← Пред. статьяГибка листового металла: что это, видыГибка листового металла — металлообработка, пластическая деформация металлопроката для придания ему нужной формы и дальнейшего использования в качестве заготовки. Заменяет сварочные работы там, где это возможно, и обладает существенным преимуществом по сравнению со сваркой: конструкция получается бесшовной и монолитной.
След. статья →Резка металла: что это, видыРезкой металлов называется разделение частей листового металла или труб на части для производства заготовок. Резка учитывает особенности конкретных металлов и сплавов, их физические и химические характеристики, чтобы результат получился максимально близким к запланированному…
Дата: 19.05.2020Автор: МОП «Комплекс 1»
Просмотров: 165
След. статья →Резка металла: что это, видыРезкой металлов называется разделение частей листового металла или труб на части для производства заготовок. Резка учитывает особенности конкретных металлов и сплавов, их физические и химические характеристики, чтобы результат получился максимально близким к запланированному…
Статья имеет отношение к услугам:Гибка круглых трубГибка профильных трубГибка листового металлаГибка круглых и профильных труб
Рейтинг: 5,001 голос
- 1. Что это такое?
- 2. Виды гибки металла
- Видео
Что это такое?
Гибка металла (перейти к услуге) — пластическая деформация металлопроката, при которой одна его часть меняет своё положение относительно другой, внешние слои металла растягиваются, а внутренние сжимаются. Эффективная замена сварке (перейти к услуге), оставляющей потенциально хрупкие швы: согнутая заготовка характеризуется монолитностью и прочностью.
Сгибаться может как листовой металл, так и трубы. Процедуре поддаются практически все виды металлов и сплавов, её можно проводить вручную на домашнем оборудовании (например, на слесарных тисках, с использованием молотков, клещей и плоскогубцев) и в автоматическом режиме на специальных гибочных станках.
Созданные таким методом заготовки используются повсеместно, во всех сферах промышленности.
Классификация и особенности процесса
В соответствии с поставленными задачами технология гибки листового металла разрабатывается для следующих вариантов:
- Одноугловая (называемая иногда V-образной гибкой).
- Двухугловая или П-образная гибка.
- Многоугловая гибка.
- 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.
В зависимости от размера и вида заготовки, а также требуемых характеристик продукции после деформирования, в качестве гибочного оборудования используются:
- 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.
Виды гибки металла
- Гибка листового металла (перейти к услуге) — обработка листов металлопроката (перейти к услугам) на вальцовочных станках, когда лист пропускают между тремя или четырьмя валками, пока не примет нужную форму. Позволяет получать любые изгибы, в том числе загибать бортики.
- Гибка труб (перейти к услуге) — обработка труб (перейти к услугам) с использованием автоматических трубогибочных аппаратов, также использующих метод холодного вальцевания (перейти к услуге) (возможно горячее, с наполнителем). Станки обрабатывают профили любого диаметра и формы, любой длины.
Основные приемы гибки деталей из труб
Гибку деталей из труб производят в холодном и горячем состояниях ручным и механизированным способами, с наполнителями и без наполнителей.
Наполнители применяют для исключения образования складок и сплющивания стенок труб. В качестве наполнителей используется просушенный мелкий песок или синтетические гранулы.
Для каждой трубы в зависимости от ее диаметра и материала установлен минимально допустимый радиус гибки. При меньшем радиусе гибка недопустима (табл. 1).
Таблица 1. Значения минимально допустимых радиусов гибки труб в холодном состоянии, мм
| Наружный диаметр трубы, мм | Материал трубы | Наружный диаметр трубы, мм | Материал трубы | ||||||
| Сталь 45 | Сталь 35 | Сталь 20 | Сталь 10 | Сталь 45 | Сталь 35 | Сталь 20 | Сталь 10 | ||
| 18 | 74 | 62 | 56 | 43 | 105 | 450 | 344 | 282 | 240 |
| 24 | 95 | 79 | 65 | 55 | 110 | 510 | 377 | 310 | 264 |
| 32 | 115 | 96 | 79 | 67 | 130 | 536 | 450 | 370 | 315 |
| 38 | 156 | 131 | 107 | 91 | 145 | 578 | 484 | 398 | 339 |
| 50 | 197 | 165 | 136 | 115 | 155 | 620 | 522 | 430 | 360 |
| 60 | 238 | 199 | 165 | 139 | 181 | 720 | 600 | 498 | 425 |
| 75 | 280 | 260 | 194 | 173 | 194 | 752 | 630 | 516 | 444 |
| 80 | 324 | 270 | 224 | 190 | 206 | 835 | 702 | 575 | 488 |
| 90 | 362 | 302 | 250 | 213 | 220 | 920 | 770 | 635 | 540 |
При гибке в холодном состоянии труб диаметром до 25 мм применяются ручные приспособления.
На рис. 4, а показан ручной станок, предназначенный для гибки труб диаметром от 12 до 20 мм. Станок имеет ось 1 и опорную плиту 2, с помощью которых он крепится болтами к верстаку. Рабочими органами станка являются неподвижный ролик 4 с хомутиком 5, укрепленный на оси 1, и подвижный ролик 3, закрепленный на скобе 6 с рукояткой 7. Изгибаемую трубу концом закладывают в хомутик между роликами, затем вращают скобу с подвижным роликом вокруг оси неподвижного ролика до получения требуемого изгиба, после чего возвращают скобу в исходное положение и вынимают трубу.
Рис. 4. Гибка на ручных приспособлениях
Для гибки медных трубок разных диаметров при сборке машин применяют многоручьевой трубогиб (5.66, б). В этом случае трубку пропускают между роликами 1 и 2 до соприкосновения с упором, затем при повороте вилки 3 подвижный ролик 2 обкатывается вокруг неподвижного, изгибая трубку по радиусу, равному радиусу ролика 1.
С помощью ручного рычажного трубогиба (5.66, в) можно изгибать стальные газовые трубы диаметром 1/2 , 3/4 и 1» в холодном состоянии без наполнителя.
Для ручной гибки стальных труб диаметром до 50 мм на угол 180° без наполнителя в холодном состоянии может использоваться специальная головка с ручным приводом.
Гибка листового металла
Технология гибки металла, представляющего собой лист, реализуется на специальных станках — листогибах. По способу гиба такие механизмы можно разделить на три вида:
- Прессовые. Лист под давлением вводится в неподвижную матрицу посредством пуансона и приобретает при этом нужную форму. Пуансоны бывают нескольких видов, различающихся по форме и радиусу гибки. Матрица, как правило, имеет форму угла или паза. Листогибочный пресс является наиболее универсальным оборудованием, поскольку легко перенастраивается на разные задачи.
- Поворотные. Главные элементы: станина, подвижная гибочная балка (траверса), прижимная балка, задний упор. Прижимная балка служит для фиксации листа на станине. Для сгибания листа производится посредством гибочной балки, которая и является основным рабочим элементом.
- Ротационные — двух, трех или четырехвалковые устройства, в которых рабочие элементы используют вращательное движение. Рабочий привод, создающий необходимое усилие на таких станках, может быть реализован одним из следующих способов:
- ручной — используется мускульная сила человека;
- гидравлический — используется гидроусилитель;
- пневматический — используется сжатый воздух;
- механический — используется энергия раскрученного маховика;
- электромеханический — применяются электродвигатели с редукторами.
Одной из широко применяемых разновидностей листогибочного оборудования являются фальцегибочные или фальцепрокатные станки, которые предназначены для работы с тонким листом. Такое оборудование используют при изготовлении фальцевой кровли, воздуховодов, дымоходов.
Гибка металлических труб
Гибка труб из металла может выполняться горячим и холодным способами. Последний способ более технологичен и производителен. Приспособления и станки для этой операции используют разные методы гибки. Существуют следующие разновидности трубогибов:
- рычажные — для ручной гибки труб из мягких металлов, а также стальных небольшого диаметра на угол до 180 градусов;
- арбалетные — сгибание трубы производится приложением усилия посредине между двумя точками, на которые опирается заготовка;
- роликовые (валковые) — классическим примером является трехроликовый вальцевый трубогиб.
Роликовые трубогибочные станки используют метод холодной деформации металла, называемой вальцовкой. Такой станок работает с металлами любой твердости: от цветных до титана и его сплавов. Угол загиба может достигать 360 градусов, а длина сгибаемой заготовки нередко превышает 5 метров.
Для гибки тонкостенных труб применяют дорновые трубогибы, в которых используется специальная оснастка, называемая дорном. Это приспособление помещается в полость трубы в месте изгиба и препятствует возникновению деформаций металлических стенок.
Свободная гибка
Обеспечивает гибкость, но имеет некоторые ограничения по точности.
Основные черты:
- Траверса с помощью пуансона вдавливает лист на выбранную глубину по оси Y в канавку матрицы.
- Лист остается «в воздухе» и не соприкасается со стенками матрицы.
- Это означает, что угол гибки определяется положением оси Y, а не геометрией гибочного инструмента.
Точность настройки оси Y на современных прессах — 0,01 мм. Какой угол гибки соответствует определенному положению оси Y? Трудно сказать, потому что нужно найти правильное положение оси Y для каждого угла. Разница в положении оси Y может быть вызвана настройкой хода опускания траверсы, свойствами материала (толщина, предел прочности, деформационное упрочнение) или состоянием гибочного инструмента.
Приведенная ниже таблица показывает отклонение угла гибки от 90° при различных отклонениях оси Y.
| 1,5° | 2° | 2,5° | 3° | 3,5° | 4° | 4,5° | 5° | ||
| 4 | 0,022 | 0,033 | 0,044 | 0,055 | 0,066 | 0,077 | 0,088 | 0,099 | 0,11 |
| 6 | 0,033 | 0,049 | 0,065 | 0,081 | 0,097 | 0,113 | 0,129 | 0,145 | 0,161 |
| 8 | 0,044 | 0,066 | 0,088 | 0,110 | 0,132 | 0,154 | 0,176 | 0,198 | 0,220 |
| 10 | 0,055 | 0,082 | 0,110 | 0,137 | 0,165 | 0,192 | 0,220 | 0,247 | 0,275 |
| 12 | 0,066 | 0,099 | 0,132 | 0,165 | 0,198 | 0,231 | 0,264 | 0,297 | 0,330 |
| 16 | 0,088 | 0,132 | 0,176 | 0,220 | 0,264 | 0,308 | 0,352 | 0,396 | 0,440 |
| 20 | 0,111 | 0,166 | 0,222 | 0,277 | 0,333 | 0,388 | 0,444 | 0,499 | 0,555 |
| 25 | 0,138 | 0,207 | 0,276 | 0,345 | 0,414 | 0,483 | 0,552 | 0,621 | 0,690 |
| 30 | 0,166 | 0,249 | 0,332 | 0,415 | 0,498 | 0,581 | 0,664 | 0,747 | 0,830 |
| 45 | 0,250 | 0,375 | 0,500 | 0,625 | 0,750 | 0,875 | 1,000 | 1,125 | 1,250 |
| 55 | 0,305 | 0,457 | 0,610 | 0,762 | 0,915 | 1,067 | 1,220 | 1,372 | 1,525 |
| 80 | 0,444 | 0,666 | 0,888 | 1,110 | 1,332 | 1,554 | 1,776 | 1,998 | 2,220 |
| 100 | 0,555 | 0,832 | 1,110 | 1,387 | 1,665 | 1,942 | 2,220 | 2,497 | 2,775 |
Преимущества свободной гибки:
- Высокая гибкость: без смены гибочных инструментов вы можете получить любой угол гибки, находящийся в промежутке между углом раскрытия V-образной матрицы (например, 86° или 28°) и 180°.
- Меньшие затраты на инструмент.
- По сравнению с калибровкой требуется меньшее усилие гибки.
- Можно «играть» усилием: большее раскрытие матрицы означает — меньшее усилие гибки. Если вы удваиваете ширину канавки, вам необходимо только половинное усилие. Это означает, что можно гнуть более толстый материал при большем раскрытии с тем же усилием.
- Меньшие инвестиции, так как нужен пресс 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.
Недостатки воздушной гибки:
- Менее точные углы гибки для тонкого материала.
- Различия в качестве материала влияют на точность повторения.
- Не применима 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:
Таблица
В каждом каталоге и на каждом прессе вы можете найти таблицу, показывающую требуемое усилие ( Р ) в кН 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
Формула
1,42 — это эмпирический коэффициент, который учитывает трение между кромками матрицы и обрабатываемым материалом. Другая формула дает похожие результаты:
«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%. Например:
| Усилие | Длина гиба |
| 100% | 3 000 мм |
| 75% | 2 250 мм |
| 50% | 1 500 мм |
| 25% | 750 мм |
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:
| Угол гиба | В |
| 165° | 0,58 V |
| 135° | 0,60 V |
| 120° | 0,62 V |
| 90° | 0,65 V |
| 45° | 1,00 V |
| 30° | 1,30 V |
Упругая деформация
Часть упруго деформированного материала «спружинит» обратно после того, как усилие гиба будет снято. На сколько градусов? Это уместный вопрос, потому что важен только реально полученный угол гиба, а не рассчитанный теоретически. Большинство материалов имеют достаточно постоянную упругую деформацию. Это означает, что материал той же толщины и с тем же пределом прочности спружинит на одинаковую величину при одинаковом угле гибки.
Упругая деформация зависит от:
- угла гибки: чем меньше угол гибки, тем больше упругая деформация;
- толщины материала: чем толще материал, тем меньше упругая деформация;
- предела прочности на растяжение: чем выше предел прочности, тем, больше упругая деформация;
- направления волокон: упругая деформация различна при гибке вдоль или поперек волокон.
Продемонстрируем сказанное выше для предела прочности, измеряемой при условии V=8хS:
| Предел прочности в Н/мм2 | упругая деформация в ° |
| 200 | 0,5-1,5 |
| 250 | 1-2 |
| 450 | 1,5-2,5 |
| 600 | 3-4 |
| 800 | 5-6 |
Все производители гибочного инструмента учитывают упругую деформацию, когда предлагают инструмент для свободной гибки (например угол раскрытия 85° или 86 ° для свободных гибов от 90° до 180°).
Разнообразие технологий
В зависимости от ориентированности заготовки гибка делится на продольную и поперечную.
При продольной выполняется одна только гибка, а при поперечной металл дополнительно вытягивают и осаживают. Такие процедуры выполняются, например, при отгибании бортов, высаживании заготовок.
- Продольная выполняется на станках, предназначенных для обработки металла холодным способом.
- Поперечная используется, если необходимо обработать толстую заготовку, или в том случае, когда радиус искривления не слишком большой, а холодная обработка приведёт к появлению значительных напряжений в структуре.
Если возникает необходимость нагревания заготовки, имеющей большую площадь, нужно учитывать вероятность появления на ней кривизны: она возникает по винтовой и сферической поверхности.
Если нагревание не применяется, кривизна не образуется: её образованию препятствует способность металла пружинить. При поперечной гибке металл нагревается практически всегда.
огда обрабатываются заготовки, представляющие собой плоские листы металла, например, при изготовлении судовых корпусов, их изгибают в холодном состоянии без нагревания и без осаживания, используя для того специализированные прессы.
Когда обрабатываются кромки и проделываются отверстия, гибку производят в горячем виде: тогда при повышении температуры изменяется расстояние между отверстиями, а кромки при вытягивании и осаживание изменяют очертания.
Когда используют холодную гибку, сначала обрабатывают кромки, на следующем этапе проделывают отверстия, и лишь после этого заготовку сгибают.
