Гибкий.ру ВИДЫ ГИБКИ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА
В основном различают 3 вида гибки:
- «свободная» или «воздушная» гибка;
- «гибка на основе» или «гибка в упор» (иногда еще называют «обжатие»);
- «чеканка» или «калибровка».
Рассмотрим каждый из этих видов по отдельности.
СВОБОДНАЯ ГИБКА
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 при использовании пуансона 30° и матрицы 30° можно получить угол гиба на детали 135°, 90°, 60°,45° и др.
- Меньшие затраты на инструмент, можно обойтись одним комплектом для многих задач.
- Меньшее требуемое усилие гибки по сравнению с другими методами гибки.
Недостатки «свободной гибки»:
- Менее точные углы. В связи с тем что инструмент воздействует на металл только в трех точках то заготовка может повести себя непредсказуемо и угол гиба по всей длине будет неравномерный,
особенно если в заготовке есть остаточные напряжения после раскроя. Теоритические значения ±45 ́, но практически может достигать нескольких градусов.
- Меньшая точность повторений, на которую сильно влияют различия в качестве материала заготовок.
- Больший эффект обратного пружинения за счет большей упругой деформации.
- Меньшая универсальность и качество гибки. Раскрытие матрицы при свободной гибке 10-15 толщин листа, это является причиной увеличения минимального отгиба. Отсутствие соприкосновения со стенками матрицы является причиной деформации отверстий («выворот») расположенных близко к линии гиба.
В каких случаях «свободная гибка» предпочтительнее:
- Большая номенклатура изделий, мелкосерийное производство.
- Разные углы гибов (в том числе острые).
- Минимальные требования к точности и качеству гибов.
- Геометрия конечных деталей не содержит маленьких минимальных отгибов и допустимы внутренние радиусы гибов равные двум толщинам и более.
ГИБКА НА ОСНОВЕ
Преимущества «гибки на основе»:
- Более точные углы по сравнению с «воздушной гибкой», теоритические значения ±300.
- Меньший эффект обратного пружинения и большая повторяемость за счет большего воздействия на металл и уменьшения упругих деформаций. Несмотря на это пружинение немного остается, поэтому если необходимо получать на готовой детали 90°, то инструмент следует выбирать 88°-85°.
- Лучшее качество гибки: «выворот» отверстия уменьшается при достижении пуансоном нижнего положения, относительно небольшие раскрытия матриц позволяют делать небольшие минимальные отгибы и довольно точные внутренние радиусы равные от 1 до 2 толщин металла.
Недостатки «гибки на основе»:
- Большее требуемое усилие гибки по сравнению со «свободной», не применим для толстых металлов.
- Меньшая гибкость по сравнению с «воздушной гибкой», чтобы достичь всех преимуществ данного метода на другом профиле или угле необходим другой инструмент.
В каких случаях «гибка на основе» предпочтительнее:
- Ограниченная номенклатура изделий, мелкосерийное и серийное производство.
- Повышенные требования к точности и качеству гибов.
- Внутренние радиусы гибов должны быть от 1 до 2 толщин металла.
- Часто используется один угол гибов, например 90° и изредка более тупые.
- Оптимальные минимальные отгибы.
ЧЕКАНКА
Преимущества «чеканки»:
- Точность углов гиба, несмотря на разницу в толщине и свойствах материала.
- Маленький внутренний радиус, до 0,5 толщины металла, бывает недостижим другими способами.
- Обратное пружинение практически отсутствует, максимальная повторяемость.
- Доступные специльные исполнения, например Z-гибка, U-гибка, несколько гибов за один раз, сложные формы.
Недостатки «чеканки»:
- Максимальные требования по усилию, причем не только к станку, но и к инструменту и системе крепления.
- Отсутствие гибкости, один инструмент — один вид профиля.
- Только тонкий металл, в основном используют на толщинах до 2 мм.
- Повышенный износ инструмента и оборудования.
В каких случаях «чеканка» предпочтительнее:
- Крупносерийное производство.
- Самые высокие требования к точности и повторяемости.
- Внутренние радиусы гибов должны быть меньше толщины металла.
- Необходимо не зависеть от качества заготовок.
- Сложная форма гибов, которую не получить другими методами.
Изготовление цилиндрических пружин
По своему назначению цилиндрические пружины делятся на работающие на растяжение, на сжатие и на скручивание (рис. 5).
У пружин, работающих на сжатие (рис. 5, а), витки расположены на некотором расстоянии друг от друга, шаг — t; концы пружин прижимают к смежным виткам. Основными размерами являются: внутренний диаметр — Dвн, наружный диаметр — Dнар; шаг навивки — t; диаметр проволоки — d; длина пружины — L.
Рис. 5. Цилиндрические пружины: а — сжатия; б — растяжения; в — скручивания
У пружин, работающих на растяжение (рис. 5, б) витки плотно прилегают один к другому, последние витки отгибают на 90° и загибают в виде полуколец и колец. Основными размерами являются: наружный диаметр — D; диаметр проволоки — d; радиус проушины — r; ширина зацепа — b; длина навивки пружины — L1; полная длина пружины — L2.
У пружин, работающих на скручивание (рис. 5, в), витки плотно прилегают один к другому, на концах имеются зацепы, которые воспринимают закручивающую нагрузку и закручивают пружину в целом. Основные размеры пружин, работающих на скручивание, такие же как у пружин, работающих на растяжение.
Для расчета длины заготовки, потребной для изготовления пружины, необходимо знать средний диаметр пружины D0, который равен:
D0 = Dнар-d=Dвн d=D-d .
Длину заготовки f пружины (без учета колец или зацепов на концах) определяют по следующей формуле:
f=πD0n , где n — число витков пружины.
При подсчете витков пружины учитываются только рабочие витки. У пружин сжатия с неприжатыми витками число рабочих витков определяют путем вычитания из общего числа витков двух витков (по витку с каждого конца пружины). Если крайние витки прижаты для образования опорной плоскости, то вычитают полтора витка.
Обычно для ремонта машин навивку пружин производят на универсальном токарном станке (рис. 6).
Рис. 6. Навивка пружины на токарном станке
На резцедержателе 1 станка устанавливается держатель для проволоки. В патроне 2 станка устанавливается оправка 3, диаметр которой на 0,85–0,9 меньше внутреннего диаметра пружины. Суппорт станка устанавливают так, чтобы держатель проволоки был рядом с кулачками патрона, затем настраивают частоту вращения шпинделя не более 60 об/мин и подачу 4, соответствующую диаметру d проволоки или шагу t пружины.
Затем суппорт станка устанавливают так, чтобы держатель проволоки был рядом с кулачками патрона. Проволока пропускается через держатель и ее конец закрепляется на оправе хомутом с поводком или в отверстии, как показано на рисунке. Первый виток пружины выполняют вращением патрона от руки и после этого включают станок.
После остановки станка конец проволоки откусывают кусачками.
При навивке пружин на станке необходимо быть предельно внимательным. Освободившаяся проволока или обрыв мятой проволоки может спружинить и нанести травму.
Обычно для пружин растяжения производят непрерывную навивку на всей длине оправки, а затем ее делят на требуемые по длине пружины.
Для пружин сжатия также производят непрерывную навивку, но замечают по линейке или лимбу подачи, в каких местах нужно выключить подачу, сделать два-три сжатых витка и вновь включить подачу.
По окончании навивки вручную производят доделку пружины. При этом удаляют заделочные концы, которыми крепили проволоку в станке, и отделяют нужное число витков для пружины. Для этого делают надрез трехгранным напильником в нужном месте на проволоке и отламывают или разрубают в нужном месте проволоку на зубиле, вертикально закрепленном в тисках.
Чтобы поджать концы пружины, работающей на сжатие, пружину 2 вставляют в направляющую трубку 1 (рис. 7, а) и через отверстие трубки нагревают пламенем газовой горелки или паяльной лампы. Как только виток нагреется до красного цвета, пружину вынимают из трубки и быстро прижимают к плоскости плиты.
Рис. 7. Поджатие концов пружины сжатия: а — подогревом; б — на заточном станке
После поджатия витков пружине придают вертикальное положение на плите. Для этого надевают заготовку пружины на оправку и подшлифовывают металл на торце пружины боковой поверхностью абразивного круга на заточном станке (рис. 7, б).
Если пружину навивали с прерыванием подачи, то достаточно разделить заготовку на части и доработать торцы на заточном станке.
Заделка концов пружин растяжения в виде полуколец выполняется вручную с помощью подставки в тисках (рис. 3, а) или круглогубцев.
Для этого вручную зубилом на плите отгибают на 30–40° один виток на торце у отрубленной заготовки пружины. Затем отогнутый виток пружины отгибают далее с опорой на подставку (рис. 8) на 90° с помощью молотка. Если проволока не жесткая, то эту операцию можно выполнить круглогубцами.
Рис. 8. Заделка концов у пружины растяжения
Виды гнутых деталей
а — отвод; б — утка; в — скоба; г — калач; R — радиус кривизны изгибаемой части; А — длина изгибаемой части; L, L1 и L2 — длина участков, составляющих общую длину детали; h — расстояние, определяющее величину изгиба
Расчет заготовок из труб для гибки. Прямые и изогнутые детали трубопроводов характеризуются заготовительной, строительной и монтажной длинами. При гибке заготовок из труб на первом этапе работ определяют заготовительную длину отрезка трубы Lзаг, чтобы после гибки получить заготовку, параметры которой соответствуют размерам, указанным в технической документации.
Заготовительная длина — длина отрезка трубы в выпрямленном виде, из которой изготовляют изогнутую деталь. В зависимости от вида детали длину заготовки изогнутой детали определяют по таблицам, приведенным в специальной литературе. Заготовительная длина прямой трубной детали равна монтажной длине.
В монтажных чертежах указывают строительные длины трубных деталей, представляющие собой расстояние от оси трубы до центра фасонной части или арматуры, расположенных на концах трубных деталей. Монтажная длина представляет собой длину детали трубопровода без навернутых на нее фасонных частей или арматуры. Она меньше строительной длины на отрезок, равный расстоянию от центра фасонной части или арматуры до торца трубы, называемый скидом. При определении заготовительных длин изгибаемых труб скиды принимают по специальным таблицам.
Монтажные и заготовительные длины трубных деталей определяют на основе строительных длин в зависимости от скидов устанавливаемой арматуры и соединительных частей, а также радиуса изгиба труб.
Гибка труб. При выборе способа производства гибочных работ необходимо учитывать, что толщина выгнутой стенки уменьшается, а вогнутой — увеличивается. При этом овальность выгнутой части не должна превышать 10 % диаметра гибки, а волнистость вогнутой — 3 % диаметра гибки.
Гибку труб осуществляют в холодном или горячем состоянии на ручных и приводных станках различных конструкций.
Гибку труб в холодном состоянии осуществляют на ручном станке Вольнова, который позволяет гнуть трубы диаметром до 20 мм при радиусе гиба более 50 мм. При гибке трубу вставляют между роликами так, чтобы конец ее вошел в хомут. Поворачивая рукоятку с подвижным роликом, трубу изгибают вокруг неподвижного ролика на заданный угол. После этого рукоятку возвращают в первоначальное положение и вынимают трубу. Зажимать в хомут рекомендуется длинный конец трубы, а загибать короткий. Применяют также комбинированные станки Вольнова с тройными роликами для гибки на одном станке труб диаметром 15, 20 и 25 мм. Для более точной гибки целесообразно оборудовать станок кругом с делениями по 5°.
Трубогибочные станки с винтовым и гидравлическим приводами позволяют снизить мускульное усилие, необходимое для гибки. Для гибки труб различных диаметров (до 40 мм) они снабжаются сменными секторами.
Трубогибочный станок СТД-439 предназначен для гнутья стальных водогазопроводных труб диаметром 15-32 мм. В верхней части корпуса станка расположен рабочий механизм, на котором пирамидально установлены подвижные и неподвижные ролики. Каждая пара неподвижных и подвижных роликов служит для гибки труб определенного диаметра. Трубу, предназначенную для гибки, заводят в хомут, который соответствует ее диаметру. При включении станка подвижный ролик движется вокруг неподвижного и изгибает трубу.
Многопозиционный быстроходный механизм ВМС-26А служит для гибки отводов, уток, скоб из водогазопроводных труб диаметром 15 и 20 мм, а механизм СТД-102 — для гибки отводов и полуотводов из водогазопроводных труб диаметром 25- 50 мм.
В целях повышения качества и сокращения трудовых затрат стандартные детали санитарно-технических систем изготовляют методом штамповки. Для этого предварительно отрезают трубу необходимой длины и на ней нарезают резьбу. Затем подготовленные трубы (до 15 шт.) укладывают на матрицу гидравлического пресса. Пресс включают в работу и путем обжатия пуансоном трубам придают требуемую форму. Штампованные детали имеют одинаковые размеры отдельных частей и лучший вид, чем однотипные детали, обработанные на трубогибочных станках. Методом штамповки из стальных бесшовных труб изготовляют крутоизогнутые отводы с радиусом кривизны, равным 1,5-2 диаметрам трубы. После изготовления отводов концы их обрабатывают под сварку.
Гибка труб в горячем состоянии производится путем нагрева места изгиба и последующего поворота конца трубы вокруг оправки. При этом изгибаемую трубу набивают песком и закрепляют одним концом в прижиме или тисках. Радиус изгиба должен быть не менее диаметра трубы, а длина нагреваемой части при изгибе 90° не менее 6 диаметров; при изгибе 60° — 4 диаметра; при изгибе 45° — 3 диаметра. При гибке трубопроводов большого диаметра (более 50 мм) в некоторых случаях применяют складчатые отводы, которые изготовляют на строительной площадке. Для этого на трубе намечают места нагрева и образования складок. Затем оба конца трубы закрывают деревянными пробками, трубу укладывают на стенд, нагревают место первой складки, после чего изгибают трубу до образования первой складки. Полученную складку охлаждают и приступают к формированию следующей складки; так продолжают до получения требуемого отвода.
Гибка пластмассовых труб производится в нагретом (размягченном) состоянии на трубогибочных станках или шаблонах, закрепляемых в приспособлениях. При гибке труб на трубогибочных станках зазор между обжимным роликом и трубой должен быть не более 10% наружного диаметра трубы. Трубы нагревают воздухом в электропечах или ваннах, заполненных глицерином. Режим нагрева устанавливается в зависимости от материала труб и толщины стенки. Чтобы при гибке стенки пластмассовых труб не смялись, в трубу до нагрева помещают наполнитель, например резиновый жгут, гибкий металлический или резиновый шланг, набитый песком. Наружный диаметр жгута или шланга должен быть на 1-2 мм меньше внутреннего диаметра изгибаемой трубы. Резиновый шланг, набитый песком, рекомендуется применять при гибке труб диаметром более 50 мм. Не следует наполнять трубы песком, так как в дальнейшем потребуется очистка внутренней поверхности труб от прилипшего песка. Гибка труб без наполнителя допускается, если отношение толщины стенки трубы к ее наружному диаметру составляет не менее 0,06, а также если радиус гибки более 3,5-4 наружных диаметров трубы. При изготовлении отводов угол изгиба принимают на 9-10° больше, чем требуется, так как труба несколько разгибается после снятия ее с шаблона или приспособления. Пластмассовые трубы, подвергнутые гибке, охлаждают до температуры 28 °С сжатым воздухом или водой в фиксированном положении.
Причины возникновения и способы устранения дефектов при гибке труб
Правка полосовой и угловой стали, труб, круглых прутков. Правке подвергаются изделия из листовой, полосовой, угловой, круглой стали. Для правки изделия из листовой стали его укладывают на плиту выпуклостью кверху и наносят частые несильные удары металлическим или деревянным молотком, начиная от края листа в направлении к центру выпуклости. По мере приближения к центру силу удара следует увеличивать. Удары нужно равномерно распределять по всему выпрямляемому участку. Полосовую и прутковую сталь правят на плите или наковальне, ударяя молотком по выпуклым местам и поворачивая полосу или пруток.
Механизировать правку можно путем применения правильных валков и прессов, специальных станков и правильных пневматических молотов. Заготовки из листа толщиной до 3 мм правят на трехвалках с ручным приводом, заготовки толщиной до 4 мм правят на приводных трехвалках. Ручная трехвалка имеет два валка, расположенных один над другим, которые могут в зависимости от толщины заготовки удаляться друг от друга или сближаться, расположенный сзади третий валок может быть опущен или поднят. Заготовку устанавливают между двумя передними валками и, вращая рукоятку по часовой стрелке, пропускают деталь между валками несколько раз для полного устранения выпуклостей и вмятин.
Трубу или круглый пруток располагают на призмах винтового пресса так, чтобы изогнутая часть была обращена вверх, а сам вал плотно находился в угловых выемках призмы. При этом призматический наконечник пресса должен находиться на месте наибольшей кривизны. Для предупреждения вмятин между наконечником и валом помещают прокладки. Вращением маховика наконечник винта плавно подводят и нажимают на вал до тех пор, пока не выправят кривизну, что определяют по просвету на поверочной плите. При правке изделий из угловой стали деформированную деталь устанавливают в призме на столе пресса, а между полками уголка укладывают закаленный стальной валик. При нажиме винтом пресса валик придает уголку нужную форму.
Большие листы, полосы и ленты с выпучинами и волнистостью правят на лйстоправильных станках, горизонтальных правильно-растяжных машинах и пневматических молотах.
Виды изогнутых деталей. Изогнутым называют отрезок трубопровода, имеющий согнутые отводы. Изогнутые детали применяются на поворотах трубопроводов, при обходе балок, присоединении нагревательных приборов к системе теплоснабжения. Изогнутые детали бывают следующих видов:
- отвод а (рисунок ниже) — деталь с одним изогнутым углом, как правило, 90° или 135°; применяется при поворотах трубопровода;
- отступ (утка) б (рисунок ниже) — деталь с двумя изогнутыми под углом 135° частями. Размер отступа — расстояние между центрами отогнутых концов трубы (вылета). Отступы применяются, когда присоединяемая к трубопроводу деталь лежит не в одной плоскости с трубой;
- скоба в (рисунок ниже) — деталь с тремя изогнутыми углами: центральный угол равен 90°, а боковые — по 135°. Скоба используется для обхода другой трубы;
- калач г (рисунок ниже) — деталь в форме полуокружности, заменяющая два отвода и применяемая для соединения двух нагревательных приборов, расположенных один над другим, на подводках к приборам;
- компенсатор — деталь П-образной формы, устанавливаемая для уменьшения температурных деформаций трубопровода.
Процесс гильотинной резки
Гильотинная резка представляет собой процесс прямолинейной резки листового металла. Материал разрезается между противоположными кромками двух лезвий. Предварительно лист фиксируется с помощью прижимных цилиндров. Во время процесса резки подвижное лезвие двигается по отношению к неподвижному лезвию с определенным зазором между ними, который определяется условиями резки.
Подвижное лезвие может быть установлено под углом по отношению к неподвижному для того, чтобы резка велась последовательно от одной стороны к другой, этот угол называется углом между лезвиями, и это уменьшает усилие резки, но увеличивает ход подвижного лезвия.
Что касается самой гильотины, то, машина состоит из станины со столом, системы прижима листа, верхнего и нижнего лезвия и заднего упора. Задний упор обеспечивает требуемый размер отрезаемой детали.
Задний угол верхнего лезвия незначительно влияет на усилие резки. При использованием двух лезвий с четырьмя режущими кромками требуется более высокое усилие резки, чем когда верхняя лезвие отшлифованы с небольшим задним углом, этот угол, как правило, не более 3°.
Угол между лезвиями значительно влияет на усилие резки и влияет на дефекты, которые возникают при резке узких полос. Данный угол — менее 3°.
Зазор между лезвиями — это расстояние (перпендикулярное) между лезвиями. Чистота резки зависит от толщины листа и прочности материала. Точные значения зазора должны быть определены для каждого конкретного случая. Если зазор слишком маленький, то наблюдается увеличенный износ лезвий: затраты на переточку инструмента и усилие резки будет выше.
Дефекты готовых изделий из листового металла в результате резки:
- дефект скручивания,
- дефект саблевидности,
- дефект изгиба
- дефект непрямолинейной кромки.
ДЕФЕКТ САБЛЕВИДНОСТИ
Этот дефект выражается в изгибе отрезанной детали в плане (поверхность остается плоской) после резки. Это связано с шириной детали, ее толщиной, прочности материала и направления линий прокатки (остаточные напряжения). Для уменьшения этого дефекта рекомендуется использовать меньший угол между лезвиями и выполнять резы вдоль направления линий прокатки.
ДЕФЕКТ СКРУЧИВАНИЯ
Этот дефект выражается в скручивании готовой детали вдоль ее оси после резки. Этот дефект возникает обычно,при резке узких полос. Условия резки, которые усиливают этот дефект, связаны с геометрией листового металла (большая толщина, малая ширина, короткая длина), характеристик материала (мягкий материал, неравномерное распределение напряжений) и, конечно, параметры резки (большой угол между лезвиями, высокая скорость резки).
ДЕФЕКТ ИЗГИБА
Этот дефект выражается в изгибе отрезанной детали (деталь не плоская), после резки. Этот дефект обусловлен углом между лезвиями и жесткостью заготовки. Для уменьшения этого дефекта рекомендуется использовать меньший угол между лезвиями и поддерживать отрезаемую заготовку.
ДЕФЕКТ НЕПРЯМОЛИНЕЙНОЙ КРОМКИ
Разрезаемый материал пластически деформируется в очень небольшой области, которая формирует остаточную деформацию. Область чистой кромки, где верхний нож проникает в материал до образования трещин, которые в свою очередь ведут к образованию грубой и нерегулярной поверхности известной как область трещин.
