчета силовых параметров уточняют, как будет выполняться деформирование. Оно возможно изгибающим моментом, когда заготовка укладывается по фиксаторам/упорам, и далее деформируется свободно, либо усилием, когда в завершающий момент процесса полуфабрикат опирается на рабочую поверхность матрицы. Свободная гибка проще и менее энергоемка, зато гибка с калибровкой дает возможность получать более точные детали.

Если упрочнение металла невелико (например, гнется изделие из алюминия, либо малоуглеродистой стали), то момент можно вычислить по зависимости:

где σ_т — предел текучести материала заготовки перед штамповкой.

Больший угол гиба (свыше 45 0 ) должен учитывать интенсивность упрочнения заготовки, которая зависит от размеров ее поперечного сечения:

где b — ширина заготовки.

Для расчета значений технологического усилия Р используют следующие зависимости. При одноугловой свободной гибке

наибольшая деформация сечения заготовки;

σ_в — значение предела материала на прочность.

где F_пр — площадь проекции заготовки, подвергаемой изгибу;

p_пр — удельное усилие гибки с калибровкой, которое зависит от материала изделия:

• Для алюминия — 30…60 МПа;
• Для малоуглеродистых сталей — 75…110 МПа;
• Для среднеуглеродистых сталей — 120…150 МПА;
• Для латуней — 70…100 МПа.

Для выбора типоразмера оборудования, рассчитанные усилия увеличивают на 25…30%, и сравнивают полученный результат с номинальными (паспортными) значениями.