Из этого материала вы узнаете:
- Зачем гнут листовой металл по радиусу
- Какова технология гибки листового металла: особенности и классификация
- Этапы и последовательность действий
- Расчет минимального радиуса при гибке листового металла
- Минимальный радиус гибки листового металла
- Преимущества использования станков с ЧПУ
Знать допустимые радиусы гибки листового металла нужно всем, кто собирается использовать именно этот способ обработки материала. Потому что без точных значений и грамотного расчета можно испортить любые заготовки.
В данной статье расскажем о технологии гибки листового металла, особенностях данного типа обработки, способах и применяемых методах. Особое внимание будет уделено минимальному радиусу гибки металлического листа и методологии расчета.
Зачем гнут листовой металл по радиусу
Для придания заготовке необходимой формы, учитывающей ее рельефную модификацию (в т. ч. углы и скругления) принято использовать радиусную гибку листового металла. Это упорядоченный процесс, поэтому, когда требуется использование сразу нескольких гибов, каждый элемент обрабатывается последовательно до тех пор, пока не будет достигнута нужная конфигурация.
Такая технология применяется для придания формы:
- листовым профилям;
- уличным карнизам и козырькам;
- подвесным элементам фасада зданий;
- металлическим комплектующим мебели;
- декоративным элементам интерьера и т. д.
Сферические, цилиндрические и конусовидные детали, выполненные из гнутого листового металла или металлопрофиля, пользуются большим спросом в котельном производстве.
Гибка по радиусу может потребоваться в бытовых строительных и ремонтных работах, например, при проведении труб. Не стоит пытаться проделать такую операцию в домашних условиях – для этого нужен специальный станок. Благодаря современным технологиям можно подобрать оптимальные параметры работы с заготовками разного состава листового металла, толщины и формы. Радиус изгиба получается точным и качественным, а материал при этом не теряет свои прочностные характеристики.
Рекомендуем статьи по металлообработке
Разумеется, существуют и другие способы придания листам нужной конфигурации радиуса: сварка, клепка или резка. Но гибка имеет перед ними целый ряд преимуществ:
- отсутствие швов и стыковки, что гарантирует естественную прочность металла;
- стойкость к окислению, коррозии и др. благодаря целостной структуре листовой заготовки;
- экономичность и отсутствие производственных отходов;
- сохранение эстетичности исходника.
Существует несколько видов радиусной гибки листового металла, которые подбираются индивидуально в каждом случае (в зависимости от технических характеристик исходника и особенностей желаемого результата). Остановимся подробней на каждом из них.
Технология гибки листового металла: особенности и классификация
Технология гибки, в зависимости от требуемой модификации листового металла, включает в себя следующие виды:
- Одноугловая (V-образная) – считается наиболее простой. Под воздействием силы гиба верхняя поверхность заготовки сжимается, а нижняя – прилегает к стенкам механизма и растягивается. Таким образом достигается нужный радиус.
- Двухугловая (П-образная) – выполняется схожим образом за исключением количества этапов обработки.
- Многоугловая гибка.
- Радиусная гибка листового металла (закатка) – позволяет получить плавный изгиб. Применяется для создания петель, хомутов и т. д.
Такая технология обработки заготовок не требует колоссального усилия, поэтому предварительного нагрева материала не требуется.
Горячая гибка по радиусу применяется лишь для толстых листовых заготовок (12–16 мм), а также малопластичных металлов. К последним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали и их сплавы.
Такой способ обработки листового материала часто применяют в комплексе с другими операциями, например, резкой, вырубкой или пробивкой. В результате получаются сложные объемные изделия из металла. Для их изготовления прибегают к штампам, которые можно использовать в нескольких переходах.
С точки зрения пространственного позиционирования существует два способа гибки по радиусу:
- Продольная – при этом используется холодная технология работ, что не позволяет обрабатывать толстые листовые заготовки.
- Поперечная – включает в себя несколько этапов: в первую очередь загибаются кромки металлической детали, затем она нагревается. После начинаются непосредственно производственные операции: гибка, осаживание и вытяжка.
Для радиусной гибки листового металла требуется специализированный ручной или промышленный станок. Его конструкция модифицируется в зависимости от требуемой формы изделия.
Работа в холодной технике требует соблюдения оптимального соотношения радиуса изгиба, толщины металла и размера самого листа. Отступление от предельного значения чревато потерей прочностных характеристик заготовки, возможностью появления повреждений.
Придание радиусной формы заготовке под воздействием высоких температур способно изменить структуру материала. Так, во время охлаждения после нагрева связи между молекулами в листе металла становятся более тесными и упорядоченными, что способствует увеличению его твердости, прочности и упругости. Кроме того, в этот момент сокращается удлинение при разрыве. Пластичность материала изменяется мало.
Не рекомендовано активное тепловое воздействие на металл. Если температура близка к температуре плавления листового материала, то его физические свойства резко ухудшаются – получается пережог. Он сопровождается окислением и обезуглероживанием поверхности. Длительный перегрев является причиной образования крупнозернистой структуры материала.
Со стороны процесс гибки металлического профиля по радиусу кажется простым, но это не значит, что он оказывает несущественное воздействие на структуру материала. Во время воздействия в ней возникает напряжение. Сначала оно упругое, а затем приобретает пластический характер. Важно определить баланс этих напряжений и изменений, часто это бывает сложно.
Во время гибки листа по радиусу деформация происходит неравномерно. Так, она более заметна в самих углах и практически неощутима у края пластины. Особенностью работы с тонкими металлическими листами является то, что их верхняя часть под воздействием гиба сжимается, а нижняя – растягивается.
Пространство между ними принято называть нейтральным слоем. Точное определение этого промежутка является одним из необходимых условий выполнения качественного изгиба радиуса.
Для квалифицированной закатки важно знать некоторые особенности процедуры:
- В структуре металлической пластины находятся направленные волокна. Чтобы во время ее обработки не нарушилась целостность материала, лист необходимо расположить поперек волокон или под углом 45° к ним.
- Для каждого листового металла необходимо предварительно определить предел текучести. Его нарушение чревато разрывами.
- В месте воздействия гиба происходит ряд деформаций пластины: нейтральный слой, находящийся в середине листа или в центре его тяжести, смещается в сторону меньшего радиуса; происходит изменение в поперечном сечении; уменьшается толщина материала.
Работа с мелкогабаритными заготовками требует большого мастерства. Важно учитывать, что:
- чем меньше радиус гибки листового металла, тем больше площадь его деформации;
- при большом радиусе изменения затрагивают не всю пластину.
Особенности выполнения работы такого типа важно учитывать при организации процесса штамповки заготовок.
Этапы и последовательность действий
Закатка происходит в несколько упорядоченных этапов и включает следующее:
- Анализ требуемой конфигурации изделия.
- Расчет усилия гиба и технология выполнения работ.
- Подбор наконечника гиба, настройка оборудования.
- Разработка схемы исходника.
- Расчет переходов гибки.
- Проектирование оснастки технологического процесса.
Соотношение характеристик исходной листовой заготовки и желаемого изделия необходимо для анализа реалистичности штамповки по радиусу в соответствии с приведенным чертежом.
Перед тем как приступить к приданию заготовке требуемой формы, важно определить ее угол пружинения, минимальный угол и радиус гибки.
Расчет минимального радиуса при гибке листового металла
Диаметр окружности нейтрального слоя (D0), который расположен в центре металлического листа длиной L и толщиной S в случае гибки его в барабан, рассчитывается по следующей формуле:
Если толщина стенок металлического барабана равна S, то внутренний диаметр изделия (D) вычисляется таким образом:
Формула вычисления внешнего диаметра (D1) следующая:
Таким образом, разность длины окружности может быть вычислена по формуле:
Следовательно, отношение 2πS/πD должно быть не более 0,05.
На основании того, что 2πS/πD ≤ 0,05 получается, что D ≥ 2S/0,05 = 40S, т. е. для сохранения прочностных качеств листа минимальный внутренний диаметр его гибки должен превышать его толщину в 40 раз, а радиус – в 20 раз. Например, из пластины толщиной 10 мм можно изготовить цилиндр с минимальным внутренним диаметром 40 мм.
Минимальный радиус гибки листового металла: таблицы
Мы уже не раз упоминали о важности определения минимально допустимого радиуса для того или иного листового материала до начала гибки. Особое значение это имеет при работе в холодной технике. Игнорирование этих параметров способно привести к порче заготовки.
В таблице 1 приведены минимально допустимые показатели радиуса гибки листового металла по ГОСТу (R) в зависимости от толщины пластины (S) и ее состава.
Длина участка, подвергнутого гибке на угол α, вычисляется следующим образом:
- A – длина линии гибки листовой пластины;
- R –радиус внутренней поверхности гиба металла;
- К – коэффициент положения нейтрального слоя при гибе;
- S – толщина металлического листа, мм.
Важно знать, что минимальный радиус гибки листового металла (в т. ч. из стали) при работе в холодной технике устанавливается в соответствии с показателем деформации крайних волокон. Его используют только в случае острой производственной необходимости. В стандартных ситуациях этот параметр устанавливают выше минимального.
Коэффициент положения нейтрального слоя при гибке металла (мм):
Радиусы гибки листовой стали в зависимости от угла сгиба заготовки
Пояснения к таблицам:
- S – толщина пластины;
- R – радиус сгиба металла, допустимый без особых технических требований;
- Rc – радиус сгиба при работе с притупленными кромками и без заусениц;
- Rп – радиус сгиба металла при работе с притупленными кромками и без заусениц, включая случаи, когда линия перегиба расположена перпендикулярно направлению металлических волокон.
Преимущества использования станков с ЧПУ
Современное производство предъявляет максимальное требование к качеству изделий. Кроме того, большая скорость их производства является немаловажным фактором при выборе исполнителя. Таким образом, увеличивается спрос на высокоточные аппараты, в которых автоматизированы практически все процессы, где нет необходимости ручного вычисления параметров сгиба и проведения множества тестов.
Станок для радиусной гибки листового металла с системой ЧПУ отличается не только высокой точностью обработки, но и внушительной производительностью. С помощью пневматического привода он способен придавать нужную конфигурацию даже тонким листам.
Вероятность брака в агрегатах с ЧПУ существенно ниже, чем в схожих аппаратах механического типа, именно благодаря автоматизации процессов. Специальная программа следит за показателями всех датчиков и управляет механизмами.
Читайте также: Гибка алюминиевой трубы
Для смены пуансонов или матриц не требуется прилагать физических усилий.
Механизм пресса включает в себя следующие составляющие:
- гидравлические приводы;
- инструмент для гибки пластин;
- направляющие для точного позиционирования рабочего инструмента;
- сервомоторы, обеспечивающие работу агрегата;
- станина, гарантирующая устойчивость листогибного станка;
Помимо механических элементов, в аппаратах с ЧПУ предусмотрен комплекс защиты мастера от производственных травм. Он включает:
- индикатор гибки, благодаря которому легко контролировать процесс;
- стальной щиток, ограждающий мастера от заготовки;
- позиционирование детали на рабочей поверхности с помощью электроники;
- электронные датчики, сопровождающие работу оборудования в каждый конкретный момент.
Настройка оборудования с ЧПУ происходит при помощи специальной компьютерной программы, в которую достаточно внести необходимые данные. Наладив работу один раз, можно длительное время пользоваться выбранным режимом или добавить еще несколько. То, как много параметров будет внесено в систему, зависит от объема памяти устройства.
Аппараты такого типа часто применяют в следующих случаях:
- в промышленном производстве (для создания защитных экранов, профильных деталей, корпусов, щитков и т. д.);
- в энергетической промышленности (для корпусов трансформаторов, распределительных щитков, крепежей и др.);
- в машиностроении (для корпусной оснастки автомобилей и спецтехники);
- изготовление скругленных элементов кровли, желобов, снегоуловителей, оконных профилей, ограждений и пр.;
- в мебельном производстве (фурнитура, скамейки, корпуса огнеупорных шкафчиков);
- в производстве бытовой техники.
Программное обеспечение в станках для радиусной гибки листового металла с ЧПУ позволяет полностью автоматизировать работу, сокращая время на переналадку оборудования. Наличие системы датчиков и контролеров помогает отслеживать детали процесса в реальном времени, минимизировать погрешности. Возможность компенсации нагрузки позволяет сделать производство более энергоэффективным.
