Гибка листового металла - технология процесса

Гибка - это процесс формования металла, при котором к листу металла прилагается сила, заставляющая его изгибаться под углом и принимать желаемую форму. Операция гибки вызывает деформацию вдоль одной оси, но для создания сложной детали может быть выполнена последовательность из нескольких различных операций. Гнутые детали могут быть довольно маленькими, например кронштейном, или до 6 метров в длину, например, большой корпус или шасси. Изгиб можно охарактеризовать несколькими различными параметрами, показанными на изображении ниже.

• Линия сгиба - прямая линия на поверхности листа по обе стороны от сгиба, определяющая конец ровной полки и начало сгиба.

• Внешняя линия формы - прямая линия, по которой внешние поверхности двух фланцев будут встречаться, если они продолжатся. Эта линия определяет край формы, который будет ограничивать гнутый листовой металл.

• Длина фланца - длина любого из двух фланцев от края листа до линии сгиба.

• Расстояние по линии пресс-формы - расстояние от любого конца листа до внешней линии пресс-формы.

• Откат - расстояние от любой линии изгиба до внешней линии формы. Также равняется разнице между расстоянием между линией формы и длиной фланца.

• Ось сгиба - прямая линия, определяющая центр, вокруг которого сгибается листовой металл.

• Длина сгиба - длина сгиба, измеренная по оси сгиба.

• Радиус сгиба - расстояние от оси сгиба до внутренней поверхности материала между линиями сгиба. Иногда указывается как внутренний радиус изгиба. Внешний радиус изгиба равен радиусу внутреннего изгиба плюс толщина листа.

• Угол изгиба - угол изгиба, измеряемый между изогнутым фланцем и его исходным положением, или как включенный угол между перпендикулярными линиями, проведенными из линий изгиба.

• Угол скоса - дополнительный угол к углу изгиба.

Акт изгиба приводит как к растяжению, так и к сжатию листового металла. Внешняя часть листа претерпевает растяжение и растягивается до большей длины, в то время как внутренняя часть испытывает сжатие и укорачивается. Нейтральная ось - это граничная линия внутри листового металла, вдоль которой отсутствуют силы растяжения или сжатия. В результате длина этой оси остается постоянной. Изменения длины внешней и внутренней поверхностей могут быть связаны с исходной длиной плоского участка двумя параметрами, допуском на изгиб и вычетом изгиба, которые определены ниже.

• Нейтральная ось - место на листе, которое не растягивается и не сжимается и поэтому остается постоянной длины.

• K-фактор - расположение нейтральной оси в материале, рассчитываемое как отношение расстояния до нейтральной оси (измеренное от внутренней поверхности сгиба) к толщине материала. K-фактор зависит от нескольких факторов (материала, операции гибки, угла гибки и т.д.) и обычно превышает 0,25, но не может превышать 0,50.

• Допуск на сгиб - длина нейтральной оси между линиями сгиба или, другими словами, длина дуги сгиба. Припуск на изгиб, добавленный к длине фланца, равен общей длине плоскости.

• Удержание изгиба - также называется компенсацией изгиба, величина, на которую кусок материала был растянут при изгибе. Значение равно разнице между длиной линии пресс-формы и общей длиной плоского участка.

При сгибании листового металла остаточные напряжения в материале заставляют лист слегка пружинить после операции сгибания. Из-за этого упругого восстановления необходимо точно перегибать лист, чтобы получить желаемый радиус изгиба и угол изгиба. Конечный радиус изгиба будет больше, чем первоначально сформированный, а окончательный угол изгиба будет меньше. Отношение конечного угла изгиба к начальному углу изгиба определяется как коэффициент упругого возврата, KS. Величина упругого возврата зависит от нескольких факторов, включая материал, операцию гибки, а также начальный угол изгиба и радиус изгиба.

Гибка обычно выполняется на станке, называемом листогибочным прессом, которым можно управлять вручную или автоматически. По этой причине процесс гибки иногда называют формованием на листогибочном прессе. Листогибочные прессы доступны в различных размерах (обычно от 20 до 200 тонн), чтобы наилучшим образом соответствовать конкретному применению. Листогибочный пресс содержит верхний инструмент, называемый пуансоном, и нижний инструмент, называемый матрицей, между которыми находится листовой металл. Лист аккуратно помещается на матрицу и удерживается на месте задним упором, в то время как пуансон опускается и заставляет лист изгибаться. В автомате пуансон вдавливается в лист под действием гидроцилиндра. Достигаемый угол изгиба определяется глубиной, на которую пуансон вдавливает лист в матрицу. Эта глубина точно регулируется для достижения желаемого изгиба. Для штампа и штампа часто используется стандартный инструмент, что обеспечивает низкую начальную стоимость и пригодность для мелкосерийного производства. Специальные инструменты можно использовать для специальных операций гибки, но это увеличит стоимость. Инструментальный материал выбирается в зависимости от объема производства, материала листового металла и степени изгиба. Естественно, требуется более прочный инструмент, чтобы выдерживать большие объемы, более твердый листовой металл и тяжелые операции гибки. В целях повышения прочности некоторые распространенные инструментальные материалы включают твердую древесину, низкоуглеродистую сталь, инструментальную сталь и карбидную сталь.

Несмотря на использование листогибочного пресса и стандартных комплектов штампов, для сгибания листа по-прежнему можно использовать различные методы. Самый распространенный метод известен как V-образный изгиб, при котором пуансон и матрица имеют V-образную форму. Пуансон проталкивает лист в V-образную канавку на V-образной матрице, заставляя его изгибаться. Если пуансон не прижимает лист ко дну полости матрицы, оставляя под ним пространство или воздух, это называется «изгибом воздухом». В результате V-образная канавка должна иметь более острый угол, чем угол, образующийся в листе. Если пуансон выталкивает лист ко дну полости матрицы, это называется «дно». Этот метод позволяет лучше контролировать угол, потому что упругая отдача меньше. Однако требуется более мощный пресс. В обоих методах ширина V-образной канавки или отверстия матрицы обычно в 6-18 раз превышает толщину листа. Это значение называется отношением матрицы и равно величине отверстия матрицы, деленной на толщину листа.

Правила процесса

• Место сгиба - сгиб должен быть расположен там, где имеется достаточно материала, и желательно с прямыми краями, чтобы лист можно было закрепить без скольжения. Ширина этого фланца должна быть как минимум в 4 раза больше толщины листа плюс радиус изгиба.

• Радиус изгиба - используйте единый радиус изгиба для всех изгибов, чтобы избежать дополнительных инструментов или настроек.

• Радиус внутреннего изгиба должен быть не менее толщины листа.

• Направление изгиба - изгиб твердых металлов параллельно направлению прокатки листа может привести к разрушению. Рекомендуется изгиб перпендикулярно направлению прокатки.

• Любые элементы, например отверстия или щели, расположенные слишком близко к изгибу, могут быть искажены. Расстояние от таких элементов до изгиба должно быть не менее 3-х кратной толщины листа плюс радиус изгиба.

• В случае ручного изгиба, если конструкция позволяет, можно вырезать прорезь вдоль линии изгиба, чтобы уменьшить необходимое ручное усилие.