26.02.2020

Технология гибки листового металла

Гибка листового металла представляет собой одну из наиболее распространенных операций горячего и холодного деформирования. Процесс отличается небольшой энергоемкостью и позволяет из плоских заготовок успешно изготавливать пространственные изделия разнообразной формы и размеров.

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.

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):

Определение усилия гибки

Силовые показатели гибки напрямую зависят от пластичности металла и интенсивности его упрочнения в процессе деформации. Эти параметры имеют направление прокатки исходной заготовки. По завершении прокатки материал приобретает свойство анизотропии (в направлении оси прокатки остаточные напряжения меньше, чем в противоположном). Таким образом, если согнуть металл вдоль волокон, то при одинаковой степени деформирования риск разрушения детали значительно снижается. По этой причине ребро гиба располагают так, чтобы угол был минимальным между расположением заготовки в листе и направлением прокатки.

Для получения высокоточного расчета силовых параметров необходимо уточнить, как будет осуществляться деформирование. Существует два варианта:

изгибающим элементом – заготовка укладывается по упорам с последующим свободным деформированием;
усилием – в завершающий момент процесса деталь опирается на рабочую поверхность матрицы.

Первый способ является наиболее простым и менее энергоемким, второй – позволяет получать более точные детали.

Читать еще: Цанговое соединение металлических труб

Технология гибки металла: специфика проведения операции

Процесс гибки листового металла можно осуществлять практически со всеми типами сплавов и сталей, вне зависимости от содержания в них различных легирующих элементов. Не применима гибка только в том случае, когда листовой металл имеет повышенные характеристики хрупкости.

Основные принципы процесса гибки

Суть технологического процесс гибки листа металла состоит в том, что часть одного листа загибается на строго заданный угол по отношению к другой своей части. Для того, чтобы рассчитать угол сгиба, используются специальные программы. При этом важно понимать, что во время гибки сам материал будет подвергаться деформации. Допустимый предел деформации у каждого металлического сплава свой. Он непременно должен соответствовать действующему ГОСТу. Деформация зависит также от того:

какой толщины лист сгибается;
на какой угол производится сгиб;
насколько хрупким является обрабатываемый материал;
как, на какой скорости и при каких условиях производится процедура.

Избежать дефектов во время гибки стали позволяет использование профессионального оборудования – специальных гибочных станков. Важно учитывать, что возможные нарушения в процессе гибки могут привести к появлению дефектов на материале, которые могут стать критичными в дальнейшем производстве конструкций.

Хороший станок для гибки металла будет характеризоваться своей функциональностью, позволит осуществить гибку проката, вне зависимости от его толщины. Важно в процессе такой гибки только рассчитать создаваемое оборудованием напряжение. Деформация проката в этом случае будет пластичной.

Основное оборудование для гибки проката

Существует несколько видов станков и аппаратов, которые позволяют производить гибку листового металла. В современном производстве давно не используются старые ручные станки: оборудование полностью автоматизировано. Это позволяет сэкономить время на проведение процедуры, обеспечить процессу наибольшую точность.

Существующие станки для гибки металла позволяют осуществлять процесс как в небольших, так и в промышленных масштабах. На оборудованных небольших кузнечных мастерских в процессе создания образцов и элементов металла для декоративной ковки могут применяться ручные гибочные станки. Некоторые из них справляются с задачей сгибания деталей немалых по толщине. С помощью таких станков можно изготавливать металлические заклепки, дуги, кольца, уголки и пр.

В основной массе можно выделить следующие типы оборудования:

Трубогибы гидравлического типа. Аппараты такого плана оснащаются электронной или ручной системой управления. Электронные трубогибы позволяют в разы сократить затраты на производство, поскольку исключают ошибки, которые может допустить мастер в определении главных параметров гибки металла.

Станки для гибки металла разного плана.

Особое станочное оборудование, предназначенное для работы с трубами и арматурой.

Все эти станки применяются в промышленном производстве, позволяют обеспечить реализацию монтажных работ, строительных задач вне зависимости от поставленных условий. Гибка листа или труб на станочном оборудовании дает возможность мастерам произвести большое количество процедур за короткий срок.

Технология процесса: основные этапы

Для того, чтобы производить гибку проката, необходимо подготовить специальные гибочные штампы. В прессе станка весь лист стали или сплава размещается до упора. После этого он будет закреплен при помощи зажимов. Движение листов из стороны в сторону в процессе гибки недопустимо. Само сгибание происходит под воздействием пресса.

Сама технология не отличается особой сложностью. Если прокат обладает достаточными показателями пластичности, из него можно изготовить цельные конструкции разного типа. Сама технология стала отличной альтернативой сварке металлических листов. Отсутствие швов на корпусных деталях гарантирует им большую степень прочности.

Стоит отметить, что современное гибочное оборудование позволяет получать согнутые листы отличного качества, которые за счет своей цельности имеют хороший внешний вид, характеризуются долговечностью и надежностью.

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Главная страница » Гибка листового металла

Гибка листового металла

Гибка листового металла сегодня одно из ведущих направлений в машиностроении. Этот метод деформации металла применяют повсеместно для получения различных деталей. Такую популярность гнутые детали получили благодаря высокому показателю прочности и минимизации коррозии. Ведь в таких деталях нет сварочных швов и значительных дефектов. Все детали получаются монолитными, но при этом сложной конфигурации.

Где используют детали по технологии гибки

Гнутые листовые изделия применяются во всех отраслях и их актуальность весьма востребована. Путем гибки изготавливают детали для: автомобилей, кораблей, самолетов, резервуаров и прочих изделий.

Оборудование для гибки металла

Для гибки металла используют различное гибочное оборудование от самого простого, которое позволяет даже в домашних условия производить швеллеры и уголки, до высокотехнологичного.

Виды промышленного оборудования:

— ротационное – в нем листы сгибаются в процессе перемещения между валками. Они бывают стационарными и мобильными. Основная сфера применения – это изготовление длинных и объемных деталей, где минимальный радиус изгиба равен радиусу валка станка. Чаще всего получают обечайки цилиндрической и конической формы, но возможно получение и совершенно различных конфигураций прокатываемого листа.

Читать еще: Станок для штамповки листового металла

Автоматизация станков по сгибу металла с помощью числового программного управления (ЧПУ) значительно сократила человеческий фактор, как причину брака. Так как на данных станках весь процесс автоматизирован, от подачи заготовок до складирования на гибочной установке, и дальнейшей передачи на конвейер. Человеку в таких системах отведена роль наблюдателя за процессом и настройки управляющей программы. Такие установки позволяют сокращать энергопотребление и обслуживающий персонал, при точном и быстром выполнении заданий с минимальным количеством бракованных изделий.

Суть технологии гибки листового металла

Процесс сгибания металлического листа заключается в том, что заготовка помещается между валами или плитами станка и подвергаются деформации под усиленным прессом или давлением. При этом не нарушается сплоченность металла, а лист приобретает задуманную геометрическую форму. При желании металл можно согнуть даже в закрытый профиль. Методом гибки получают полноценные изделия не требующих больших объемов сварки, что делает изделие монолитным, надежным, жестким, экономичным и эстетичным.

Основные методы гибки

У каждого метода гибки металла есть свои недостатки и преимущества, а значит и оптимальные сферы для их применения. Предлагаю рассмотреть основные три способа холодной прямолинейной гибки:

— Профилировка – это формовка на профилегибочных станках, когда лист прокатывается между валками от контура которых зависит форма будущего изделия.

Проектирование гибочных листовых изделий

Актуальной темой для промышленности была и остается — проектирование гнутых изделий из листового металла. Эти изделия занимают «львиную долю» среди деталей для машиностроительной отрасли.

При проектировании гибочных изделий требуется построение их развёрток. Например, частой задачей является изготовить переход из трубы в квадрат путем гибки листового металла. Для ее решения необходимо построение развертки, по которой будет изготовлена заготовка с размеченными линиями сгиба, а после ее сгиба по этим линиям мы получим, нужное нам, изделие. Больше о построении разверток можно посмотреть здесь.

Для упрощения этого процесса и минимизации получения брака данные развертки строятся в автоматизированном режиме в различных CAD-системах, таких как NX, Catia, SolidWorks, Компас-3D. Как правило, в состав таких CAD-систем входит модуль «Листовое тело», с помощью которого проектирование гнутых деталей и их разверток осуществляется быстро, точно и безошибочно. Существуют и более специализированные программы, заточенные на построение разверток.

Практически все CAD-системы позволяют проводить проектирование гнутых деталей несколькими методами, каждый выбирает для себя наиболее удобный.

Существуют два основных метода:

— проектирование твердого тела, то есть деталь проектируется сразу в согнутом состоянии, а разверстку можно получить только, развернув все сгибы;

— проектирование конструкций из листа – сначала делается чертеж развертки с линиями сгиба, а затем она последовательно сгибается под нужным углом и с нужным радиусом.

В результате мы видим, как развертку, так и 3D модель будущей детали, с помощью которых также быстро и точно выпускается качественная конструкторская документация.

Проектирование гибочных штампов

Очень востребовано проектирование штампов, пуансонов и матриц. Этот процесс очень трудоемкий и требует множество расчетов исполнительных размеров штампа. К штампам предъявляется целый ряд различных требований, такие как экономия расхода материала, энергии, времени, трудовых усилий и других ресурсов. Штамп должен быть экономичным в изготовлении, надежным и долговечным, а также простым в наладке, использовании и хранении. Штампы должны соответствовать ГОСТам и другим нормативным документам.

Автоматизированное проектирование штампов значительно сокращает сроки и трудоемкость выпуска конструкторской документации штампа. Многие CAD-системы имеют на своем «борту» специальные библиотеки проектирования штампов. Здесь не требуется проводить расчеты, система сделает все сама.

Тема проектирования штампов весьма широкая и интересная, однако уже выходит за рамки данной статьи, думаю она будет рассмотрена в будущих статьях более подробно. До встречи на страницах нашего блога.

Подводим итоги

Проектирование и изготовление гибочных изделий из листового металла – является делом ответственным и сложным, требующим технических знаний и навыков, умения проводить математические вычисления и всевозможные расчеты. А проектирование штампов является делом еще более сложным.

Если для простых деталей этот процесс довольно прост, особенно используя автоматизированное проектирование, то для сложных требуется более тщательная проработка конструкции для обеспечения ее надежности, жесткости, экономичности, технологичности и т. д.

Гибка металла: технологии, оборудование и инструменты

Гибка металла – чрезвычайно распространенная операция на машиностроительных производствах. Свойство металлов сохранять остаточную деформацию было открыто еще древними людьми. И сегодня данная особенность железоуглеродистых сплавов и других металлических материалов активно используется не только для придания листовому материалу необходимой формы с использованием высокотехнологичного современного оборудования, но и при проведении некоторых видов работ в домашних (кустарных) условиях.

Читать еще: Сверла для сверления каленого металла

Общие положения

Гибка металла заключается в изменении формы исходного материала (лист стали, пруток проката и т.д.). Причем современные технологии позволяют выдавливать из тонколистового материала невероятно сложные поверхности (например, элементы кузова автомобилей).

На предприятиях данные работы осуществляются специальными станками для гибки металла. Подобное оборудование имеет очень высокую производительность и способно выпускать огромное количество изделий в единицу времени.

Следует отменить, что не каждая сложная поверхность обязательно получена гибкой металла. Наряду с данной технологией известны и давно применяются в промышленности также и обработка металла резанием, литье в песчаные формы и в кокиль, так называемое экструдирование, прокат и другие методы формирования объемных поверхностей.

Технология гибки металла: основные положения

Данный процесс позволяет получать сложные по форме поверхности без применения сварочных соединений, что значительно улучшает ряд важных эксплуатационных показателей изделия (прежде всего сопротивление коррозии и отсутствие протекания процессов разупрочнения и развития отпускной хрупкости для ряда материалов), а также положительно сказывается на экономических показателях производства.

При проведении ремонтных работ дома также часто возникает необходимость в придании листовому материалу или прутку необходимой формы. Принцип и физические основы процесса не отличаются, но в быту применяется примитивное оборудование.

К недостаткам данной технологии относится ограничение по толщине изгибаемого листа стали, а также определенные ограничения по химическому составу материалов и предварительной термической и химико-термической обработки изделий. Так, для гибки металла с толстыми стенками его необходимо предварительно разогреть, чтобы материал «потек». Температура, при которой сталь и сплавы на основе железа становятся податливыми и хорошо деформируются, для каждого материала разная. Существуют специальные марки сталей, которые устойчивы к воздействию высоких температур и сохраняют высокие механические свойства.

Технологические возможности оборудования

На рынке представлено огромное количество всевозможных приспособлений и станков для осуществления процесса гибки стальных материалов. Они позволяют получать из стального листа профили сложных форм.

Все виды оборудования для гибки металлов можно классифицировать следующим образом:

ротационные машины: ровный лист запускается между вращающимися валками и изгибается;
поворотные станки: один конец листа жестко крепится к неподвижной балке, а другой – к поворотному механизму; поворотная балка приводится в движение, и лист изгибается;
пресс с гидравлическим (реже с пневматическим) приводным механизмом: листовой материал кладется на нижнюю форму, а сверху со значительным усилием прижимается вторая полуформа; в результате лист выдавливается и приобретает очертания формы.

Гибка металла в условиях промышленного производства. Особенности

На современном этапе технологического развития общества в изготовлении практически любого сложного и не очень изделия в той или иной степени применяется гибка металла: металлические трубы, элементы стального каркаса зданий, автомобили, пружины, рессоры и т.д.

Оборудование для осуществления гибки отличается большим разнообразием, в том числе и по принципу действия: от высокотехнологичных высокоскоростных прессов выдавливания до известных уже несколько сот лет валиков.

В основном на промышленных производствах реализована гибка металлов прессом. Гидравлический агрегат способен развивать очень большое усилие и изгибать даже толстостенные изделия. Работа на таком прессе сопряжена с риском получения травм и даже с риском для жизни. Поэтому одну единицу станочного оборудования обслуживают минимум два человека. А рабочий ход может осуществляться лишь в том случае, если оба рабочих нажмут на соответствующие кнопки.

Гибка в домашних условиях

Для придания металлу нужной формы наличие сложного и дорогостоящего оборудования совсем необязательно. Если толщина стали сравнительно небольшая (до 3 миллиметров) и в ней содержится немного углерода, то из нее можно получить изделие сложной формы и в домашней мастерской. В качестве станка для гибки металла можно использовать обыкновенные слесарные тиски с молотком, а для завивки спиралей из прутка или тонкой полосы пользуются так называемой улиткой. Конструкция улитки не отличается сложностью. Ее можно изготовить самостоятельно.

Технология гибки листового металла