Матрица и пуансон для листогиба: характеристики и особенности применения

Основные этапы работ

Первым делом необходимо будет вырезать из толстого куска металла пластину прямоугольной формы. На одной из ее сторон нужно с помощью болгарки сделать клиновидный скос. Это и будет пуансон.

Затем от круглой трубы автор отрезает две заготовки, которые нужно приварить по краям пластины. Сварные швы надо будет зачистить болгаркой.

На следующем этапе автор приступает к изготовлению матрицы — для этого он использует два отрезка профильной трубы и два куска строительного уголка. Все заготовки надо сварить вместе.

В завершении останется только приварить по краям матрицы две направляющие из отрезков круглого прутка. На них потом надеваются две пружинки, а затем сам пуансон.

Подробно о том, как изготовить матрицу и пуансон для гибки металла на самодельном прессе, смотрите в видеоролике на нашем сайте.

Источник

«Правило 8»

При гибке низкоуглеродистой стали ширина раскрытия матрицы должна в 8 раз превосходить толщину листа (V=8*S), тогда Р=8хS, где Р выражается в тоннах (например: для толщины 2 мм раскрытие матрицы /=2х8=16 мм означает, что вам необходимо 16 тонн/м)

Усилие и длина гибаДлина гиба пропорциональна усилию, т.е. усилие достигает 100% только при длине гиба 100%. Например:

Cовет:Если материал ржавый или не смазан, следует добавлять 10-15% к усилию гиба.

Толщина листа (S)DIN допускает значительное отклонение от номинальной толщины листа (например, для толщины листа 5 мм норма колеблется между 4,7 и 6,5 мм). Следовательно, вам нужно рассчитывать усилие только для реальной толщины, которую вы измерили, или для максимального нормативного значения.

Предел прочности на растяжение ( Rm )Здесь также допуски являются значительными и могут оказывать серьезное влияние при расчете требуемого усилия гиба. Например : St 37-2: 340-510 Н/мм2 St 52-3: 510-680 Н/мм2

Совет:Не экономьте на усилии гиба! Предел прочности на растяжение пропорционален усилию гиба и не может быть подогнан, когда вам это нужно! Реальные значения толщины и предела прочности являются важным факторами при выборе нужного станка с нужным номинальным усилием.

V — раскрытие матрицыПо эмпирическому правилу, раскрытие V-образной матрицы должно восьмикратно превосходить толщину листа S до S=6 мм: V=8xS Для большей толщины листа необходимо: V=10xS или V=12xS

Раскрытие V-образной матрицы обратно пропорционально требуемому усилию: • большее раскрытие означает меньшее усилие гиба, но больший внутренний радиус; • меньшее раскрытие означает большее усилие, но меньший внутренний радиус.

Внутренний радиус гиба (Ri)При применении метода воздушной гибки большая часть материала подвергается упругой деформации. После гибки материал возвращается в свое первоначальное состояние без остаточной деформации («обратное пружинение»).

В узкой области вокруг точки приложения усилия материал подвергается пластической деформации и навсегда остается в таком состоянии после гибки. Материал становится тем прочнее, чем больше пластическая деформация. Мы называем это «деформационным упрочнением».

Так называемый «естественный внутренний радиус гибки» зависит от толщины листа и раскрытия матрицы. Он всегда больше чем толщина листа и не зависит от радиуса пуансона.

Чтобы определить естественный внутренний радиус, мы можем использовать следующую формулу: Ri = 5 x V /32 В случае V=8хS, мы можем сказать Ri=Sх1,25

Мягкий и легкодеформируемый металл допускает меньший внутренний радиус. Если радиус слишком маленький, материал может быть смят на внутренней стороне и растрескаться на внешней стороне гиба.

Совет:Если вам нужен маленький внутренний радиус, гните на медленной скорости и поперек волокон.

Минимальная полка (В):Во избежание проваливания полки в канавку матрицы, необходимо соблюдать следующую минимальную ширину полки:

Упругая деформацияЧасть упруго деформированного материала «спружинит» обратно после того, как усилие гиба будет снято. На сколько градусов? Это уместный вопрос, потому что важен только реально полученный угол гиба, а не рассчитанный теоретически.

Упругая деформация зависит от:

• угла гибки: чем меньше угол гибки, тем больше упругая деформация;
• толщины материала: чем толще материал, тем меньше упругая деформация;
• предела прочности на растяжение: чем выше предел прочности, тем, больше упругая деформация;
• направления волокон: упругая деформация различна при гибке вдоль или поперек волокон.

Продемонстрируем сказанное выше для предела прочности, измеряемой при условии V=8хS:

Все производители гибочного инструмента учитывают упругую деформацию, когда предлагают инструмент для свободной гибки (например угол раскрытия 85° или 86 ° для свободных гибов от 90° до 180°).

Валковая гибка:

Валковая гибка используется для изготовления труб или конусов различной формы. При необходимости может также использоваться для изгибов с большим радиусом. В зависимости от мощности машины и количества рулонов можно выполнять один или несколько изгибов одновременно.

При этом используются два приводных ролика и третий регулируемый. Этот ролик движется за счет сил трения. Если деталь необходимо согнуть с обоих концов, а также в средней части, требуется дополнительная операция. Это делается на гидравлическом прессе или листогибочном станке. В противном случае края детали получатся плоскими.

Возврат при сгибе:

При сгибании заготовка естественным образом немного отскакивает после подъема груза. Следовательно, эту величину необходимо компенсировать при изгибе. Заготовка изгибается под необходимым углом, поэтому после упругого возврата она принимает желаемую форму.

Воздушная гибка:

Частичная гибка, или воздушная гибка, получила свое название от того факта, что обрабатываемая деталь фактически не касается деталей инструмента полностью. При частичном гибе заготовка опирается на 2 точки, и пуансон толкает изгиб. По-прежнему обычно выполняется на листогибочном прессе, но при этом нет фактической необходимости в боковом штампе.

Как работают матрицы и пуансоны

При прессовании прочный трамбовочный пуансон сильно давит на специальную шайбу для пресса, которая, в свою очередь, передает давление на заготовку. В итоге нужная заготовка выдавливается сквозь матрицу. Пуансон способен работать при огромных тепловых и силовых нагрузках, поэтому его производят из износоустойчивого металла. Приспособление отличается большой прочностью и не повреждается при перепадах температуры.

Другими словами, штамп считается приспособлением, который при помощи давления может изготовить заготовку необходимой формы и размера. При штамповке различных деталей он является наиболее важным инструментом. Когда вместе с ним применяется полиуретан, то из него делают качественную матрицу, которая будет ответным узлом штампа.

При сборке любого вида штампа конструкция этого приспособления всегда полностью совпадает с режущей кромкой матрицы. Другими словами, подобное изделие является замыкающим узлом, который способен создать верхнюю часть заготовки. Набором пуансонов называется небольшой пресс, который может качественно маркировать или делать штамповку разных узлов.

Наборы пуансонов используются на металлообрабатывающих предприятиях, на которых практикуется прессование железных заготовок или изготавливаются листовые детали. В строительной сфере при помощи этого приспособления можно сделать блоки из газобетона, которые имеют различные пустоты.

Литье

В матрицу, либо в полость между матрицей и пуансоном, заливается расплав. После застывания компоненты формы разъединяются, готовое изделие готово к финишной обработке (если таковая предусмотрена технологическим процессом).

Если изделие по техническим условиям имеет плоскую подошву, пуансон не требуется. Расплав заливается в матрицу, до образования ровной поверхности. При сложной форме изделия, матрица может быть составной (разъемной).

Для изготовления изделий со сквозными полостями, при наличии которых извлечение из матрицы невозможно, формируется временная матрица из материала, который можно впоследствии разрушить, например, из гипса или глины. Пуансон в этом случае литья не применяется.

Материалы для пуансона и матрицы

В ходе производства оснастка претерпевает следующие воздействия:

1. Повышенное давление;
2. Высокотемпературный фон (при горячих процессах);
3. Холодные температуры (во внештатных случаях принудительного охлаждения);
4. Резкие перепады температурной среды;
5. Контакт с жидкостной средой.

С учетом перечисленных факторов матрица и пуансон для штампа должны быть изготовлены из материала с следующими качествами:

• повышенная прочность;
• стойкость перед износом;
• устойчивость перед коррозией.

Кроме того, при нагревании материал не должен сильно менять размеры – это чревато порчей изготавливаемых деталей. Учитывается и то, что некоторые материалы при повышенном температурном фоне изменяют свойства. Так, легированная сталь под воздействием жара приобретает хрупкость, поэтому пуансоны из нее для горячих процессов не используют.

Матрица и пуансон для листогиба: характеристики и особенности применения

Нижнее прессование:

Экспериментально доказано, что внутренний радиус составляет около 1/6 ширины проема, что означает, что уравнение выглядит следующим образом: ir = V/6.

Особенности матриц и пуансонов

Чтобы выпускаемые изделия имели надлежащее высокое качество, геометрические размеры модулей оснастки должны быть чрезвычайно точными, соответствовать друг другу, их поверхность абсолютно гладкой, линия среза – ровная, точная, а пресс должен быть точно отцентрован.

Для обеспечения этих показателей инструмент подвергается двойному шлифованию (черновому, чистовому), полировке, заточке. Модули фасонного типа производят путем технологического оттиска, а сложно контурные изготавливают на фрезерных, строгальных станочных агрегатах. Затем оснастка проходит закалку под высокими (около 780°) температурами.

В случаях, если конфигурация пуансона сложнее матрицы, в первую очередь изготавливают его, а затем по его оттиску создают основу. Особый контроль ведется за соблюдением величины зазора между узлами. Просвет соблюдают посредством независимой обработки, либо взаимной подгонки.

При достойном качестве комплекта он прослужит долго, даст точную линию среза, а изготовленные на нем детали не потребуют дополнительной обработки.

Пуансон и матрица в штампе выгодны своей многофункциональностью, универсальностью, практичностью. Во время работы такая оснастка легко и без дополнительных усилий монтируется/демонтируется, наносимые на нее покрытия равномерно осаждаются по всей поверхности, доступна функция планетарного вращения.

Сервисное обслуживание оснастки не затруднительно: требуется систематически очищать поверхность от металлических, бетонных и прочих остатков (с помощью скребков, щеток), промывать напором водной струи с последующей просушкой.

Изношенные комплекты не восстанавливаются, а своевременно заменяются на новые, поскольку их поверхность истирается, их размеры теряют нужную величину, точность. Инструмент, изготовленный из материала, подобранного под конкретную задачу, функционирует без потери качества до нескольких лет (4-6 максимально).

По типу своей конструкции матрица может быть

• Цельная матрица: для работы с деталями простого наружного контура.
• Сложная матрица: для обработки сложно контурных изделий.
• Сборная матрица: изготавливается на высокоточном станковом оборудовании с применением минимума ручных работ. Чтобы начать работу, достаточно лишь быстро, без затруднений запрессовать ее элементы в обойму.
• Составная матрица: состоит из нескольких идентичных модулей. Применяется в пресс-формах с несколькими гнездами.Разъемные основы применяются, если будущее изделие имеет сложную геометрию. Чаще всего используют простые модули.

В зависимости от характеристик производимого изделия, пуансон и матрица могут применяться как взаимодополняющие части комплекта, либо по отдельности. Так, основа может быть использована без пуансона, если требуется изготовить деталь с плоской подошвой.

При производстве строительных материалов в некоторых случаях его применение также не требуется: например, при формовании стандартного кирпича, когда качество поверхности не имеет важности. Если штампуется листовой материал, работы могут быть проведены без модуля основы — под заготовку помещают лишь ровное основание.

Правила выбора

Гибка металла, несмотря на простое звучание, процесс довольно сложный, требует специализированных знаний и опыта работы на соответствующем оборудовании. Даже при постоянной задаче получения угла 90° требуется точная настройка. В зависимости от обрабатываемого металла (лист разной толщины, алюминий или нержавеющая сталь) на выходе могут быть разные значения.

Длина листа тоже влияет на показатели, меняется точность от сгиба поперёк или вдоль волокна металла, от упругости деформации, от пружинения. Соблюдение точности зависит от множества параметров. Различают два вида холодной гибки:

• воздушная (или свободная);
• калибровка.

Первым методом легко достигается гибкость, но у него есть недостаток в точности.

Пуансон вдавливает металл на заданную глубину в канавку матрицы, при этом лист не касается стенок — угол сгиба достигается не геометрическими показателями оборудования, а положением продольной оси.

Просечка (вырубка)

Штамповку деталей из крупногабаритной заготовки (например, стального листа или ленты) можно ускорить, если пуансон будет не только формировать изделие, но и отделять его от общего массива. В этом случае края матрицы и пуансона представляют собой режущую кромку, которая как бы вырубает деталь из листа.

Подобный способ применяется при массовом производстве одинаковых деталей. Причем одинаковых форм для вырубки может быть несколько, для ускорения процесса.

Зазор между матрицей и пуансоном должен быть минимальным, а центровка на прессе точной. Иначе края изготавливаемой детали будут рваными, с заусенцами.

При использовании качественного (и не изношенного) комплекта, продукция не требует дополнительной обработки. Это ускоряет и удешевляет производство.

Популярное: Виды резцов, классификация и применение

В некоторых случаях роль пресса выполняет молот. Изделия не выдавливаются, а выбиваются из листа. Форма и рисунок на поверхности образуются при ударной нагрузке.

По мере износа, заточка (восстановление) не производится, поскольку снимаемый слой материала изменяет размеры. Насадки пресса просто утилизируются. При изготовлении применяется легированная сталь, обязательно проводится закаливание.

Качественные изделия служат по несколько лет. Целесообразно закладывать большой запас прочности, даже если это влечет за собой увеличение стоимости. Заказ нового комплекта, равно как и простой станка при замене насадок, это дополнительные издержки.

Еще одна характеристика матрицы и пуансона – температурная стойкость. Материал не должен существенно менять размер при нагревании, которое неизбежно во время интенсивного использования.

Разумеется, разработчики закладывают температурные зазоры, но лучше предусмотреть принудительное охлаждение зоны работ. Мы рассмотрели, что такое матрица и пуансон при производстве металлических (пластиковых, кожанных) изделий. Кроме этого, подобная технология применяется в строительстве.

Пуансон гусевидного типа:

Ваш друг для создания каналов

Пуансон гусевидного типа используется для создания U-образных профилей. Следовательно, это широко используемый инструмент, но нужно понимать его ограничения.

Многие хотят делать U-образные профили с высокими обеими сторонами. Глядя на картинку выше, вы можете видеть, что это возможно лишь до некоторой степени. Пуансон расширяется кверху и заканчивается U формой. Таким образом, более широкое основание позволяет использовать более высокие стороны, но все же есть ограничение, установленное формой пуансона.

Кроме того, он не такой прочный, как ваш стандартный пуансон. Несмотря на то, что он довольно прочный, силовая линия не поддерживается на пути к заготовке.

Роль зазора между матрицей и пуансоном

Величина зазора между пуансоном и матрицей определяет чистоту, ровность среза, и зависит от:

• вида выполняемой операции;
• типа, толщины исходного материала.

Рекомендованный просвет — 4-16% толщины обрабатываемого материала. Допустима штамповка с помощью пуансона с зазором в 30%, если его кромки достаточно остры. Однако при этом изготовленные детали будут иметь лишь удовлетворительное качество. Во время работы у режущих кромок пуансона и матрицы образуются поверхности сдвига.

Причины чрезвычайной важности величины просвета:

1. Преуменьшенный зазор провоцирует расслоения, разрывы на поверхности среза. Это происходит из-за несовпадения скалывающих трещин, формирующих перемычку, впоследствии трансформирующуюся в заусенец.
2. Преувеличенный зазор сопровождается изгибом материала и приводит к округлению кромок детали, если заготовка толстая. Разрыву тонкой заготовки, растянутости и зазубренности ее граней.

Неправильно подобранный зазор приводит к отрицательным последствиям:

• низкое качество краев обработанной детали, отверстий;
• деформация материала;
• медленный съем листа;
• усиленное истирание поверхности инструмента, влекущее сокращение период службы;
• затраты дополнительных усилий;
• упрочнение возникших заусенец деформацией;
• аномальное повышение температуры.

Правильно подобранный зазор обеспечивает:

• чистоту, гладкость кромок детали, отверстий;
• отсутствие деформаций материала;
• легкий съем листа;
• период службы инструмента (2-3 года).

Определить правильность зазора можно по следующим признакам.

1. Слишком малый просвет дает на высечке излом под малым углом к малому гладкому участку.
2. Большой просвет формирует на высечке грубый излом под большим углом к малому гладкому участку.
3. Оптимальный зазор обеспечивает одинаковый угол верхнего и нижнего изломов, равномерность между собой.

Использование пуансонов и матриц при производстве, обработке материалов чрезвычайно ускоряет изготовление однотипных деталей, удешевляет штучное производство. Комплекты изготовлены не только для промышленных предприятий, но и для использования в бытовых масштабах.

Ротационная гибка:

Свободная гибка

Обеспечивает гибкость, но имеет некоторые ограничения по точности.

Основные черты:

• Траверса с помощью пуансона вдавливает лист на выбранную глубину по оси Y в канавку матрицы.
• Лист остается «в воздухе» и не соприкасается со стенками матрицы.
• Это означает, что угол гибки определяется положением оси Y, а не геометрией гибочного инструмента.

Точность настройки оси Y на современных прессах — 0,01 мм. Какой угол гибки соответствует определенному положению оси Y? Трудно сказать, потому что нужно найти правильное положение оси Y для каждого угла. Разница в положении оси Y может быть вызвана настройкой хода опускания траверсы, свойствами материала (толщина, предел прочности, деформационное упрочнение) или состоянием гибочного инструмента.

Приведенная ниже таблица показывает отклонение угла гибки от 90° при различных отклонениях оси Y.

Преимущества свободной гибки:

• Высокая гибкость: без смены гибочных инструментов вы можете получить любой угол гибки, находящийся в промежутке между углом раскрытия V-образной матрицы (например, 86° или 28°) и 180°.
• Меньшие затраты на инструмент.
• По сравнению с калибровкой требуется меньшее усилие гибки.
• Можно «играть» усилием: большее раскрытие матрицы означает — меньшее усилие гибки. Если вы удваиваете ширину канавки, вам необходимо только половинное усилие. Это означает, что можно гнуть более толстый материал при большем раскрытии с тем же усилием.
• Меньшие инвестиции, так как нужен пресс с меньшим усилием.

Все это, однако, теоретически. На практике вы можете потратить деньги, сэкономленные на приобретении пресса с меньшим усилием, позволяющего использовать все преимущества воздушной гибки, на дополнительное оснащение, такое как, дополнительные оси заднего упора или манипуляторы.

Недостатки воздушной гибки:

• Менее точные углы гибки для тонкого материала.
• Различия в качестве материала влияют на точность повторения.
• Не применима для специфических гибочных операций.

Совет:

• Воздушную гибку желательно применять для листов толщиной свыше 1,25 мм; для толщины листа 1 мм и менее рекомендуется использовать калибровку.
• Наименьший внутренний радиус гибки должен быть больше толщины листа. Если внутренний радиус должен быть равен толщине листа -рекомендуется использовать метод калибровки. Внутренний радиус меньше толщины листа допустим только на мягком легко деформируемым материале, например меди.
• Большой радиус может быть получен воздушной гибкой путем использования пошагового перемещения заднего упора. Если большой радиус должен быть высокого качества, рекомендуется только метод калибровки специальным инструментом.

Какое усилие?По причине различных свойств материала и последствий пластической деформации в зоне гибки, определить требуемое усилие можно только примерно. Предлагаем вам 3 практических способа:

Чеканка: