Гибка листового металла

Среди способов отделки особое внимание уделяется гибкам листовых металлов, т.е. целенаправленное деформирование металлической заготовки определённым образом, чтобы в итоге получилось изделие нужной формы. Данным способом сегодня изготавливается множество видов металлической продукции, в том числе сварные трубы, разнообразные профильные системы, вентиляционные воздуховоды, дымоходы, колпаки, отливы и т.д. Работа выполняется ручным оборудованием или на специальных гибочных станках высокой производительности.

Калибрующие и свободные удары

В соответствии с характером усилия по деформации различают:

• свободную деформацию металла, когда заготовка кладётся на фиксированные опоры, а деформирующее усилие без ограничения прикладывается посредине;
• с калибрующим ударом, когда опора для заготовки оснащена пружиной и перемещается во время сгибания вниз, регулируя величину деформирующего усилия.

Во втором случае может использоваться жёсткое подчеканивание сгиба в итоговой точке рабочего хода пуансона.

Количество переходов

Не всегда гибка выполняется за один раз (переход). Число необходимых переходов определяется величиной пластичности металла/сплава и толщиной сгибаемого листа. Если требуется работать с малопластичным металлом, процедуру выполняют в несколько переходов, между которыми для снятия напряжений обязательно происходит промежуточный отжиг заготовки. Достаточно гибкий металл легко деформируется без трещин, образуя углы до 100°-120°.

Способ деформации металла

Современное гибочное оборудование использует два основных вида перемещения рабочих элементов:

• возвратно-поступательное, реализованное на прессах с электро-механическим либо гидравлическим приводом, называемых листогибами, где рабочие плоскости располагаются горизонтально или вертикально;
• вращательное, реализованное посредством использования разнообразного оборудования с вращающимися вальцами, под общим названием «кузнечные бульдозеры».

Специальное оборудование, оснащённое вальцами, может выполнять гибку, правку исходного материала, если он частично деформирован при транспортировке или хранении, а также окончательную правку готового изделия.

Способы воздействия на металл и их определение

Чтобы определить, допустима ли гибка для получения того или иного изделия, часто используются стандартные методики расчётов, требующие определения основных исходных данных. Так, перед выполнением деформации тонколистовой заготовки, требуется:

• определить направление прокатки;
• сравнить минимальную величину радиуса сгибания с толщиной заготовки;
• найти коэффициент текучести используемого металла;
• выяснить допустимую величину отклонений геометрических форм готового изделия.

В процессе работы с криволинейными изделиями либо использовании неплоских форм исходного проката (уголка, круга, шестигранника и др.) обязательно требуется определить, до какой степени исходный профиль деформируют.

При выборе оборудования для гибки того или иного изделия основное внимание уделяется длине рабочей зоны обрабатываемой заготовки и производительности станков. При мелкосерийном изготовлении изменение формы тонколистовых заготовок нередко выполняется на ручном оборудовании. В то же время изготовление профилированных элементов — полностью автоматизированный процесс благодаря небольшой глубине гибов.

Сложности изготовления

Основной проблемой, возникающей в ходе технологических операций гибки, является пружинение – частичное возвращение заготовки к исходной форме, из-за чего искажаются геометрические параметры готового изделия. Это явление часто встречается в ходе гибки сталей, в составе которых углерод содержится в количестве, превышающем полпроцента от общей массы. Угол пружинения может в некоторых случаях достигать 15°, т.е. на эту величину не совпадать с заданным углом. Для уменьшения или полной ликвидации пружинения используют следующие способы.

1. Если до начала работ известно, какая марка сплава будет использована в качестве исходного материала заготовки, то параметры рабочих частей штампа и пуансона изменяют на величину угла пружинения, чтобы компенсировать его последействие. Заранее известные характеристики сплава позволяют точно рассчитать величину компенсационного угла. Определить величину пружинения для компенсации можно и другим путём – выполнить пробную гибку и измерить угол сгиба.
2. Компенсация пружинения может осуществляться путём использования технологических выемок (поднутрений) на штампе. Для этого во время гибки деформационная зона должна находиться в постоянном контакте с активным инструментом.
3. Пластичность металла повышается при отжиге, температура которого для низкоуглеродистых сталей составляет 180-200°С, а для углеродистых – от 550°С до 600°С.
4. Горячая гибка металла улучшает пластические характеристики, однако при её выполнении возникает необходимость в очистке готового изделия и штампа от окалины.

Поэтапное изготовление

Рассмотрим поэтапное выполнение холодной гибки, поскольку она является наиболее часто используемой технологией. Можно заказать гибку любого типа, однако в большинстве случаев необходимое качество изделия обеспечивается без нагрева заготовки. Процесс изготовления изделия состоит из следующих этапов.

1. Анализ конструкции изделия и соответствия выбранного материала требуемым параметрам изделия.
2. Расчёт деформирующего усилия и разработка технологической карты.
3. Выбор оборудования и типоразмера рабочих инструментов.
4. Разработка параметров исходной заготовки.
5. Расчёт переходов деформирования.
6. Составление проекта технологической оснастки.
7. Непосредственное выполнение гибким на производственном участке в соответствии с технологической картой.

Для выяснения пригодности выбранного материала необходимо проверить его:

• пластические характеристики, что особенно важно в случае использования малопластичного сплава;
• минимально допустимый радиус гиба без образования трещин;
• допустимый уровень деформации исходного профиля или увеличения толщины в месте сгиба.

Если выясняется, что выбранный заказчиком материал не соответствует проектным требованиям, наши специалисты подбирают оптимальный по характеристикам/стоимости вариант и предлагают заказчику в качестве замены. Улучшение пластичности достигается промежуточным отжигом либо предварительным прогревом заготовки и изменение формы листа металла в горячем состоянии, если это допускают характеристики конечного изделия. Конечная цена гибки возрастает, поскольку в неё включаются расходы на выполнение добавочных операций.

Оборудование для работы при гибках листовых металлов

Процесс работы может выполняться профилированным либо ротационным инструментом, для чего необходимо соответствующее оборудование и оснастка.

Профилированный инструмент и оборудование

Основным профилированным инструментом для гибки металлов являются штампы (матрицы) и пуансоны из инструментальной (для пластичных металлов) либо легированной (для непластичных металлов) стали. Они служат основной рабочей частью листогибочного пресса серий И12, И13 или А72. Применение профилированных инструментов является оправданным при крупносерийном изготовлении металлических изделий, т.к. один комплект из матрицы и пуансона предназначен для гибки единственного типоразмера детали.

Ротационный инструмент и оборудование

Непрофилированный, или ротационный инструмент деформирует заготовку, пропуская металл через зазоры между вращающимися вальцами, расположенными под определённым углом друг к другу. Угол наклона каждого вальца можно изменять, благодаря чему станок быстро перенастраивается для выпуска другой детали. Деформацию сортового проката (уголка, двутавра, швеллера) выполняют только на ротационном оборудовании.

Различают сортогибочные (для сортового проката) и листогибочные (для листовой стали) станки. И те, и другие чаще всего оснащены тремя вальцами, из которых один является нажимным и расположен сверху, а два располагаются снизу и служат опорами для заготовки. Специальные ротационные машины различаются:

• по симметрии рабочих частей, в зависимости от позиции вальцов относительно вертикальной оси;
• по ширине рабочих вальцов, от которой зависит ширина обрабатываемой заготовки;
• по функциональности: добавочные вальцы, расположенные до или после основной тройки, могут выполнять предварительную или остаточную правку;
• по расположению вальцов относительно плоскости – горизонтальному либо вертикальному.