Матрицы для гибки листового металла

Введение

«Гибка» звучит как простой процесс, но в действительности, он очень сложен. «Лист» и «гибка» не очень ассоциируются с высокой технологией. Однако, для того, чтобы гнуть «непослушный» лист необходимы специальные знания и большой опыт. Объясните техническому специалисту, который не знаком с листовым металлом, что в нашем высокотехничном мире невозможно постоянно получать при гибке угол 90°, не меняя параметров настройки. То получается, а то — нет!

Без изменения программы угол будет меняться, если, например, лист толщиной 2 мм сделан из нержавеющей стали или алюминия, если его длина — 500 мм, 1000 мм или 2000 мм, если гибка производится вдоль или поперек волокон, если линия гибки находится в окружении пробитых или прорезанных лазером отверстий, если лист имеет различную упругую деформацию, если поверхностное упрочнение, вследствие пластической деформации, сильнее или слабее, если. если.

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

Таблица

В каждом каталоге и на каждом прессе вы можете найти таблицу, показывающую требуемое усилие ( Р ) в кН на 1000 мм длины гиба ( L ) в зависимости от:

• толщины листа ( S ) в мм
• предела прочности ( Rm ) в Н/мм2
• V — ширины раскрытия матрицы ( V ) в мм
• внутреннего радиуса согнутого листа ( Ri) в мм
• минимальной высоты отогнутой полки ( B ) в мм

Пример подобной таблицы Необходимое усилие для гибки 1 метра листа в тоннах. Предел прочности 42-45 кг/мм2. Рекомендуемое соотношение параметров и усилия

Формула

1,42 — это эмпирический коэффициент, который учитывает трение между кромками матрицы и обрабатываемым материалом.

Другая формула дает похожие результаты:

«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°).

Длина инструмента для листогибочного пресса

Существуют стандартные длины пуансонов и матриц. Поначалу может показаться, что инженеру действительно не нужно это знать. Однако это не совсем так. Допустим, у вас есть металлический лист толщиной 2000 мм с множеством небольших фланцев или ушек, которые необходимо согнуть.

Какой инструмент выбрать для листогибочного пресса?

Многие не задумываются какое значение имеет оснастка листогибочного пресса и это большая ошибка. Разнообразие инструментов, наряду с тоннажем оборудования, определяет гибкость производства. Если вы производите что-то необычное, велика вероятность, что потребуется специальная оснастка или изделие будет невозможно изготовить.

Примечание: данная стать является переводом.

Какой метод гибки выбрать?

Различается 2 основных метода: Мы говорим о «воздушной гибке» или «свободной гибке», если между листом стенками V-образной матрицы существует воздушный зазор. В настоящее время это наиболее распространенный метод. Если лист прижат полностью к стенкам V-образной матрицы, мы называем этот метод «калибровкой».

Калибровка

Точный — но негибкий способ

При этом методе угол гиба определен усилием гиба и гибочным инструментом: материал зажат полностью между пуансоном и стенками V образной матрицы. Упругая деформация равняется нулю и различные свойства материала практически не влияют на угол гиба.

Рассчитать требуемое усилие гиба очень трудно. Самый надежный способ -выяснить необходимое усилие путем пробной гибки короткого образца на испытательном гидравлическом прессе.

Грубо говоря, усилие калибровки в 3 -10 раз выше усилия свободной гибки.

Листогибочные матрицы:

Листогибочные матрицы составляют вторую часть инструмента листогибочного пресса. Хотя это в основном V-образные канавки, здесь тоже есть некоторое разнообразие.

Матрица 1v:

Матрица 1V или одиночная V-образная матрица листогибочного пресса — наиболее распространенный тип матрицы. Она имеет одну канавку, подходящую для определенных углов и радиусов. Если вам нужно выполнить несколько различных операций на одном листе, потребуется переоснащение инструмента, если гибка на воздухе не дает достаточной гибкости.

Матрица 2v:

Матрицы 2V имеют две последовательные канавки. Таким образом, это позволяет непрерывно работать без переоборудования, если на листе есть много одинаковых изгибов, для которых все еще требуются различные инструменты. Канавки расположены близко к сторонам, что позволяет использовать короткие фланцы. Канавки имеют разную ширину и также могут иметь разные углы.

Матрица для окантовки:

Хотя это определенно необходимая вещь, она просто слишком неинтересна для длинного описания. Поэтому вот картинка с пояснениями. Данная матрица предназначена для отделки сгибов под острым углом путем сплющивания.

Матрицы для гибки листового металла

Многофункциональная v образная матрица листогибочного пресса:

Они также известны как многогранные V-образные матрицы. Они имеют 4 различных канавки на каждой стороне, предназначенные для различных радиусов и толщин материала. Тем не менее, вы должны повернуть матрицу, чтобы использовать другую канавку.

Еще один недостаток — канавка посередине, а боковые стороны не такие короткие. Таким образом, такая матрица не всегда подходит для гибки коротких фланцев.

Тем не менее, это очень хорошее дополнение к вашему ассортименту инструментов для листогибочного пресса, поскольку такая матрица обеспечивает большую гибкость возможностей в одном инструменте.

Острый пуансон:

Пуансон для острых углов

Острый пуансон обычно используется для изгиба под углом от 30 до 60 градусов. Опять же, толщина матрицы допускает большие силы, поэтому он подходит для более толстых материалов. Он также используется для получения углов 30 ° перед подшивкой. Затем острый пуансон переключается на пуансон для подгибки/выравнивания для завершения работы.

При проектировании деталей необходимо учитывать механические свойства материалов . Например, с некоторыми типами металлов намного сложнее производить острые изгибы .

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.

Пуансон для створок:

Пуансон для створок немного похож на пуансон гусевидного типа — он позволяет загибаться за угол. Но дает возможность, чтобы по обе стороны от изгиба были углы. Если вы посмотрите на изображение и попытаетесь представить себе, как сделать что-то подобное с помощью пуансона гусевидного типа вы поймете необходимость такого инструмента для листогибочного пресса.

Пуансоны для листогибочных прессов:

Знание типов пуансонов для гибки листового металла — это первый шаг к пониманию того, что можно изготавливать. Хотя вы можете не быть специалистом в области гибки, некоторые базовые знания могут помочь вам понять какие изгибы невозможно выполнить. Большинство этих пуансонов способны выполнить множества изгибов, но у каждого есть свои преимущества и особенности.

Ротационная матрица:

Вращающиеся матрицы позволяют выполнять гибку, аналогичную обычной V-образной гибке, но без повреждения материала. Вращающиеся вставки уменьшают трение — материал скользит по поверхности матрицы, а не соскабливается. Кроме того, он не оставляет следов, как V-образная матрица.

Следы, оставленные обычным V-образным пуансоном

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:

Специальные пуансоны и матрицы:

Они идут в комплекте. Это то, что делает последовательную гибку намного быстрее, чем это можно сделать за одну операцию. Это также гарантирует, что изгибы параллельны, поскольку нет места для дислокаций.

Стандартный пуансон:

Самый распространенный пуансон

Стандартный пуансон — это наиболее распространенный инструмент для листогибочного пресса. Применяется для гибки тупых углов на воздухе или гибки под углом 90 градусов. Стандартный пуансон имеет довольно коренастую конструкцию, поэтому он способен выдерживать высокие нагрузки, необходимые для более толстых металлов или более длинных линий гибки (см. таблицу масс в статье о гибке листового металла).

Узкий пуансон:

Предназначен для ограниченного пространства

По сути, узкий пуансон выполняет ту же работу, что и стандартный пуансон. Необходимость в таком инструменте возникает, когда для окончательного изгиба не так много места. В приведенном выше примере вы можете увидеть, как ширина матрицы играет важную роль.

Уретановые матрицы:

Еще один способ сгибать, не оставляя следов. В матрицах часто имеются отверстия, позволяющие легче прикладывать усилие в нужном направлении. Хотя этот способ может быть менее точным, он все же является хорошей альтернативой при воздушной гибке из-за конечного качества поверхности.