Гибка деталей из листового металла: ее преимущества перед другими процессами металлообработки

Основные трудности при гибке деталей из листового металла

Сложности изменения формы малопластичных сталей во многом связаны с явлением пружинения. Это является проблемой всего процесса деформации, проявляющейся в отклонении конфигурации готовой детали от требований чертежа.

Сущность данного явления в упругом последействии материала после того, как рабочая нагрузка удалена. Происходит искажение заготовки, иногда достигающее 15°. Такая деталь в будущем не сможет быть качественно сопряжена со смежным изделием.

Можно уменьшить последствия пружинения, если пользоваться следующими приемами:

1. Компенсировать угол пружинения посредством изменения параметров рабочей части пуансона и матрицы. Этим методом можно пользоваться, когда вы точно знаете марку обрабатываемого материала или его прочностные характеристики.

   Основным параметром является предел временного сопротивления. Иногда даже выполняют технологическую пробу на загиб. В результате производят соответствующую корректировку рабочей части. К примеру, при угле пружинения, равном 120°, необходимо увеличить на такой же угол рабочую кромку пуансона.

2. Можно изменить рабочий профиль матрицы так, чтобы гибка заготовки по всей длине зоны воздействия происходила при непосредственном контакте с активным рабочим инструментом. Это делается посредством поднутрения или выемки в поверхности матрицы.
3. Можно повысить пластичность материала. Для этих целей делают отжиг, предваряющий штамповку. Отжиг необходимо производить при температуре 570… 600 °С, если обрабатывается высокоуглеродистая сталь. Температуры 180… 200 °С достаточно для обработки низкоуглеродистых соединений.

   

4. Гибка «по горячему» также может помочь, если металл достаточно пластичен. Хотя в таком случае понадобится дополнительная очистка поверхности детали. При этом после каждого прохода пуансона потребуется очищать рабочую поверхность матрицы от частиц окалины.

Выбор технологического процесса для гибки деталей из листового металла

В зависимости от необходимой формы и размера детали, объема серии, точности изготовления и наличия оборудования подбирается оптимальный технологический процесс.

Крупные по размеру и сложные по форме детали изготавливаются путем нескольких переходов. Чтобы снизить трудоемкость, можно выполнять переходы за одну операцию. С этой целью используются многоручьевые штампы.

Одноручьевой штамп подходит для изготовления деталей с несколькими гнутыми участками, но одинаковыми радиусами и углами. Выполняется несколько переходов, после каждого из которых заготовка переставляется под пуансон следующим обрабатываемым участком.

Высокая стоимость сложных штампов обуславливает их применение только в том случае, когда необходимо сделать большую партию деталей.

Иногда повышаются требования к точности изделия. В таком случае необходимо усложнить технологический процесс. Так, более высокой точности можно достигнуть, если использовать однопереходную гибку, а не многопереходную. Следует учитывать, что для работы с одним переходом необходимо прикладывать большее усилие.

Гибка деталей из листового металла «на холодную» чаще всего осуществляется при обработке полосового, круглого или профильного проката, если необходимо получить большой радиус. Фактор пружинения не позволяет достичь высокой точности изготовления детали холодным способом.

Появляется необходимость корректировки формы и размера рабочей поверхности штампа. Сгибание в одном и том же штампе разных по толщине заготовок может привести к разбросу значений угла. Также на эту величину влияет неравномерность прочностных свойств материала.

Более низкая производительность отмечается у горячего способа обработки материала. Его используют для изготовления деталей с небольшим радиусом изгиба или для обработки металла с малой пластичностью. Этот способ позволяет достичь более высокой точности изделия. Обработка «по горячему» успешно применяется, когда усилий пресса для холодной гибки недостаточно.

Как выбрать компанию, занимающуюся гибкой деталей из листового металла на заказ

Если вы профессионально занимаетесь изготовлением металлических изделий или ваши интересы лежат в этой области, то, вероятно, вы изучали возможные фирмы-кандидаты на партнерство или экспорт продукции. Чтобы грамотно оценить компанию, предоставляющую услуги гибки деталей из листового металла, необходимо предпринять ряд действий:

1. Провести исследование.

Полноценное исследование нескольких организаций, занимающихся обработкой листового материала, позволит принять правильное решение. Обязательно изучите историю компании, опыт работы в данной отрасли и отзывы о ней. Это можно сделать, проанализировав информацию из Интернета.

Вы должны взвесить все достоинства и недостатки каждой компании, ведь есть те, кто работает очень давно в этой сфере, а есть и молодые развивающиеся фирмы, тоже заслуживающие внимания.

2. Узнать о списке услуг.

Тщательно изучите перечень услуг, предлагаемых производителем. Некоторые компании специализируются в узкой сфере, предлагая выполнить определенную операцию (гибку, резку или штамповку). Посмотрите образцы работ, проанализируйте ценовой диапазон. Соотнесите предлагаемые услуги с вашими потребностями.

3. Узнать о производимой продукции.

Выясните, какую продукцию выпускает данный производитель. Существуют организации, которые изготавливают клетчатые пластины, занимаются перфорированием листовых материалов или обрабатывают поверхность металлических изделий. Некоторые способны производить различные металлоконструкции по индивидуальным заказам клиента. Задумайтесь: возможно, более широкий спектр услуг будет больше соответствовать вашим потребностям.

4. Выяснить стоимость и сроки выполнения работ.

Если ваш выбор пал на определенную организацию, то попросите ее специалистов составить смету для какого-либо вашего проекта. На ее примере вы сможете убедиться, способна ли данная компания удовлетворить ваши запросы, соответствуют ли предлагаемые ею сроки и стоимость работ вашим ожиданиям.

Таким образом, вы сможете понять, подходит ли вам данная фирма для сотрудничества, и какие еще функции вы сможете на них возложить. Так, возможно, они способны не только выполнять гибку деталей из листового металла, но и доставлять произведенный товар в кратчайшие сроки.

Немного из истории металлообработки

Человек издавна занимался добычей и обработкой различных металлов. Еще в пятом тысячелетии до нашей эры люди, обнаружив самородки меди и попробовав в деле, смогли понять их преимущества перед простым камнем. Самые элементарные медные изделия оказались гораздо полезнее предметов, сделанных из камня.

Вокруг нас очень много объектов, сделанных из металла. И даже многие другие вещи, не имеющие непосредственно металлических деталей, созданы с помощью различных железных механизмов, станков и инструментов. Невозможно представить себе жизнь человечества без этого столь популярного и полезного материала. Его добыча и обработка оказали огромное влияние на развитие всех технологий нашего мира.

Среди современных технологий следует выделить гибку деталей из листового металла. Потребность в этом формировалась по мере развития процессов строительства и модернизации помещений. Постепенно появлялась необходимость создания высокотехнологичного оборудования, с помощью которого можно было бы делать качественные элементы отделки фасада, кровли, оконных и дверных проемов и т. п.

Листогиб стал тем современным оборудованием, которое на основе всех технологических инноваций позволяло эффективно обрабатывать листовой материал. Листогибочные станки широко используются в строительной и промышленной отрасли.

Высокоточное станочное оборудование позволяет изготавливать детали и строительные элементы заданной формы в необходимом количестве. Металлообрабатывающие станки стали появляться в конце XIX века. Совершенствование технологий способствовало непрерывному развитию сферы станкостроения.

Такие кованые гибочные станки могли приобрести лишь зажиточные горожане для личных нужд. В основном с их помощью строили собственное жилье. Крупные предприятия отдавали предпочтение сварным станкам. Эти изделия могли выдержать огромные нагрузки, поэтому больше подходили для работы в промышленных масштабах.

Современные листогибы значительно поменяли свой внешний вид и функциональность по сравнению с прошлыми веками. Сейчас высококачественное оборудование способно выполнять различные технологические операции, позволяющие изготавливать детали, отвечающие всем требованиям и параметрам производственных процессов.

Нижнее прессование

По этому способу гибку осуществляют путем прижимания листа металла к поверхности матрицы с помощью пуансона. Соответственно, на значение конечного угла получаемого изделия напрямую влияет угол матрицы. Радиус матрицы определяет, каким внутренним радиусом будет обладать скошенный лист.

По мере того как будет сжиматься внутренняя линия, придется прикладывать все больше усилий. С помощью нижнего прессования удастся добиться требуемой силы, ведь значение конечного угла устанавливается еще до проведения работ. Большее усилие способствует снижению пружинящего эффекта и достижению точных результатов.

Чтобы осуществить гибку деталей из листового металла по методу нижнего прессования, необходимо рассчитать, какую величину должно иметь отверстие матрицы V-образной формы.

Опытным путем выявлено, что значение внутреннего радиуса равно 1/6 ширины проема, поэтому для расчета нужно использовать следующее уравнение:

ir = V/6.

Оборудование для гибки толстого листового металла

Самым современным считается ротационное оборудование для обработки толстого листового металла. Благодаря ЧПУ и автоматическому режиму работы оператору не нужно вручную рассчитывать оптимальное усилие гиба.

В автоматическом режиме работают также станочные аппараты с поворотной балкой. Оператор располагает в станке один оцинкованный или обычный металлический лист, который затем изгибается в соответствии с заданными параметрами. Такими станками оснащают небольшие металлообрабатывающие предприятия.

Особенности холодной гибки деталей из листового металла

Холодной гибкой металла называют способ обработки листовой заготовки, когда форма изделию придается без воздействия температуры. Выделяют два метода деформации металла: ручной и механизированный. Первый является достаточно трудоемким и сложным процессом. Посредством второго гнуть деталь гораздо легче, поскольку действия выполняются при помощи специального станка.

Ручной способ может выглядеть так: заготовка зажимается тисками и деформируется при помощи плоскогубцев и молотка. Так можно обрабатывать заготовки не толще 0,6 мм.

Механизированный способ подразумевает применение листогибочного пресса, роликового листогибочного станка и вальцов. Трудоемкость такого процесса гораздо ниже, а изделий производится больше и практически без брака.

Гибка деталей из листового металла является операцией листовой штамповки. Если вам необходимо сделать небольшую серию изделий, то можно использовать оборудование с ручным приводом. В таком случае не понадобится особой подготовки и организации производственных площадей.

Металлические заготовки обладают значительной упругостью. Поэтому в процессе приложения к ним кратковременного деформирующего усилия пластичность материала не успевает проявиться. Так возникает пружинение, когда согнутая заготовка частично восстанавливает свою форму после отвода рабочего инструмента. Эту проблему мы уже рассматривали ранее, поэтому не будем к ней возвращаться.

Гибка деталей из листового металла при помощи механического пресса не позволяет увеличить время контакта пуансона с заготовкой. Станок же для гибки с ручным приводом не вызывает подобных проблем. Это объясняется тем, что сам оператор устанавливает время выдержки заготовки под давлением.

Если говорить об использовании листогибочного оборудования на производстве, то чаще всего можно встретить гибочный и вальцовочный агрегат. Для гибочного станка характерно выполнение последовательного сгибания заготовки по всей поверхности контакта с инструментом.

Существует несколько разновидностей станков для холодной гибки, которые делятся по следующим параметрам:

• По ширине рабочего стола– от этого зависят предельные размеры деформируемого изделия.
• По наличию дополнительного инструмента (например, станок может быть оборудован ножом для роликовой резки кромок).
• По виду привода (бывает перемещение гибочного ползуна за счет рукоятки, педали или комбинированный вариант).
• По направлению движения ползуна (бывает возвратно-поступательное движение или дугообразное; агрегат с дугообразным движением ползуна более компактный).
• По тому усилию, которое необходимо приложить к рукоятке привода гибочного ползуна.
• По способу фиксации: небольшие заготовки можно зафиксировать винтовым прижимом; для более мощных и многофункциональных агрегатов, производящих не только гибку, но и резку, потребуется гидравлический прижим. Существуют конструкции с боковым прижимом, очень удобным для осуществления резки.

Ручные листогибы в зависимости от производителя могут быть оснащены дополнительными функциями.

При использовании ручного листогиба крутящий момент, когда прикладывается усилие, зависит от физической подготовки оператора. Наибольшее распространение получила гибка деталей из листового металла по следующим технологиям:

• Свободная гибка непрофилированным инструментом – выполняется с помощью двух опор, расположенных напротив друг друга. На них закрепляется заготовка и деформируется пуансоном по нужному радиусу. Чаще всего этот способ используют для одноугловой V-образной гибки. Для этого метода деформации нужно минимальное усилие.

• Калибрующая гибка–изменение формы листовой заготовки выполняется в матрице. Калибрующий гибочный станок оборудован более жестким столом и станиной.
• Гибка с одновременным растяжением – нужна для изменения формы материалов, отличающихся малой пластичностью (к примеру, сплав алюминия с марганцем, сталь с содержанием углерода свыше 0,4 %). Согласно технологии к заготовке прикладываются растягивающие усилия от ее краев, что усложняет привод агрегата. Соответственно возрастает необходимая нагрузка.
• Гибка в роликовых (вращающихся) матрицах – является операцией локального формообразования. Так, она используется при профилировании металла (листового или широкополосового). Практически на любой вальцовочный станок можно установить роликовую матрицу. Такая технология требует наименьших усилий.

Производительность оборудования для гибки деталей из листового металла зависит от целого ряда факторов, таких как:

• Функциональность станка для гибки металла (иногда необходимо выполнить не только гибку, но и резку, пробивку отверстий и прочие операции).
• Состав листового материала.
• Производительность станка.
• Объем прикладываемых усилий оператора.
• Уровень точности оборудования (зависит от конструкции фиксирующих приспособлений агрегата).

Ручные листогибочные установки хороши тем, что работают с небольшой скоростью. Соответственно, не происходит отслаивания предварительного защитного покрытия заготовок. Таким образом, технология ручной гибки позволяет обрабатывать оцинкованный металл и заготовки, покрытые краской.

Преимущества гибки деталей из листового металла

Чаще всего металлоконструкции собираются при помощи сварки и соединений на болтах. Такие способы сборки позволяют быстро создать прочную металлоконструкцию, но следует учитывать, что непосредственно место соединения, всегда будет самым слабым в конструкции.

Именно поэтому в некоторых случаях, когда есть возможность сделать деталь из листового материала посредством сгибания, лучше использовать этот метод, чем обращаться к сварке или болтам. Гибка деталей из листового металла имеет целый ряд преимуществ:

1. Прочность гнутых деталей очень высокая. Их монолитная конструкция предотвращает коррозию, что бывает в сварочных швах.
2. Эстетический вид гнутых металлоконструкций превосходит по своим характеристикам конструкции с болтами или сваркой.
3. Гибка заготовок из листового металла по соответствующему чертежу позволяет в результате получать высокоточные изделия. Такое качество не способны дать другие методы изготовления продукции. Если в процессе производства изделия требуется рубка и гибка деталей из листового и полосового металла по индивидуальному проекту, то цена выполняемых работ рассчитывается в зависимости от сложности получаемых форм.

При помощи современных станков-листогибов грамотный специалист по металлообработке может изготовить деталь любого размера и формы. Делается это очень быстро и с максимально точными углами и ровными гранями. Современное оборудование позволяет гнуть материал до угла в 180°.

Перечислим еще некоторые достоинства гибки деталей из листового металла:

• Цена данного способа деформации позволяет изготавливать детали большими сериями, поэтому можно отказаться от менее эффективных методов производства элементов металлоконструкций.
• Высокая точность получаемой формы позволяет изготавливать даже самые мельчайшие элементы в соответствии с требованиями заказчика.
• Материал не теряет своих свойств, поскольку не подвергается термическому воздействию.
• Детали обладают высокой прочностью, поэтому способны выдержать значительные механические нагрузки без изменения своей формы.

Любая металлическая деталь, сделанная при помощи гибки, является изделием, отвечающим самым высоким требованиям качества.

Технология горячей гибки деталей из листового металла

Практически все листовые черные и цветные металлы можно сгибать в холодном состоянии. Исключение составляют такие материалы, как дюралюминий и качественная сталь. Их очень сложно деформировать «на холодную», поэтому предварительно данные виды листового металла нагревают.

Так, для повышения пластичности стали до нужного уровня следует нагреть ее до красного каления (если не используются ударные нагрузки). В случае применения ковки материала его обрабатывают на этапе белого каления. Стадии красного и желтого каления приводят к повышению хрупкости, поэтому под ударами молотка он может разрушиться.

Отпуск является способом термической обработки, когда после нагрева закаленной детали до небольшой температуры ее подвергают охлаждению с помощью воздуха или воды. Оценить температуру разогреваемой заготовки во время отпуска можно по цвету. Оксидные пленки, возникающие на поверхности во время разогрева, могут быть таких цветов, как:

• светло-желтый (соломенный) – соответствует температуре 220 °С;
• темно-желтый – температуре 240 °С;
• коричнево-желтый – температуре 255 °С;
• коричнево-красный – температуре 265 °С;
• пурпурно-красный – температуре 275 °С;
• фиолетовый – температуре 285 °С;
• васильковый – температуре 295 °С;
• светло-синий – температуре 315 °С;
• серый – температуре 330 °С.

Чтобы проще было выполнять механическую обработку листового материала, его подвергают отжигу. Отжиг представляет собой термическую операцию, направленную на снижение твердости материала. Для ее выполнения заготовку нагревают до определенной температуры, затем выдерживают при ней до тех пор, пока материал не прогреется по всему объему.