Виды гибки металла и области их применения

Разнообразные виды гибки металла используются в тех случаях, когда обработать или изготовить изделия при помощи обычных тисков попросту невозможно. К примеру, трубу маленького диаметра можно согнуть, но для больших такой метод не сработает. Гибка металла позволяет сделать это без деформаций и повреждений материала, при этом с сохранением требуемого радиуса кривизны.

Существует ручная и автоматизированная гибка металла. Однако есть и иные виды, выбор которых определяется не только типом металлической заготовки, но и техзаданием. У каждого типа свои нюансы и особенности, которые стоит знать перед выбором и началом работы.

Суть любого вида гибки металла

В процессе гибки на листовой металл воздействуют определенным образом, придавая ему нужную форму в соответствии с чертежами. Эта слесарная операция не требует дополнительной сварки или других способов соединения деталей, изменяющих структуру металла и уменьшающих его прочностные характеристики и срок службы. Во время гибки наружные слои металла растягиваются, а внутренние – сжимаются.

Суть этого способа обработки материала заключается в изгибании листа на заранее определенный угол. Заготовка в процессе деформируется, при этом на степень деформации влияет толщина металла, угол изгиба, хрупкость материала и скорость изгибания.

Для операции гибки используют специальное оборудование, с помощью которого производится необходимая обработка заготовки, при этом готовое изделие не имеет дефектов. Неправильная гибка приводит к образованию множества микротрещин, ослаблению материала в зоне гиба, и, как следствие, к вероятности разлома детали в этом месте.

Существуют различные виды гибки металла в зависимости от толщины обрабатываемых металлических листов. Необходимо, чтобы напряжение изгиба было выше предела упругости. Для того, чтобы готовая деталь после снятия нагрузки, испытываемой в процессе гибки, сохраняла заданную форму, деформация должна быть пластической.

Если в процессе обработки используют сварку, то со временем в свариваемой области возникает коррозия, которую невозможно полностью предотвратить даже при помощи специальных защитных покрытий. При гибке металлическая конструкция остается цельной, что защищает ее от коррозионных проявлений.

Не все заготовки могут обрабатываться посредством использования разных видов гибки металла в тисках и на другом оборудовании. Предварительному выяснению подлежат следующие моменты:

• величина максимального радиуса гиба, его сравнение с фактической толщиной обрабатываемой детали;
• направление волокон прокатки;
• начальное значение предела текучести металла;
• возможные отклонения формы готовой детали после обработки.

Эти данные необходимо учитывать при работе с тонколистовыми заготовками. При обработке труб и отдельных видов профильного металлопроката (круга, шестигранника, уголка и т. п.) учету подлежит также допустимая относительная деформация заготовки после гибки.

Основные способы и виды гибки металлов

Выделяют два вида гибки металлов в зависимости от ориентирования заготовки:

1. Продольная, при которой металл только изгибают.
2. Поперечная (например, отгибают борта, перегибают, высаживают заготовки и т. д.), при которой металл также осаживают и вытягивают.

Нагревание заготовок большой площади повышает вероятность появления кривизны по сферической и винтовой поверхностям. При работе с холодными деталями она не образуется благодаря тому, что металл пружинит, препятствуя появлению кривизны.

Для поперечной гибки металл всегда нагревают. Кромки прямых листов (заготовки судовых корпусов) изгибаются в холодном состоянии без осаживания на специальных станках или прессах.

Если необходима обработка кромок и образование отверстий, заготовка изгибается в горячем виде, т. к. при нагревании меняется расстояние между отверстиями, а кромки в процессе вытягивания или осаживания теряют правильные очертания.

При использовании такого вида гибки металла, как холодная, в первую очередь обрабатывают кромки, далее проделывают отверстия, после этого сгибают.

В зависимости от того, каким будет контур готового изделия, выделяют несколько видов гибки листового металла:

• одноугловую или V -образную;
• дуговую или U-образную;
• многоугловую;
• криволинейную;
• позволяющую получать изделия типа труб.

Перечисленные виды обработки выполняются путем:

1. Свободной гибки, которая не требует фиксации центра симметрии детали. В процессе обработки рабочий инструмент – пуансон – воздействует на заготовку, итоговая форма которой зависит от конфигурации пуансона.
2. Гибки калибрующим ударом, в процессе которой деталь располагают в матрице, определяющей конечную форму изделия.

В роликовых матрицах ось заготовки формируется в процессе поворота подвижной части рабочего инструмента.

Гибка обладает характерной особенностью – сетка макроструктуры различается и зависит от направления изгиба. При работе с мало- и среднепластичными металлами и сплавами направление волокон имеет существенное значение. При его совпадении с направлением перемещения оси заготовки вероятность разрушения в процессе обработки минимальна. Иначе существует риск расслаивания частиц в определенных объемах детали, что считается неисправимым дефектом.

Виды гибки металлов также выделяют в зависимости от исходной заготовки:

• Листовая гибка.

Гибочные операции выполняются не только в отношении листовых металлов. Изготовление различных металлоконструкций может потребовать использования гнутых труб или профиля.

Радиусная обработка листового металла требует выбора правильного линейного размера заготовки. Существенное значение для проектировщика имеют размеры детали, так как длина обрабатываемой заготовки должна несколько превышать длину готового изделия. Такое требование обусловлено спецификой гибочной операции. В процессе изменения положения частей металлического листа относительно друг друга происходит сжимание внутренних слоев металла и вытягивание наружных. Следовательно, перед радиусной гибкой требуется тщательный просчет геометрических параметров обрабатываемой детали.

Чтобы рассчитать радиус изгиба, подойдут данные специальных таблиц, размещаемые в различных инженерных справочниках.

• Гибка труб.

Изгибание труб производится согласно требованиям технической документации. Различают следующие виды гибки металлов:

• ручной;
• механизированный.

Гнутые трубы используют при изготовлении ограждений и перил в жилых домах, помещениях производственного или бытового назначения.

В большинстве случаев трубы зашивают по радиусу, формируя частичный или полный изгиб конструкции, не зависящий от формы и размера сечения. В процессе обработки полого профиля заготовка подвергается воздействию нескольких сил, одна из них действует на поверхность внутренней стенки, вторая – на внешнюю сторону детали.

В процессе изгибания труб есть вероятность деформирования заготовки при взаимодействии сил, действующих на внешнюю и внутреннюю поверхности. Это может стать причиной потери соосности. Если пренебречь рядом технологических требований, существует риск разрыва трубы. Неравномерный изгиб может привести к появлению складок в области сгиба. Это обусловлено воздействием тангенциальных сил, появляющихся при деформации трубы.

Чтобы снизить вероятность возникновения подобных дефектов, в определенных случаях используют разные виды гибки металлов: холодную и горячую. К первой технологии прибегают при работе с трубами небольшого диаметра. Однако при этом важно выяснить минимально допустимый радиус гиба, проходящий по осевой линии.

Следует отметить, что локальный нагрев места изгиба способен создать более комфортные условия для обработки заготовки. Нагретый металл обладает большей пластичностью, которой достаточно для того, чтобы выполнить необходимую деформацию. Такой вид обработки, как горячая гибка, используется при работе с трубами большого диаметра.

• Гибка профильного металлопроката.

Из-за более высокого значения момента сопротивления профильный металлопрокат невозможно изгибать при помощи традиционных видов гибки. В связи с этим обработка выполняется при помощи оборудования ротационного действия. Преимущество таких станков по сравнению с теми, что используются для работы с листовыми материалами, заключается в не одновременном, а последовательном приложении усилия к поверхности обрабатываемого профиля. Это приводит к снижению гибочного усилия, а также к сокращению крутящего момента электродвигателя.

Если предполагается работа с заготовками небольшого размера, достаточно использовать оборудование с ручным приводом. Поскольку в процессе обработки используется последовательная схема, то одновременно выполняется не только деформация, но и правка заготовки, благодаря чему в металле снимаются внутренние напряжения.

Существует несколько видов правильно-гибочных станков в зависимости от числа рабочих валков, которых может быть три или четыре. Валки могут располагаться симметрично или асимметрично. Параметры изгиба деталей регулируются путем соответствующего изменения положения оси приводного валка, а также диаметра и профиля рабочей части.

Хотя автоматизация процесса гибки при помощи валковых машин несколько сложна, конструктивно оборудование простое и неэнергоемкое. Кроме того, работа с такими станками не требует использования дополнительных инструментов – штампов.

Подобный принцип применяется также при изготовлении станков для гибки труб. Разница заключается в оправке, размещаемой внутри обрабатываемой трубы и препятствующей дополнительной деформации профиля заготовки при гибке.

Области применения различных видов гибки металлов

Разные виды гибки металла применяют на небольших предприятиях, а также в быту, когда требуется изготовление профилей разных размеров, сборных перегородок, корпусных изделий, уголков, швеллеров, откосов, водосточных желобов, металлических каркасов, подвесных строительных систем и др.

Гибка труб также выполняется как в промышленных масштабах, так и в быту. В ряде случаев конфигурация их соединений бывает сложной. Чтобы уменьшить количество используемых элементов и резьбовых соединений, трубам придается определенная форма, для чего их изгибают под нужным углом. Таким образом получают канализационные, водопроводные и газовые трубы нужной конфигурации с минимальными расходами, при этом внутри сетей обеспечивается минимальное сопротивление.

Станки для разных видов гибки листового металла используются для работы со сталями, медью, алюминием, а также заготовками, имеющими цинковое или лакокрасочное покрытие. Благодаря мобильности оборудования многие виды работ можно выполнять непосредственно на объектах, что позволяет экономить время и средства, необходимые для транспортировки готовых деталей.

С помощью современных видов гибки металлов можно работать с нестандартными по форме заготовками. Наибольшего внимания требуют:

• тонкие листы и ленты (из-за высокой вероятности повреждения заготовки при неправильном расчете нагрузки);
• толстые и прочные заготовки (при неправильном расчете существует вероятность одностороннего разрыва металла);
• детали, имеющие разную толщину или показатели прочности на месте изгиба (гибка при в этом производится в несколько этапов).

Особый подход требуется также при обработке профиля, уголков и других аналогичных заготовок.