Гибка металла

Виды гибки и форма исходной заготовки

Гибке подвергается не только металл в виде листа или ленты. При изготовлении металлоконструкций нередко требуются изогнутые профили или трубы.

Листовая гибка

При радиусной обработке листового металла нужно точно подобрать линейный размер. Следует ориентироваться на размеры детали, учитывая, что обрабатываемая заготовка по длине должна оказаться несколько больше, чем готовое изделие. Это обусловлено спецификой самого процесса гибки.

Когда части плоской заготовки меняют своё положение, внутренние слои металла сжимаются, а наружные, соответственно, вытягиваются. Отсюда следует, что перед выполнением операции необходимо просчитывать параметры детали, которую предстоит обрабатывать. Для расчёта радиуса изгиба применятся таблицы, содержащиеся в инженерных справочниках, или же соответствующее программное обеспечение.

Гибка труб

Гибка выполняется в соответствии с требованиями нормативов из технической документации. Трубы можно изгибать ручным и механизированным способом. Изогнутые трубы широко применяются в строительных и хозяйственных сферах, например при изготовлении перил и ограждений. Как правило, производится зашивание труб по радиусу с формированием полного или частичного изгиба. Он не зависит от сечения трубы.

Когда обрабатывается профиль, имеющий внутреннюю полость, на заготовку действует сразу несколько сил: одна — на внутреннюю стенку, а другая — на наружную.

Выполняя изгибание труб, необходимо учитывать вероятность деформирования из-за взаимодействия таких сил, действующих на две поверхности в одно и то же время. Взаимодействие может привести к потере соосности. Если не все условия технологического процесса будут выполнены с точностью, не исключён риск разрыва заготовки. Если гибка производилась неравномерно, в области сгиба могут возникнуть складки из-за влияния тангенциальных сил, возникающих при деформации.

Вероятность вышеописанных проблем можно снизить, варьируя холодную и горячую гибку металла. Технология холодной гибки целесообразна при обработке небольших труб. Обязательно заранее определяется минимально радиус, проходящий по оси.

Локальный нагрев создаёт подходящие условия для гибки труб, так как при повышенной температуре металл проявляет пластичность. Увеличение пластичности оказывается достаточным для выполнения требуемого изгиба.

Гибка профильного проката

У профилей большой момент сопротивления, поэтому использовать классические виды гибки невозможно. Для обработки применяется специализированное ротационное оборудование. Оно отличается от станков, используемых для листового проката последовательным приложением усилия. В результате общее усилие, прикладываемое к профилю, уменьшается, и одновременно с этим уменьшается крутящий момент силового агрегата.

Если нужно изгибать заготовки малого размера и сечения, можно применять оборудование с ручным приводом. Использование последовательных усилий даёт возможность деформировать заготовку и править её, снимая внутренние напряжения в структуре металла.

Правильно-гибочные станки для профильного металлопроката различаются количеством рабочих валков (3 или 4), и их расположением (симметричное и асимметричное). Смена положения оси валка привода, диаметра и профиля рабочей части, дают возможность регулировать изгиб.

Валковые машины отличаются небольшой энергоёмкостью и простотой конструкции, работа с ними не требует применения штампов. Но автоматизировать процесс гибки на валковом оборудовании достаточно сложно.

Валки можно применять и в станках для гибки труб. Отличия будут в оправке, которая должна помещаться внутрь трубы, чтобы не допускать дополнительной деформации.

На нашем сайте вы найдете еще много информации о гибке листового металла! Читайте статью “Оцифровка работы гибочного станка”!

K-фактор (коэффициент положения нейтральной линии)

При гибке на листогибочном станке, внутренняя сторона металлического листа сжимается, а внешняя, наоборот, растягивается. Это означает, что есть место на листе, в котором волокна не сжимаются и не растягиваются. Это место называется “нейтральной линией”. Расстояние от внутренней части сгиба до нейтральной линии называется К-фактором, коэффициентом положения нейтральной линии.

Изменить этот коэффициент невозможно, так как он является постоянным для каждого типа материала. Он выражается в виде дробей, и чем меньше К-фактор, тем ближе нейтральная линия будет расположена к внутреннему радиусу листа.

K-фактор = тонкая настройка

Значение К-фактора влияет на плоскую заготовку, возможно, не настолько, как влияет радиус детали, но следует учитывать его при тонкой настройке расчетов для заготовок. Чем меньше К-фактор, тем больше материал растягивается и “выталкивается”, заставляя заготовку быть “больше”.

Прогнозирование К-фактора

В большинстве случаев мы можем прогнозировать и настраивать К-фактор при выполнении расчетов плоской заготовки.

Необходимо провести несколько испытаний выбранной V-образной выемки и измерить радиус детали. Если необходимо более точно рассчитать К-фактор, можно воспользоваться формулой расчета К-фактора для гибки, приведенной ниже:

Решение примера:

B = 150 + 100 + 60 +BA1 + BA2

Прогноз К-фактора

B1: R/S=2 => K=0,8

B2: R/S=1,5 => K=0,8

Оба сгиба меньше или равны 90°:

 

что означает:

B1 = 3.14 x 0.66 x (6 + ((4×0.8)/2) – 2 x 10

B1 = -4.25

B2 = 3.14 x 0.5 x (8 + ((4×0.8)/2) – 2 x 12

B2 = -8.93

Итого:

B = 150 + 100 + 60 + (-4.25) + (-8.93)

B= 296.8мм

Автор методики: Хулио Алькасер, менеджер международных продаж Rolleri Press Brake Tools

Комментарий Dreambird

Обработка листового металла на современных производствах часто используется для изготовления деталей, точное соблюдение размеров которых критично. Более того, в условиях, когда скорость изготовления ценится превыше всего и от нее зависит, получит ли субподрядчик заказ на изготовление деталей, производители стараются избегать траты времени на выполнение калькуляции вручную, выполнение различных тестов и исправление допущенных ошибок. Использованный в статье метод, несомненно, может считаться точным и изложенные в нем формулы полезны, но постоянное использование их при расчетах ведет к дополнительным временным затратам на производстве.

Сегодняшние листогибочные прессы зачастую оснащены стойками ЧПУ и последовательность гибки конкретного изделия может быть задана на компьютере непосредственно после проектирования изделия. При наличии готового файла с геометрией плоской развертки последовательность гибки, требующаяся для ее выполнения, также рассчитывается на компьютере после непосредственного импорта этого файла в специализированное CAD/CAM-решение для гибки.

Современное автономное программное решение Radbend, часть CAD/CAM-комплекса Radan для обработки листового металла, является мировым лидером среди приложений аналогичного характера. Все изложенные в статье расчеты заложены в Radbend в виде алгоритмов и не требуют расчетов вручную. Гибка детали выполняется в среде Radbend так, как она будет выполнена на самом деле, затем “слишком длинные” стороны подгоняются для абсолютной точности. Далее уже согнутое изделие отправляется в модуль Radan3D, где на его основе создается заготовка, при расчете длины которой учитывается ранее выполненная в Radbend подгонка. Таким образом при производстве изделия будут соблюдены все требуемые параметры и обработка будет выполнена корректно уже с первого подхода.

Radbend позволяет заранее определить технологичность изготовления детали, генерируя и показывая графически полную симуляцию обработки и последовательность гибки, помогая подобрать инструмент и расположить упоры. С помощью этого модуля можно избежать проблем, часто возникающих на производстве – предотвратить столкновения инструмента, изделия и частей станка.

Гибка профилей

Станок профилегибочный ручной Ввиду того, что данные профили имеют повышенное значение момента сопротивления, традиционные способы гибки тут неприемлемы. Поэтому для гибки используют преимущественно машины ротационного действия. По сравнению с листогибочным оборудованием они имеют то преимущество, что приложение усилия происходит не одновременно по всей поверхности заготовки, а последовательно. В результате усилие гибки снижается, а требуемый для выбора электродвигателя крутящий момент снижается.

Для небольших заготовок ротационные машины вообще могут иметь ручной привод. Поскольку гибка выполняется по последовательной схеме, то одновременно с деформацией может производиться и правка изделия, что способствует снятию внутренних напряжений в материале.

Правильно-гибочные машины различают по количеству рабочих валков – их может быть три или четыре. Валки могут устанавливаться по симметричной или асимметричной схеме. Регулировка параметров гибки заготовок производится соответствующим изменением положения оси приводного валка, а также изменением их диаметров и профиля рабочей части.

Валы профилегибочного станка

Несмотря на некоторые сложности автоматизации процесса валковые машины конструктивно очень просты и неэнергоёмки. Для них не требуется также изготовление специализированного инструмента — штампов.

По подобному принципу изготавливаются также и станки для гибки труб. Принципиальным отличием здесь является наличие узла оправки, которая размещается в деформируемой трубе, и препятствует искажению профиля заготовки в процессе её гибки.

Основные принципы гибки металла

Для изменения формы металлического проката можно использовать несколько различных методик.

Очень часто в этом случае используют сварку, однако такое тепловое воздействие на металл не только сильно влияет на его структуру, но и значительно снижает показатели его прочности, а соответственно, и уменьшает срок службы.

В этом случае изменить форму листового металла можно за счет определенного усилия, при котором в заготовке не происходят структурные изменения.

Особенности гибки металлического проката заключаются в том, что при выполнении этой слесарной операции происходит растяжение наружных слоев материала и соответственно сжатие внутренних.

Видео:

Технология гибки любого листового металла заключается в том, что часть проката перегибается по отношению к другой на строго определенный угол.

Получить величину заданного угла перегиба позволяет расчет.

Конечно, за счет прилагаемого усилия сам металл определенным образом подвергается деформации, которая имеет допустимый предел, который согласно ГОСТ зависит от таких параметров, как толщина материала, величина угла изгиба, а также хрупкости и скорости проведения операции.

Данная технологическая операция проводится на специальном оборудовании, которое дает возможность получить в итоге изделие без каких-либо дефектов.

И в том, и в другом случае необходимо обязательно учитывать то, что если изделие будет согнуто с нарушениями, то на поверхности материала образуются микротрещины, которые впоследствии станут причиной ослабления металла непосредственно в месте изгиба, что может привести к серьезным последствиям.

Современные возможности позволяют проводить изгиб проката самой разной толщины, при этом создаваемое напряжение должно превышать такой параметр, как предел упругости.

В любом случае, деформация листового металла должна носить пластический характер.

Следует отметить, что получаемая таким образом бесшовная конструкция, будет иметь высокую прочность и обладать определенной устойчивость к воздействию коррозии.

Сгибание металлического листа при помощи молотка

Для того чтобы выполнить гибку листа толщиной до 1,2 мм под прямым углом, используют простейшие инструменты – плоскогубцы (струбцины) и резиновый молоток.

Обработку производят на ровном деревянном бруске. Линию сгиба прочерчивают при помощи карандаша и линейки. Затем лист зажимают плоскогубцами так, чтобы их концы пришлись точно на линию разметки.

Край постепенно отгибают вверх, продвигаясь вдоль сгиба. После того, как угол приблизится к 90 градусам, лист помещают на брусок и при помощи молотка окончательно выравнивают.

Таким образом изготавливают узкие детали, например кромки из жести.

Сгибание листа толщиной до 2 мм удобно проводить на рабочем столе. Металл располагают так, чтобы линия разметки приходилась на кромку. Под обрабатываемый материал подкладывают стальной уголок.

Лист зажимают в тисках при помощи двух деревянных брусков. Сгибание производят при помощи молотка, простукивая металл от одного конца к другому. Край листа при этом направляют вниз так, чтобы в итоге он полностью лег на закрепленный по краю стола уголок. Этим способом изготавливают изделия любой ширины, в том числе ящики или мангалы.

Видео:

Виды и особенности

По способу формирования профиля изделия все гибочное оборудование подразделяется на два основных вида: ротационные гибочные установки и листогибные прессы. В свою очередь ротационное оборудование включает в себя следующие разновидности:

• трех- и четырехвалковые станки;
• листогибы с поворотной балкой;
• многовалковые станы;
• зиговочные машины;
• сортогибочные станки.

Кроме того существует ряд дополнительных признаков, по которым это оборудование объединяется в отдельные группы. Ряд из них относится к технологическим параметрам и конструктивным особенностям, а другие связаны с потребительскими качествами.

Валковые листогибы

Трех- и четырехвалковые листогибы применяют для гибки и правки цилиндрических обечаек и дуговых деталей. Приводные валки продвигают заготовку в горизонтальном направлении, а находящийся между ними гибочный валок давит на металлический лист, формируя изогнутую поверхность заданного радиуса.

В трехвалковых машинах приводными являются два валка, расположенные снизу, а в четырехвалковых — один верхний валок. Формирование профиля толстых заготовок происходит за несколько проходов с постепенным смещением гибочного валка.

Станки с поворотной балкой

Листогибочные установки с поворотной балкой предназначены для для гибки и резки металла толщиной до 6 мм. На них выполняют обработку разнообразных профилей и кромок, а также изготавливают цилиндрические и дуговые изделия из листового и полосового материала. Основой такого оборудования является рабочий стол, на который помещается лист металла. Далее заготовка устанавливается по упору и фиксируется по всей длине прижимной балкой (другие названия: траверса, рама).

Движением поворотной балки вверх выступающая часть листа изгибается в соответствии с профилем вставного шаблона, закрепленного на торце прижимной балки.

Многовалковое оборудование

Назначением многовалковых станов является изготовление продукции из листового проката с множественными изгибами. Технология формирования профиля здесь такая же, как и у валковых листогибов, но в этом случае плоская заготовка последовательно проходит через группы валков, постепенно преобразуясь в изделие нужной формы.

Зигмашины

Зиговочные машины применяют для нанесения на металлический лист зигов — канавок с полукруглым профилем, которые выполняют роль ребер жесткости на поверхности тонколистового изделия. Помимо этого их используют для рифления, закатки фальцев и резки листового материала.

Сортогибы

Сортогибочные роликовые станки предназначены для изготовления дуг и колец из листового и полосового материала. На этих установках гибка производится с помощью трех расположенных на неподвижных осях сменных роликов, фигурные поверхности которых формируют заданный профиль изделия.

Прессовое оборудование

Гибочные прессы для листового металла применяют при формировании сложных профилей методом холодной штамповки. В общем виде такое оборудование имеет вид портального станка с литой станиной, между опор которой расположен стол для размещения металлических листов. По направляющим стойки в вертикальной плоскости перемещается массивная поперечина (ползун), являющаяся рабочим органом станка. Для формирования заданного профиля используются универсальные и специальные штампы, состоящие из матрицы и пуансона, а также упоры различной формы. Матрица вместе передним и задним упорами устанавливается на столе, а пуансон — на нижнем торце ползуна.

Другие характеристики

Помимо основного деления по технологическим параметрам станки для гибки металла могут объединяться в группы по следующим конструктивным признакам:

• тип главного привода;
• размер рабочей зоны;
• массогабаритные характеристики;

Гибочные станки выпускаются со следующими видами приводов: ручной, пневматический, электромагнитный, электромеханический и гидравлический. Тип привода напрямую связан с толщиной обрабатываемого металла и массогабаритными параметрами станка: в легких строительных листогибах используют ручной привод, а промышленное оборудование с большими размерами рабочего пространства всегда оснащается гидравлическими устройствами. Еще одна классификация, относящаяся к размерам и массе станков — это разделение их на мобильные, передвижные и стационарные.

Виды гибочных станков

Для получения полной картины работы листогибочного станка необходимо понимать, как оно устроено. В состав этого оборудования входят такие узлы, как стол, на котором размещают заготовки. Заготовка будет перемещаться по его поверхности в заданном направлении. Кроме этого, на столе может быть установлен резак, отсекающий готовые детали от листа исходного материала. В качестве резака может быть использован роликовый нож или сабельная гильотина.

Гибочный станок

В состав гибочных станков входит угломер. Его применяют при установке угла, под которым должен быть изогнут лист. Кроме этого узла, не последнюю роль играют ограничители, регулирующие предельную высоту получаемого изделия.Рабочая длина гибки  и предельная толщина металла у каждого типа станка строго индивидуальна.

На практике применяют следующие типы гибочных станков.

Ручное оборудование для гибки металла

Ручное оборудование обладает небольшими габаритами, может быть легко перевезено из одного места в другое. Его применяют на единичном производстве. На ручных станках выполняют работы по получению деталей, выполненных из разных материалов, например, алюминия, меди, оцинкованной стали. Работа на таком станке не требует какой-либо специальной подготовки.

Электромеханическое оборудование для гибки металла

Механическое оборудование использует в своей работе энергию маховика, специально для этого раскручиваемый. Станки с электромеханическим приводом работают за счет приводной станции, которые включают в свой состав электрический двигатель, редуктор, ремни или цепи. Гидравлические агрегаты работают от энергии получаемой от гидравлического цилиндра.

Гидравлические листогиб

Кстати, для бережного гиба листов, особенно тех, на которые нанесено покрытие, применяют листогибы, применяющие сжатый воздух.Существуют и такие устройства, как электромагнитные. Их довольно часто применяют при изготовлении ящиков и коробов. Рабочим инструментом в таком оборудовании являются мощные электромагниты, под воздействием которых происходит гибка листа.

Виды гибочных станков

Для получения полной картины работы листогибочного станка необходимо понимать, как оно устроено. В состав этого оборудования входят такие узлы, как стол, на котором размещают заготовки. Заготовка будет перемещаться по его поверхности в заданном направлении. Кроме этого, на столе может быть установлен резак, отсекающий готовые детали от листа исходного материала. В качестве резака может быть использован роликовый нож или сабельная гильотина.

Гибочный станок

В состав гибочных станков входит угломер. Его применяют при установке угла, под которым должен быть изогнут лист. Кроме этого узла, не последнюю роль играют ограничители, регулирующие предельную высоту получаемого изделия.Рабочая длина гибки  и предельная толщина металла у каждого типа станка строго индивидуальна.

На практике применяют следующие типы гибочных станков.

Ручное оборудование для гибки металла

Ручное оборудование обладает небольшими габаритами, может быть легко перевезено из одного места в другое. Его применяют на единичном производстве. На ручных станках выполняют работы по получению деталей, выполненных из разных материалов, например, алюминия, меди, оцинкованной стали. Работа на таком станке не требует какой-либо специальной подготовки.

Электромеханическое оборудование для гибки металла

Механическое оборудование использует в своей работе энергию маховика, специально для этого раскручиваемый. Станки с электромеханическим приводом работают за счет приводной станции, которые включают в свой состав электрический двигатель, редуктор, ремни или цепи. Гидравлические агрегаты работают от энергии получаемой от гидравлического цилиндра.

Гидравлические листогиб

Кстати, для бережного гиба листов, особенно тех, на которые нанесено покрытие, применяют листогибы, применяющие сжатый воздух.Существуют и такие устройства, как электромагнитные. Их довольно часто применяют при изготовлении ящиков и коробов. Рабочим инструментом в таком оборудовании являются мощные электромагниты, под воздействием которых происходит гибка листа.

Классификация станков по способу гибки

• прессы;
• поворотные;
• ротационные.

Промышленное гибочное оборудование, в большинстве случаев, принадлежит к первому типу. Гидравлические и пневматические прессы очень производительны и способны выполнять широкий спектр операций, кроме собственно гибки листа, они могут перфорировать металл, изготавливать штампованные детали.

Для мелкосерийного производства используются электромеханические и механические прессы, где для привода используются валы вращения и кривошипно-шатунные механизмы.

Основные части пресса:

• станина;
• привод;
• движущаяся вертикально траверса;
• пуансон;
• матрица;
• устройство компенсации прогиба основания;
• механизмы управления, контроля и измерения;
• зажимы для удерживания листа;
• нож для горизонтальной резки заготовок.

Схема основных частей пресса листогиба

Листогибочный станок с поворотным механизмом — один из самых удобных. Механический листогиб может работать со сталью толщиной до 1,5 мм, нержавейкой, цветными металлами всех видов без предварительного подогрева. Роль рабочего механизма выполняет поворотная балка, закрепленная в передней части стола в горизонтальном положении на уровне стола.

Лист укладывается на горизонтальный стол и прижимается неподвижной балкой. Передняя грань балки расположена под тупым углом к плоскости стола (измерение от внешней стороны). Именно этот наклон и определяет величину угла изгиба листа. Обычно он составляет 90-120. После закрепления листа поворотная балка поднимется и загибает металл по всей линии. Размеры заготовки зависят только от ширины рабочего стола. Такое приспособление для гибки листового металла отличается простотой конструкции, высокой производительностью и мобильностью. Кроме того, используя чертежи станков заводского изготовления, можно построить листогиб самостоятельно, увеличив или уменьшив основные размеры соответственно своим потребностям.

Параметры гибки и их определение

Для выяснения принципиальной возможности гибки заготовки из конкретного металла или сплава требуется знать:

• Величину предельного радиуса гиба, и сравнения его с фактической толщиной деформируемой заготовки.
• Направление волокон прокатки.
• Исходное значение предела текучести металла.
• Допускаемые отклонения формы готового изделия после гибки.

Гибка тонколистового металла Указанные исходные данные необходимы в случае гибки тонколистовых заготовок. Для гибки труб, а также некоторых видов профильного проката – круга, шестигранника, уголка и пр. – необходимо знать также допустимую относительную деформацию профиля после гибки.

Гибка металлов не относится к числу энергоёмких операций штамповки. Усилие процесса невелико, поэтому основным критерием для выбора деформирующего оборудования являются длина рабочей зоны обработки, и скорость перемещения деформирующего инструмента. Во многих случаях тонколистовая гибка заготовок возможна даже на ручных станках – профилегибах, трубогибах и т.д.

Из-за специфики деформирования металла во время его гибки процесс лучше проходит на оборудовании, которое имеет пониженное число ходов. Поэтому механическим кривошипным прессам часто предпочитают гидравлические. В частности, профилирование – разновидность полностью автоматизированного процесса неглубокой гибки.