Правила гибки металла: минимизация процента брака

Соблюдение правил гибки металла позволяет минимизировать процент брака на производстве и исключить возможность возникновения несчастных случаев. Для каждого типа металлической заготовки применяются свои правила гибки. Выбор метода зависит от способа обработки, состава, формы изделия и т. д.

При ручной гибке правила допускают определенную погрешность при изготовлении деталей. Чем выше процент автоматизации на производстве, тем требования жестче, а результат, соответственно, точнее.

Ключевые характеристики гибки металла

Под гибкой понимают такую обработку металлов, в процессе которой из-за оказываемого на заготовку давления меняется ее продольная ось.

Гибка бывает нескольких видов:

• П-образная (двухугловая);
• М-образная (одноугловая).
• многоугловая.

Гибка металлов осуществляется несколькими способами:

• При свободной гибке не требуется фиксации центра симметрии детали, сгибание осуществляется за счет нажима рабочего инструмента (пуансона) на поверхность обрабатываемой заготовки. На форму готовой детали влияет конфигурация пуансона.
• В процессе гибки калибрующим ударом обрабатываемую деталь помещают в матрицу. От ее конфигурации зависит форма готового изделия.
• С помощью роликовых матриц, в которых рабочий инструмент поворачивается, формируя конфигурацию детали.

Отличительной чертой гибки является значительная разница в сетке макроструктуры, которая зависит от направления сгибания. Этот нюанс необходимо учитывать при работе с металлами и сплавами небольшой и средней пластичности, поскольку при совпадении направления волокон и оси деформации заготовки в процессе штамповки вероятность ее разрушения минимальна. Если направления не совпадают, частицы металла могут расслаиваться, приводя к возникновению неисправимых дефектов.

Согласно правилам гибки металла до начала обработки требуется:

• сравнить предельный радиус гиба с фактической толщиной детали;
• уточнить направление волокон металла;
• выяснить, каков предел текучести материала заготовки;
• уточнить, насколько допустимо отклонение конфигурации готовой детали.

Уточнение перечисленных данных необходимо при работе с тонколистовыми металлами. Правила гибки труб и ряда разновидностей профильных металлов (кругов, шестигранников, уголков и т. д.) требуют уточнения допустимой относительной деформации готовой детали.

Гибка металлов не является энергоемкой штамповочной операцией. В процессе обработки не требуется приложения большого усилия, при выборе оборудования следует ориентироваться на такие параметры, как длина рабочей зоны и скорость перемещения деформирующего инструмента. Выполнять гибку тонколистовых металлов зачастую можно при помощи ручных станков – профилегибов, трубогибов и др.

Правила гибки металла и специфика его деформации требует использования станков с пониженным числом ходов. В связи с этим более предпочтительными являются не гидравлические, а механические кривошипные прессы. Например, профилирование относится к одному из видов автоматизированной неглубокой гибки.

Основные правила гибки металла

Правила гибки листовых и полосовых металлов требуют точного расположения разметочной риски в тисках. Риска должна находиться на том же уровне, что и губки тисков в сторону изгиба, перекосы недопустимы. Заготовки из полосового металла толще 3 мм изгибают исключительно в сторону неподвижной губки.

В соответствии с правилами, прежде чем приступать к гибке заготовок из полос и прутков (уголков, различной формы скоб, крючков, колец и пр.), требуется предварительный расчет длины деталей и общей длины развертки элементов. В процессе разметки следует отмечать места гиба, пользуясь при необходимости мерными оправками.

Массовое производство деталей типа скоб требует использования оправок, соответствующих размерам деталей, поэтому необходимость в текущей разметке области изгиба отсутствует.

Правила гибки листового и полосового металла с использованием необходимых приспособлений требует работы в соответствии с прилагаемой инструкцией по эксплуатации.

Независимо от используемой технологии гибки газовых или водопроводных труб, шов должен быть на внутренней стороне изгиба.

Правила гибки металла вручную

Для работы с небольшими по размеру деталями используют тиски. Заготовку с вкладышем или оправкой, в точности повторяющими форму изгибаемого элемента, фиксируют в тисках, а затем ударами молотка огибают по вкладышу. Если необходимо выполнить гибку детали сложной конфигурации и после первоначальной операции невозможно зафиксировать деталь тисками, используются вставки.

Во избежание повреждения заготовок из-за рифленой поверхности тисков, пользуются нагубниками – уголками, изготовленными из мягких материалов (мягкой стали, латуни). При работе с заготовками, которые невозможно зафиксировать между губками, в тиски вставляют оправку или вкладыш и уже по ним изгибают деталь.

При необходимости обработки единичных заготовок больших размеров их размещают на плитах и огибают по краям плит. Таким образом работают, например, с деталями из листового металла.

Для оптимизации работы с партией таких деталей изготавливается специальное гибочное приспособление.

• Гибка труб.

В соответствии с правилами гибки металла, работа со стальными трубами, диаметр которых составляет 10–30 мм, осуществляется в холодном состоянии. Во избежание образования в процессе обработки складок в сжатой области трубы, в нее засыпают наполнитель (для этой цели используется мелкий сухой песок). Делают это следующим образом: на один из концов трубы устанавливают деревянную заглушку, внутрь засыпают песок, после уплотнения наполнителя второй конец трубы также закрывают заглушкой.

Согласно правилам гибки металлов, для работы с трубами требуются специальные трубогибочные приспособления, в основании которых неподвижно крепится шаблон или ролик. Радиус гибки зависит от радиуса ролика. Второй ролик – изгибающий – крепится к рычагу, поворачивающемуся вокруг оси неподвижного элемента оборудования. На роликах располагаются желобки, размеры которых соответствуют размерам трубы.

Трубу размещают между роликами и фиксируют при помощи скобы. В процессе обработки рычаг поворачивается, в результате чего происходит гибка трубы подвижным роликом по неподвижному на требуемый угол.

Правила безопасности при гибке металла

Правила безопасности при работе с заготовками на листоправильном оборудовании требуют перед началом обработки проверки заземления и исправности ограждающих элементов. Для контроля функционирования пусковых и выключающих устройств необходимо несколько раз запустить станок вхолостую и выключить его.

При правке заготовок с вырезами (окнами) детали подаются за край, а не за вырезы во избежание травмирования мастера, поскольку существует риск затягивания рук в станок. В целях минимизации опасности получения травм при работе необходимо использовать брезентовые рукавицы.

Правила гибки металлов на гибочных станках с ручным приводом требуют предварительной проверки состояния следующих элементов оборудования:

• гибочных линеек;
• траверсов;
• винтового прижима.

Запрещена гибка металла с большей толщиной, чем указано в технической документации к оборудованию.

Обработка металлических изделий на гибочных прессах и профилегибочных установках требует следующих предварительных действий:

• обязательного ознакомления с инструкциями, регламентирующими технику безопасности;
• проверки состояния заземления;
• осмотра ограждений, пусковых и выключающих элементов;
• проверки правильности размещения штампов и роликов.

Правка и гибка выполняются с помощью молотка, тщательно закрепленного на ручке. Боек молотка следует проверить на предмет отсутствия трещин, забоин и заусенцев. Насадка молотка на ручку также нуждается в периодической проверке.

Обрезки металла собираются и складируются в специальную тару – это необходимо для минимизации риска травмирования (порезов) ног и рук мастера.

Для очистки листов металла используются сначала металлические щетки, затем ветошь.

Правка выполняется с использованием надежных подкладок, не допускающих скольжения заготовок при ударе.

Рабочие для удержания заготовки должны пользоваться при правке кузнечными клещами.

На одной из заглушек, устанавливаемых на трубу, перед засыпкой песка делается отверстие, через которое будут выходить газы. В противном случае существует вероятность разрыва трубы.

Гибка горячих труб требует использования рукавиц, чтобы не допустить ожогов рук.

Правила безопасности при гибке металла требуют также:

• надежной фиксации заготовок в слесарных тисках;
• использования исправного оборудования;
• размещения оправки и инструментов как можно дальше от края верстака;
• расположения левой руки не вблизи места сгиба при работе с проволокой;
• аккуратного выполнения гибки во избежание травмирования пальцев рук;
• использования рукавиц и застегнутых халатов.

Дефекты, возникающие при нарушении правил гибки металла

Основными изъянами, возникающими при несоблюдении правил гибки металла, являются:

• утяжина в зоне изгиба;
• трещины;
• складки;
• неточности размера и формы деталей.

• Утяжина.

Из-за данного дефекта искажается форма детали и снижается ее прочность. Для ликвидации недостатка предварительно набирается металл в месте изгиба либо высаживается заготовка в процессе обработки.

• Трещины.

Они появляются на участке изгиба с внешней стороны заготовки, чаще всего при обработке низкопластичного металла (в холодном или подстывшем состоянии). При гибке, к примеру, холодной дюралюминиевой заготовки не только образуются трещины, но и возможно полное разрушение металла.

Соответствие требованиям важно для заготовок, выполненных из высокоуглеродистых, легированных сталей, сплавов. Правила гибки металла требуют выбора подходящего режима обработки, т. е. оптимальной температуры, схемы обработки, минимального радиуса изгиба, последовательности переходов и т. п.

• Складки.

В случае обработки изделий с большим радиусом изгиба, необходимо минимизировать риск появления складок, концентрирующих напряжение и отрицательно воздействующих на прочность деталей.

• Неточность геометрии.

Причиной возникновения данного дефекта являются ошибки при определении длины (объема) исходной заготовки. Недочет приводит к тому, что деталь получается большей либо меньшей длины, чем необходимо.

Неточность формы может быть вызвана неправильно подобранными переходами гибки, плохой подготовкой заготовки, неверным выбором инструментов или способа обработки, недостаточным опытом мастера.

Правила гибки металла при дефектах и трудностях обработки

При работе с малопластичными сталями (с содержанием углерода более 0,5 %) сложности возникают из-за пружинения, которое приводит к тому, что конфигурация готовой детали не соответствует чертежу. Пружинение является основной проблемой, которую следует учитывать при определении технологического процесса гибки.

Суть явления заключается в упругом последействии материала, несмотря на снятие рабочей нагрузки. Результатом является искажение формы заготовки (фактический угол пружинения может достигать 12–150°), дефект отрицательно влияет на точность сопряжения готовой детали со смежной.

Ликвидация или уменьшение пружинения возможны следующими приемами:

• Компенсацией угла пружинения за счет соответствующего изменения настройки рабочей части пуансона и матрицы. Чтобы способ был эффективным, необходимо знать марку металла/сплава либо характеристики его прочности, в т. ч. предел временного сопротивления. В ряде случаев возникает необходимость в проведении технологических проб на загиб. Так, выяснив, что угол пружинения равен 100°, следует увеличить рабочую кромку пуансона на аналогичный угол.
• Изменением рабочего профиля матрицы, что приводит к постоянному контакту заготовки по всей деформируемой длине с активным рабочим инструментом. Это достигается за счет технологических поднутрений или выемок (при возможности) в матрице.
• Повышением пластичности металла путем его отжига до начала штамповки. Высокоуглеродистые стали отжигаются при температуре от +570 °С до +6 000 °С, низкоуглеродистые – при +180–2 000 °С.
• Гибкой в горячем состоянии, поскольку при повышении температуры металла улучшаются его пластические характеристики. Однако в этом случае необходимо дополнительно очистить и поверхность заготовки, и рабочую плоскость матрицы от окалины после каждого хода пуансона.

При соблюдении правил гибки металла получаются высококачественные изделия, а также минимизируется риск причинения вреда здоровью мастеру, работающему с заготовками.