Гибочные изделия из металла

Обновлено: 08.05.2024

Гибка – одна из распространённых операций деформирования металлов. В зависимости от сложности контуров гиба и толщины заготовки, её производят и в холодном, и в горячем состояниях, с применением ручного и механизированного инструмента.

Листогиб Metal Master LBM Изготавление колпака (дефлюгера)

Виды гибки

Гибка определяется как процесс обработки металлов давлением, в результате которого изменяется продольная ось деформируемой заготовки. Различают следующие варианты реализации гибки:

Все эти разновидности могут выполняться следующими способами:

Свободной гибкой, при которой центр симметрии заготовки не фиксируется, а сама гибка металла происходит путём нажима рабочего инструмента – пуансона на поверхность изгибаемой заготовки. Конфигурация деформированной заготовки зависит от формы пуансона;
Гибка калибрующим ударом, при которой заготовка укладывается в матрицу. Конфигурация матрицы и определяет конечную форму заготовки;
В роликовых матрицах, когда поворачивающиеся части рабочего инструмента постепенно формируют ось изогнутой заготовки.

Характерная особенность гибки – резко различное положение сетки макроструктуры в зависимости от направления гибки. Поэтому для мало- и среднепластичных металлов и сплавов направление волокон существенно важно: при совпадении такого направления с направлением перемещения оси деформируемой заготовки разрушение её в ходе штамповки маловероятно. В противном случае происходит расслаивание частиц в некоторых объёмах заготовки; в таких ситуациях гибка металла считается неисправимым браком.

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.

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.

Дефекты и трудности при гибке

Гибка малопластичных сталей (в частности, содержащих более 0,5% С) усложняется, главным образом, из-за явления пружинения – несоответствия конфигурации готовой детали требованиям чертежа. Пружинение – основная проблема при разработке технологического процесса гибки.

Суть явления состоит в упругом последействии материала после снятия рабочей нагрузки. В результате форма заготовки искажается (в некоторых случаях фактический угол пружинения может доходить до 12…15 0 , что впоследствии резко сказывается на точности сопряжения гнутой детали со смежной).

Пружинение ликвидируют или уменьшают использованием следующих технологических приёмов:

Компенсацией угла пружинения соответствующим изменением параметров рабочей части пуансона и матрицы. Метод эффективен, если точно известна марка металла/сплава или его прочностные характеристики, в частности, предел временного сопротивления. В особо ответственных ситуациях потребуется проведение технологических проб на загиб. Если, например, угол пружинения составляет 12 0 , то рабочую кромку пуансона увеличивают на такой же угол.
Изменением рабочего профиля матрицы, в результате чего гибка металлов по всей длине зоны деформирования должна постоянно происходить при контакте с активным рабочим инструментом. Для этого в матрице выполняют технологические поднутрения или выемки, если это возможно.
Повышением пластичности металла, для чего его перед штамповкой подвергают отжигу. Для высокоуглеродистых сталей температуру отжига обычно устанавливают в пределах 570…600 0 С, а для низкоуглеродистых 180…200 0 С.
Проведением гибки в горячем состоянии, когда пластические характеристики металла заведомо лучше. Правда, при этом в технологический процесс вводится дополнительная операция очистки поверхности детали, а рабочую поверхность матрицы после каждого хода пуансона необходимо очищать от частиц окалины.

Оборудование для гибки

В производственных условиях гибку ведут на так называемых листогибочных прессах серии И13. Они могут изготавливаться с механическим или гидравлическим приводом. Механические двухкривошипные прессы состоят из следующих узлов:

Сварной двухстоечной станины;
Электродвигателя;
Клиноременной передачи;
Пневмофрикционной системы управления прессом, которая включает в себя сблокированные муфту и тормоз (ввиду относительно небольшого крутящего момента муфта и тормоз часто выполняются однодисковыми);
Промежуточного вала, на котором размещается понижающая зубчатая передача;
Главного вала, к которому присоединяется основной исполнительный механизм кривошипно-шатунного типа (число шатунов – обычно два);
Ползуна, к которому в нижней его части крепится активный рабочий инструмент – пуансон (их может быть несколько) и направляющая плита со втулками.
Стола, к которому крепится неподвижная часть штампового блока с матрицами, направляющими колонками и устройствами фиксации заготовки в штампе.
Системы смазки и блока управления листогибочным прессом.

Листогибочные прессы с гидроприводом (серия И14__) конструктивно мало отличаются от кривошипных, за исключением того, что привод ползуна осуществляется от гидростанции, а сам ползун имеет плунжерное направление. Гибочные прессы с гидроприводом могут обеспечивать изменение скорости перемещения ползуна – от увеличенной на стадии холостого хода, до сниженной в момент начала операции деформирования. Это способствует снижению брака при гибке малопластичных сталей и сплавов.

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.

Гибка листового металла - методы и советы по проектированию [часть 1]

Гибка - одна из наиболее распространенных операций по изготовлению листового металла. Этот метод, также известен как прессование, отбортовка, гибка штампа, фальцовка и окантовка, этот метод используется для деформации материала до угловой формы.

Это достигается за счет приложения силы к заготовке. Сила должна превышать предел текучести материала для достижения пластической деформации. Только так можно получить стойкий результат в виде изгиба.

Какие методы гибки наиболее распространены? Как пружинистость влияет на изгиб? Что такое k-фактор? Как рассчитать допуск на изгиб?

Все эти вопросы обсуждаются в этом посте вместе с некоторыми советами по гибке.

Методы гибки:

Существует довольно много различных методов гибки. У каждого есть свои преимущества. Обычно возникает дилемма между стремлением к точности или простоте, в то время как последняя находит все большее применение. Более простые методы более гибкие и, что наиболее важно, для получения результата требуется меньше различных инструментов.

V-образный изгиб:

V-образная гибка является наиболее распространенным методом гибки с использованием пуансона и штампа. Она имеет три подгруппы - гибка на основе или нижняя гибка, «свободная» или «воздушная» гибка и чеканка. На воздушную гибку и гибку на основе приходится около 90% всех операций гибки.

Приведенная ниже таблица поможет вам определить минимальную длину фланца b (мм) и внутренний радиус ir (мм) в зависимости от толщины материала t (мм). Вы также можете увидеть ширину матрицы V (мм), которая необходима для таких характеристик. Для каждой операции нужен определенный тоннаж на метр. Это также показано в таблице. Вы можете видеть, что более толстые материалы и меньшие внутренние радиусы требуют большей силы или тоннажа. Выделенные параметры являются рекомендуемыми спецификациями для гибки металла.

График силы изгиба

Допустим, у меня есть лист толщиной 2 мм, и я хочу его согнуть. Для простоты я также использую внутренний радиус 2 мм. Теперь я вижу, что минимальная длина фланца для такого изгиба составляет 8,5 мм, поэтому я должен учитывать это при проектировании. Требуемая ширина матрицы составляет 12 мм, а тоннаж на метр - 22. Самая низкая общая производительность стенда составляет около 100 тонн. Линия гибки моей заготовки составляет 3 м, поэтому общая необходимая сила составляет 3 * 22 = 66 тонн. Таким образом, даже простой верстак, с достаточным количеством места, чтобы согнуть 3-метровые листы, подойдет.

Тем не менее, нужно помнить об одном. Эта таблица применима к конструкционным сталям с пределом текучести около 400 МПа. Если вы хотите согнуть алюминий , значение тоннажа можно разделить на 2, так как для этого требуется меньше усилий. С нержавеющей сталью происходит обратное - требуемое усилие в 1,7 раза больше, чем указано в этой таблице.

Нижнее прессование:

При нижнем прессовании, пуансон прижимает металлический лист к поверхности матрицы, поэтому угол матрицы определяет конечный угол заготовки. Внутренний радиус скошенного листа зависит от радиуса матрицы.

По мере сжатия внутренней линии требуется все большее усилие для дальнейшего манипулирования ею. Нижнее прессование позволяет приложить это усилие, так как конечный угол задан заранее. Возможность приложить большее усилие уменьшает пружинящий эффект и обеспечивает хорошую точность.

Разница углов учитывает эффект пружинящего отката

При нижнем прессовании важным этапом является расчет отверстия V-образной матрицы.

Ширина проема V (мм)
Метод / Толщина (мм)	0,5…2,6	2,7…8	8,1…10	Более 10
Нижнее прессование	6т	8т	10т	12т
Свободная гибка	12. 15т
Чеканка	5т

Экспериментально доказано, что внутренний радиус составляет около 1/6 ширины проема, что означает, что уравнение выглядит следующим образом: ir = V/6.

Воздушная гибка:

Частичная гибка, или воздушная гибка, получила свое название от того факта, что обрабатываемая деталь фактически не касается деталей инструмента полностью. При частичном гибе заготовка опирается на 2 точки, и пуансон толкает изгиб. По-прежнему обычно выполняется на листогибочном прессе, но при этом нет фактической необходимости в боковом штампе.

Воздушная гибка дает большую гибкость. Допустим, у вас есть матрица и пуансон на 90°. С помощью этого метода вы можете получить результат от 90 до 180 градусов. Хотя этот метод менее точен, чем штамповка или чеканка, в его простоте и заключается его прелесть. В случае, если нагрузка ослабнет, и упругая отдача материала приведет к неправильному углу, его легко отрегулировать, просто приложив еще немного давления.

Конечно, это результат меньшей точности по сравнению с нижним прессованием. В то же время большим преимуществом частичной гибки является то, что для гибки под другим углом не требуется переналадка инструмента.

Чеканка:

Раньше чеканка монет была гораздо более распространена. Это был практически единственный способ получить точные результаты. Сегодня техника настолько хорошо контролируема и точна, что такие методы больше не используются.

Чеканка при гибке дает точные результаты. Например, если вы хотите получить угол в 45 градусов, вам понадобятся пуансон и матрица с точно таким же углом. Не о чем беспокоиться.

Почему? Потому что штамп проникает в лист, вдавливая углубление в заготовку. Это, наряду с большим усилием (примерно в 5-8 раз больше, чем при частичной гибке), гарантирует высокую точность. Проникающий эффект также обеспечивает очень маленький внутренний радиус изгиба.

U-образная гибка:

U-образная гибка в принципе очень похожа на V-образную. Есть матрица и пуансон, на этот раз они имеют U-образную форму, что приводит к аналогичному изгибу. Это очень простой способ, например, гибки стальных U-образных каналов, но он не так распространен, поскольку такие профили также можно производить с использованием других, более гибких методов.

Ступенчатая гибка:

Ступенчатая гибка - это, по сути, многократная V-гибка. Этот метод, также называемый гибовкой вразбежку, использует множество последовательных V-образных изгибов для получения большого радиуса заготовки. Окончательное качество зависит от количества изгибов и шага между ними. Чем их больше, тем более гладким будет результат.

Валковая гибка:

Валковая гибка используется для изготовления труб или конусов различной формы. При необходимости может также использоваться для изгибов с большим радиусом. В зависимости от мощности машины и количества рулонов можно выполнять один или несколько изгибов одновременно.

При этом используются два приводных ролика и третий регулируемый. Этот ролик движется за счет сил трения. Если деталь необходимо согнуть с обоих концов, а также в средней части, требуется дополнительная операция. Это делается на гидравлическом прессе или листогибочном станке. В противном случае края детали получатся плоскими.

Гибка с вытеснением:

При гибке с вытеснением листовой металл зажимается между прижимной подушкой и штампом для протирания. Форма штампа для протирки, расположенного внизу, определяет угол получаемого изгиба. После того, как металлический лист был надежно зажат, перфоратор опускается на свисающий конец металлического листа, заставляя его соответствовать углу протирочной матрицы. Конечным результатом обычно является чеканка металлического листа вокруг протирочного штампа.

Ротационная гибка:

Другой способ - ротационная гибка, она имеет большое преимущество перед гибкой вытеснением или V-образной гибкой - она не царапает поверхность материала. На самом деле, существуют специальные полимерные инструменты, позволяющие избежать каких-либо следов от инструмента, не говоря уже о царапинах. Ротационные гибочные станки также могут сгибать более острые углы, чем 90 градусов. Это очень помогает с общими углами.

Наиболее распространенный метод - с двумя валками, но есть также варианты с одним валком. Этот метод также подходит для производства U-образных каналов с близко расположенными фланцами, так как он более гибкий, чем другие методы.

Возврат при сгибе:

При сгибании заготовка естественным образом немного отскакивает после подъема груза. Следовательно, эту величину необходимо компенсировать при изгибе. Заготовка изгибается под необходимым углом, поэтому после упругого возврата она принимает желаемую форму.

Еще один момент, о котором следует помнить, - радиус изгиба. Чем больше внутренний радиус, тем больше пружинящей эффект. Острый пуансон дает маленький радиус и снимает пружинящий эффект.

Почему происходит пружинение? При сгибании деталей сгиб делится на два слоя разделяющей их линией - нейтральной линией. С каждой стороны происходят разные физические процессы. «Внутри» материал сжимается, «снаружи» - вытягивается. Каждый тип металла имеет разные значения нагрузок, которые они могут воспринимать при сжатии или растяжении. И прочность материала на сжатие намного превосходит прочность на разрыв.

В результате, на внутренней стороне труднее достичь постоянной деформации. Это означает, что сжатый слой не деформируется окончательно и пытается восстановить свою прежнюю форму после снятия нагрузки.

Допуск на изгиб

Если вы проектируете гнутые детали из листового металла в программе CAD, которая имеет специальную среду для работы с листовым металлом, используйте ее. Она существует не просто так. При выполнении изгибов она учитывает спецификации материалов. Вся эта информация необходима при изготовлении плоского шаблона для лазерной резки.

Длина дуги нейтральной оси должна использоваться для расчета развертки.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Гнутые металлические изделия: сферы применения и способы изготовления

Гнутые металлические изделия активно приходят на помощь в двух случаях. Во-первых, когда нужно удешевить производство. В этом случае конструкции облегчают посредством гнутых изделий (швеллеров, уголков). Во-вторых, при возникновении потребности в «нетрадиционных» изделиях с уникальными размерами и другими показателями. Понимание и умение пользоваться технологией производства таких деталей поможет решить многие профессиональные и бытовые задачи, пока другие прибегают к старым способам обработки металла.

В нашей статье мы расскажем о сферах применения этих изделий, а также перечислим технологии и виды самой процедуры. Сделаем акцент на том, по какому алгоритму проходит гибка металла, в том числе из профильной трубы, что для некоторых особенно актуально.

Описание гнутых металлических изделий

Первое, что приходит в голову при описании, – уголок. Это металлическое изделие имеет одно ребро жесткости. Может быть гнутым или прокатным. Если требуется угол стандартных параметров, то, скорее всего, его можно купить на любой металлобазе.

Но бывает так, что нужен нестандартный уголок, где размер одной полки, например, 87 мм, а другой – 45 мм, но такой размер не производит ни один завод. Как быть? В этом случае потребуется изготовить гнутый уголок способом холодной гибки.

Все изделия гнутого типа делают из листовой стали толщиной от 0,5 мм до 12 мм. Лист может быть и рифленым, и гладким. В зависимости от нужд, можно изготовить следующие виды изделий: уголок (с одним ребром жесткости), швеллер, Z-профиль (с двумя ребрами жесткости), С-профиль (с четырьмя ребрами) и т. д. Длину изделий можно по заказу варьировать от 30 мм до 6 м.

Иногда при изготовлении облегченных конструкций мастерам, работающим с металлом, необходимы нестандартные металлические изделия с разным радиусом гиба и их количеством, при этом чтобы не было швов сварки. Для этого требуется точное оборудование, которое поможет воплотить технический и дизайнерский замысел путем холодной гибки металла. Такие манипуляции производятся на специальных аппаратах – листогибах – с горизонтальным или вертикальным действием, а также вальцах.

Гнутые металлические изделия можно получить разными способами. Обычно применяется сварка, но ее термическое воздействие может поменять свойства и форму готового продукта, что снижает точность изготовления и ограничивает эксплуатацию изделия.

Принцип гибки заключается в том, что внешний слой металла растягивается, а внутренний, соответственно, сжимается. Поэтому часть металлопроката перегибают на нужный угол относительно другого. Угол определяется при помощи расчетов.

Задаются пределы деформирования изделия. Они определяются следующими параметрами:

толщина металлического листа;
величина угла перегиба;
прочность самого материала;
время процедуры.

От этого зависит цифровой показатель допустимой деформации. На следующем этапе определяется выбор типа гибки.

Сферы применения гнутых металлических изделий

Гнутые металлические изделия широко используются и в сельском хозяйстве, и в промышленности. По этой технологии изготавливаются металлические откосы и каркасы, водосточные трубы, перегородки сборно-разборные, некоторые профильные детали и конструкции, используемые в сфере строительства.

Услуга гибки металла довольно популярна в наши дни, особенно в бытовой сфере, когда нужны различные дизайнерские элементы интерьера или декорации.

Гнутые металлические изделия используются:

в элементах автомобиля;
в мебельных и дверных конструкциях;
при изготовлении промышленных деталей.

Также метод гибки популярен в авиа-, судостроении и электронике. В строительной сфере он не менее востребован. Чтобы согнуть металл, требуется большая мощь, особенно если речь идет об изделиях большой толщины.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Технология этого процесса довольно сложная, хотя на первый взгляд может показаться иначе, и требует опыта и тщательного исполнения.

Технологии гибки металлических изделий

Гибка изделия бывает продольной и поперечной, в зависимости от того, как ориентирована деталь.

В первом случае производится только гибка, во втором – металл требуется дополнительно вытянуть и осадить. Такая процедура применяется, к примеру, при отгибании бортов.

Продольную гибку выполняют на специальном оборудовании, предназначенном для обработки металлических изделий холодным способом.
Если нужно придать форму толстой заготовке, используется поперечная гибка. Также она применяется в случае, когда не слишком велик радиус искривления, а холодная обработка может привести к напряжению в структуре материала.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Если требуется нагреть заготовку, у которой большая площадь, нужно учитывать, что она может искривиться. Как правило, кривизна образуется на сферической и винтовой поверхностях.

Без нагревания кривизна отсутствует, так как ее появлению препятствуют пружинистые свойства металла. При поперечной гибке металл нагревают почти всегда.

Когда обрабатывают плоские металлические листы, например, при строительстве кораблей, применяют специальные прессы, таким образом изгибание происходит холодным способом и без осаживания.

Если речь идет об обработке отверстий и кромок, то это уже горячая гибка, потому что при нагревании изменяется расстояние между отверстиями, а кромки приобретают нужные формы при вытягивании и осаживании.

Если для этих же целей используется холодная гибка, то предварительно обрабатываются кромки и проделываются отверстия, и только потом деталь сгибается.

Современные виды гибки листового металла

Воздушная (Airbending). При сгибании листов в матрицу на определенную глубину опускается деталь пресса (пуансон). Размеры и угол будут совпадать с параметрами готовой детали. Радиус гибки металлического изделия будет определяться свойствами самого материала и раскрытия матрицы. Такой метод дает возможность получать углы разной величины и является, по сути, универсальным.

Изделие в виде конечного профиля бывает:

с одним углом (L);
двумя (П);
с несколькими (при определенной пластичности металла).

Последний вариант предполагает мультиугловую гибку без нагрева материала.

Особенности процедуры гибки металла

В соответствии с законами физики, если металл согнуть, он будет одновременно испытывать и сжатие, и растяжение. И чтобы пластическая деформация не превратилась в разрывную, нужно тщательно рассчитать радиусы загибов и усилия. Люди, работающие с металлом, знают, что он может потрескаться или изогнуться на внутренней стороне загиба, если радиус загиба будет менее толщины самой заготовки.

Объемное изделие без соединений и швов получится при сгибании плоского металла. Современные прессы для гибки с электронным управлением могут создавать очень сложные детали из листов разных сплавов с определенной пластичностью, и холодная деформация происходит без порчи материала.

Таким образом, гнутые металлические изделия имеют:

высокую степень надежности;
долговечность.

Процесс гибки металла достаточно приемлемый. Если пруток из стали в диаметре больше 10 мм, то не стоит его гнуть ради заготовок. Лучше взять стальные листы толщиной не более 5 мм или полосовую сталь толщиной до 7 мм. Листовой металл легче гнется, если его предварительно подогреть. Без процедуры нагревания на внешнюю поверхность в зону сгиба наносятся поперечные риски.

Создание гнутых металлических изделий из профильной трубы

Профильные трубы активно используются при сборке каркасов различных строительных конструкций. Например, парники, теплицы, беседки и прочие легкие постройки возвести с их помощью легко и быстро. Но не все так однозначно.

Для получения гнутых металлических изделий из таких труб используется оборудование, и оно дорогостоящее, что вряд ли подойдет для домашнего применения. Так возможно или нет согнуть профильную трубу дома?

Это труба, имеющая любое сечение, кроме круглого. Это может быть овал, шестиугольник, квадрат и т. д. Так как грани играют роль ребер жесткости, то и труба будет обладать хорошей прочностью.

У профильных изделий хорошая выносливость, им не страшны большие нагрузки. Благодаря этому они пригодны для использования в качестве каркаса самых различных построек.

Высоколегированная или низколегированная сталь является сырьем для изготовления профильных труб. По способу изготовления они делятся на бесшовные, электросварные и холодно- и горячекатаные.

Изделия отличаются друг от друга высотой профиля и толщиной стенки. Трубы можно использовать для производства таких деталей, как рамы, перила и лестницы. Профильная труба отлично зарекомендовала себя при сооружении арочных конструкций или в качестве замены железного бруса в строительстве.

Можно самостоятельно освоить навыки гибки профильных труб в домашних условиях, это пригодится, например, на загородном участке.

Процесс изгибания трубы придает гнутому металлическому изделию плавную и изогнутую форму. Так как деталь обладает высокой прочностью, «оформить» деталь можно только под давлением. И чтобы уменьшить эту силу давления, нужно нагреть обрабатываемый фрагмент изделия.

При всей кажущейся простоте процесса не всегда можно добиться нужной конфигурации элементов в результате гибки. Проблемы имеются, и довольно частые. Самыми распространенными можно считать три.

Во-первых, внутренняя сторона профиля может дать складки типа гофры, в то время как при правильном процессе гибки материал сокращается равномерно.

Во-вторых, может произойти разрыв наружной стенки трубы, поскольку она растягивается в процессе гибки. Металл может лопаться от излишнего напряжения.

И в-третьих, когда труба меняет свою форму, ее элементы могут потерять соосность.

Другими словами, в изогнутом состоянии ее фрагменты окажутся в разных плоскостях. Этого допустить нельзя. Сложности обычно происходят, когда неверно выбран метод гибки.

Для того чтобы сделать правильный выбор, необходимо учитывать пластические характеристики профильной трубы. Они зависят от формы и размеров сечения, толщины стенок. Зная эти величины, можно найти минимально возможный радиус закругления. Меньший радиус категорически не рекомендуется использовать.

Для определения минимального радиуса нужно знать высоту сечения. Чтобы ее рассчитать, необходимо замерить высоту профиля и вычесть из нее удвоенную толщину стенки изделия.

Искомая высота найдена, пусть она будет обозначаться h. Для прямоугольных и квадратных сечений будет действовать правило: при высоте профиля выше 20 мм минимальная длина участка, на котором деталь выдержит изгиб, должна равняться h × 3,5.

Если профиль изделия ниже 20 мм, то длина участка сгиба может быть h × 2,5 и больше. Такое правило подходит для всех труб, но при этом толщина стенки изделия также дает свои ограничения по гибке.

То есть чем она тоньше, тем больше шанс разрыва или смятия. Не рекомендуется гнуть широкие детали с толщиной стенок меньше 2 мм. Для этого лучше использовать сварку.

Важный момент, о котором нельзя забывать: профильные трубы из низколегированного и углеродистого сплава имеют высокую упругость и после сгибания могут пытаться принять свою прежнюю форму, то есть «пружинить».

Соответственно, придется работать с изделием дополнительно, так как нужно снова подгонять его под шаблон, который заранее был изготовлен. Поэтому лучше всего заранее узнать значение пластического момента сопротивления обрабатываемой профильной трубы и изгибать ее с учетом этого параметра. Чем показатель меньше, тем и «пружинить» деталь будет меньше.

Известно два основных способа гибки профильной трубы: горячий и холодный. Последний говорит о том, что процесс гибки не предполагает предварительного нагревания детали.

В первом же случае работа осуществляется только с предварительно разогретой трубой. Определенно, нагретая деталь становится более пластичной, что облегчает процесс гибки.

Производство гнутых металлических изделий не регламентировано ГОСТом в части использования горячего или холодного метода гибки. Нормативы прописаны для труб круглого сечения. В соответствии с этими требованиями, горячую гибку применяют для деталей диаметром 100 мм и более. Иные правила предусмотрены для квадратных и прямоугольных труб.

Если все же планируется самостоятельная гибка трубы, но разовая, то лучше купить или арендовать специальный гидравлический трубогиб на ручном приводе.

Специалисты по сантехнике советуют только холодный способ для труб с высотой профиля менее 10 мм. Горячий метод предназначен для изделий, чья высота профиля равна 40 мм либо выше.

Исполнитель сам принимает решение, каким методом выполнять гибку изделий с высотой профиля от 10 до 40 мм. Для начала можно сделать тестовое изгибание. Разумеется, если есть трубогиб, то выполнить работу можно без нагрева детали.

Предположим, что необходимое оборудование отсутствует, тогда стоит выполнить тестовое изгибание профильной трубы. Сначала один конец детали нужно зажать в тисках, а на другой надеть трубу большего диаметра, чем у сгибаемого изделия.

Получится как бы «плечо», которое нужно довольно сильно потянуть, чтобы изделие изогнулось. Если деталь гнется, можно воспользоваться холодным методом. В противном случае следует применить предварительный нагрев с последующим изгибанием.

Кроме этих способов, есть и другие методы ручной гибки профилированных труб, и их достаточно много. Но у всех имеется общая проблема: необходимо большое усилие для сгибания изделий. Если работник не подготовлен физически, эта работа может оказаться ему не по силам. Использование специального оборудования для гибки металлических изделий проще, намного точнее и не связано с силовыми затратами.

Единственная проблема заключается в высокой стоимости этого оборудования. Следовательно, для разовой работы оно не подойдет, так как это нерентабельно. Оптимальным решением будет аренда оборудования, таким образом, за небольшие деньги можно изготовить изделия, гибка которых будет выполнена в соответствии с шаблонами.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Гибка металлических изделий

Гибка металлических изделий – это сложный технологический процесс, который может быть осуществлен как в промышленных условиях, так и кустарными способами. Процесс гибки отличается в зависимости от типа заготовки (листовой металл, профильный металлопрокат, трубы), а также от вида используемого оборудования.

Из нашего материала вы узнаете об основных методах производственной гибки, их преимуществах и недостатках, типах применяемого оборудования и условиях выполнения данного вида металлообработки.

Ключевые понятия в гибке металлических изделий

Под гибкой металлических изделий понимают процесс деформации металла с целью придания ему требуемой формы. Слесарь часто вынужден делать детали разной конфигурации (угольники, петли, скобы и т. д.) из листового, полосового и круглого металла под углом, задав определенный радиус. Перед этим заранее определяется длина развернутой заготовки.

Если заготовка шире 4 мм, то применяют горячую гибку.

Во время гибки металл растягивают и сжимают. Волокна с наружной стороны изгиба становятся длиннее, с внутренней – короче. Существует также так называемая нейтральная линия, длина которой в процессе сгиба не меняется.

Силы упругости металла, из которого сделана заготовка, усложняет процесс гибки.

Упругостью называется способность металла принимать первоначальную форму и размер после снятия механической нагрузки. Деталь считается упругой, если при нормальной температуре и ограниченном механическом воздействии уровень ее деформации и натяжения не превышает определенного значения предела упругости. После снятия напряжения деталь частично возвращает свою изначальную форму. Поэтому при гибке деталей не стоит забывать о пружинящих свойствах металла.

Пластичность – это способность материала сохранять полученные при деформации размеры и формы после снятия напряжения. Материал бывает пластичным или хрупким – это зависит от соотношения величин остаточной и упругой деформации перед разрушением. При этом один и тот же материал в зависимости от состояния напряжения, характера воздействия и температуры может быть и хрупким, и пластичным.

Преимущества и недостатки метода «воздушной» гибки металлических изделий

Выделяют следующие способы гибки металлических изделий из листового металла:

«Воздушная», или «свободная» гибка, при которой стенки матрицы V-образной формы и заготовка разделены воздушным зазором. Чаще всего используют данный метод.
«Калибровка», при которой деталь плотно зажата стенками матрицы. Применяется при длительном процессе и в некоторых случаях является предпочтительным.

«Воздушная» гибка выигрывает в пластичности, но уступает в точности.

Траверса с пуансоном вдавливает лист на нижнюю глубину канавки матрицы по оси Y, оставляя зазор между листом и стенками матрицы. Следовательно, на угол гибки влияет положение оси Y, а не форма инструмента.

Точность настройки оси Y в современных прессах достигает 0,01 мм. Но с точностью определить угол гибки при определенном положении оси Y невозможно в силу различных факторов. К ним относятся: настройка хода опускания траверсы, свойства заготовки (предел прочности, толщина, деформационное упрочнение), состояние инструмента для гибки деталей из металла.

Свободная гибка имеет ряд достоинств:

Высокая гибкость. Один гибочный инструмент может создать любой угол в диапазоне угла раскрытия V-образной матрицы (85°, 35°) и 180°.
Более дешевый инструмент.
Требует меньших усилий, чем калибровка.
Регулировка степени усилия шириной раскрытия канавки матрицы: чем шире канавка, тем меньшее усилие нужно прилагать.
Меньше затрат, так как используется пресс с меньшим усилием.

Однако сэкономленные на прессе деньги могут пойти на дополнительное оборудование, например, на оси заднего упора или манипуляторов.

Однако есть и недостатки:

При работе с тонкими заготовками меньше точность углов.
Возможная неточность повторения при использовании материалов разного качества.
Нельзя выполнить специфические гибочные операции.

Такая гибка подходит для металлов толще 1,25 мм.

Наименьший внутренний радиус гибки должен быть больше толщины заготовки. В противном случае лучше применить калибровку. Внутренний радиус менее толщины листа возможен только при работе с мягкими материалами, например, такими, как медь.

Большой радиус получают при пошаговом перемещении заднего упора. Если помимо большого радиуса требуется высокое качество и точность, то следует применить калибровку и специальный инструмент.

Гибка металлических изделий методом калибровки

Среди достоинств данного метода – высокая точность, а среди недостатков – низкая гибкость. Угол гиба зависит от усилия и используемого инструмента: обрабатываемая заготовка плотно зажата стенками V-образной матрицы. При этом отсутствует упругая деформация, а свойства металла не влияют на угол гиба.

Сложность данного способа в расчете усилия гиба. Надежнее всего сначала сделать пробную гибку короткого образца при помощи гидравлического пресса.

При калибровке прилагаемое усилие в 3–10 раз превышает напряжение, необходимое для свободной гибки.

Достоинства калибровки:

большой внешний радиус;
малый внутренний радиус;
высокая точность углов гиба вне зависимости от особенностей заготовки;
применяются Z-образные профили;
глубокие U-образные каналы;
благодаря использованию стальных пуансонов и полиуретановых матриц доступны для создания различные формы при работе с металлами не толще 2 мм;
высокие показатели при работе на гибочных прессах, из-за высокой точности которых нельзя пользоваться свободной гибкой.

Недостатки калибровки:

необходимость приложения в 3–10 раз большего усилия, чем при свободной гибке;
необходимость использования специального инструмента;
приходится часто менять инструменты (кроме больших серий).

3 вида оборудования для гибки металлических изделий

В зависимости от типов исходной заготовки, в качестве которой обычно выступает стандартный производственный сортамент, выделяют несколько видов гибки металлических изделий. Вот самые распространенные из них.

1. Гибка листового металла.

Гибка изделий из листового металла производится на специальных станках – листогибах. По способу гиба выделяют три вида таких механизмов:

Прессовые. В неподвижной матрице при помощи пуансона листу придается нужная форма. Пуансоны различают по радиусу гибки и форме. По конфигурации матрица напоминает угол или паз. Листогибочный пресс универсален своей многозадачностью.
Поворотные. Основные элементы: станина, подвижная гибочная балка (траверса), прижимная балка, задний упор. Лист фиксируется прижимной балкой на станине. Главный рабочий элемент – гибочная балка – служит для сгибания листа.
Ротационные. Это устройства, рабочие элементы которых осуществляют вращательное движение. Они бывают двух-, трех- или четырехвалковые. Рабочий привод может быть осуществлен следующими способами:
ручным – с использованием физической силы человека;
гидравлическим – с применением гидроусилителя;
пневматическим – с использованием сжатого воздуха;
механическим – с применением энергии от раскрученного маховика;
электромеханическим – с использованием электродвигателей с редукторами.

Одним из часто используемых устройств для гибки листа являются фальцегибочные или фальцепрокатные станки. Их используют для работы с тонким листом. С его помощью делают фальцевую кровлю, воздуховоды, дымоходы.

2. Гибка металлических труб.

Металлические трубы гнут горячим и холодным способами. Холодный способ гибки технологичнее и эффективнее. Для этого есть следующие разновидности трубогибов:

рычажные – вручную гнут трубы из мягкого металла или стальные (небольшого диаметра) на угол до 180°;
арбалетные – прилагается усилие точно посередине между точками опоры заготовки;
роликовые (валковые) – трехроликовый вальцовый трубогиб является одним из основных примеров.

Существует такой метод холодной гибки металлических изделий, как вальцовка. Производят его на роликовых трубогибочных станках. Станок может обрабатывать металлы любой твердости: от цветных до титана и его сплавов. Угол может достигать 360°, при этом длина заготовки нередко выше 5 м.

Специальная оснастка – дорн – позволяет дорновым трубогибам проводить гибку тонкостенных труб. Это устройство, находясь в полости в месте изгиба трубы, защищает металлические стенки от деформации.

3. Гибка металлопроката.

Таким методом, к примеру, гнется металлический профиль, и чаще всего такая операция производится на профилегибочных валковых станках. На них приходится от трех до пяти валков. От количества валков зависит радиус гиба при высоком качестве изделия. Чем больше их число, тем меньше радиус. В ряде случаев (большой площади сечения или высокой прочности материала) заготовка может разогреваться, например, токами высокой частоты.

Гибка стали, особенно нержавеющей, считается одной из самых востребованных, но и наиболее сложных операций. Сначала делается расчет развертки. Это нужно для придания стальному листу исходной конфигурации.

Затем развертка наносится на лист, а лазер его «раскраивает». Наконец, на специальном гидравлическом прессе производится его гибка.

Важно отметить, что в машиностроении есть «фасонные детали» из титановых сплавов. Титан, несмотря на его сравнительную мягкость по сравнению со сталью, не так уж и просто согнуть. Для этого используют специальные гибочные прессы. С их помощью придают нужную форму титановой заготовке. Подходит для этого как горячий, так и холодный способы.

Итак, правильный подбор оборудования и точный расчет гиба – залог качественного и быстрого изготовления детали любой конфигурации. Гибка металлических изделий имеет преимущество при отсутствии сварных элементов, подверженных коррозии.

Виды гибки металла

Разнообразные виды гибки металла используются в тех случаях, когда обработать или изготовить изделия при помощи обычных тисков попросту невозможно. К примеру, трубу маленького диаметра можно согнуть, но для больших такой метод не сработает. Гибка металла позволяет сделать это без деформаций и повреждений материала, при этом с сохранением требуемого радиуса кривизны.

Существует ручная и автоматизированная гибка металла . Однако есть и иные виды, выбор которых определяется не только типом металлической заготовки, но и техзаданием. У каждого типа свои нюансы и особенности, которые стоит знать перед выбором и началом работы.

Суть любого вида гибки металла

В процессе гибки на листовой металл воздействуют определенным образом, придавая ему нужную форму в соответствии с чертежами. Эта слесарная операция не требует дополнительной сварки или других способов соединения деталей, изменяющих структуру металла и уменьшающих его прочностные характеристики и срок службы. Во время гибки наружные слои металла растягиваются, а внутренние – сжимаются.

Суть этого способа обработки материала заключается в изгибании листа на заранее определенный угол. Заготовка в процессе деформируется, при этом на степень деформации влияет толщина металла, угол изгиба, хрупкость материала и скорость изгибания.

Для операции гибки используют специальное оборудование, с помощью которого производится необходимая обработка заготовки, при этом готовое изделие не имеет дефектов. Неправильная гибка приводит к образованию множества микротрещин, ослаблению материала в зоне гиба, и, как следствие, к вероятности разлома детали в этом месте.

Существуют различные виды гибки металла в зависимости от толщины обрабатываемых металлических листов. Необходимо, чтобы напряжение изгиба было выше предела упругости. Для того, чтобы готовая деталь после снятия нагрузки, испытываемой в процессе гибки, сохраняла заданную форму, деформация должна быть пластической.

К достоинствам разных видов гибки металла в слесарном деле относятся:

высокая производительность;
автоматизация слесарной операции;
бесшовное готовое изделие;
устойчивость детали к коррозии;
прочность полученных деталей.

Если в процессе обработки используют сварку, то со временем в свариваемой области возникает коррозия, которую невозможно полностью предотвратить даже при помощи специальных защитных покрытий. При гибке металлическая конструкция остается цельной, что защищает ее от коррозионных проявлений.

Не все заготовки могут обрабатываться посредством использования разных видов гибки металла в тисках и на другом оборудовании. Предварительному выяснению подлежат следующие моменты:

величина максимального радиуса гиба, его сравнение с фактической толщиной обрабатываемой детали;
направление волокон прокатки;
начальное значение предела текучести металла;
возможные отклонения формы готовой детали после обработки.

Эти данные необходимо учитывать при работе с тонколистовыми заготовками. При обработке труб и отдельных видов профильного металлопроката (круга, шестигранника, уголка и т. п.) учету подлежит также допустимая относительная деформация заготовки после гибки.

Основные способы и виды гибки металлов

Выделяют два вида гибки металлов в зависимости от ориентирования заготовки:

Продольная, при которой металл только изгибают.
Поперечная (например, отгибают борта, перегибают, высаживают заготовки и т. д.), при которой металл также осаживают и вытягивают.

Для продольной гибки используются соответствующие станки, на которых работают с холодными металлами. Поперечная гибка возможна:

в случаях небольшого радиуса искривления, если холодная обработка приведет к возникновению чрезмерных напряжений;
при работе с толстыми металлическими заготовками.

Нагревание заготовок большой площади повышает вероятность появления кривизны по сферической и винтовой поверхностям. При работе с холодными деталями она не образуется благодаря тому, что металл пружинит, препятствуя появлению кривизны.

Для поперечной гибки металл всегда нагревают. Кромки прямых листов (заготовки судовых корпусов) изгибаются в холодном состоянии без осаживания на специальных станках или прессах.

Если необходима обработка кромок и образование отверстий, заготовка изгибается в горячем виде, т. к. при нагревании меняется расстояние между отверстиями, а кромки в процессе вытягивания или осаживания теряют правильные очертания.

При использовании такого вида гибки металла, как холодная, в первую очередь обрабатывают кромки, далее проделывают отверстия, после этого сгибают.

В зависимости от того, каким будет контур готового изделия, выделяют несколько видов гибки листового металла:

одноугловую или V -образную;
дуговую или U-образную;
многоугловую;
криволинейную;
позволяющую получать изделия типа труб.

Перечисленные виды обработки выполняются путем:

Свободной гибки, которая не требует фиксации центра симметрии детали. В процессе обработки рабочий инструмент – пуансон – воздействует на заготовку, итоговая форма которой зависит от конфигурации пуансона.
Гибки калибрующим ударом, в процессе которой деталь располагают в матрице, определяющей конечную форму изделия.

В роликовых матрицах ось заготовки формируется в процессе поворота подвижной части рабочего инструмента.

Гибка обладает характерной особенностью – сетка макроструктуры различается и зависит от направления изгиба. При работе с мало- и среднепластичными металлами и сплавами направление волокон имеет существенное значение. При его совпадении с направлением перемещения оси заготовки вероятность разрушения в процессе обработки минимальна. Иначе существует риск расслаивания частиц в определенных объемах детали, что считается неисправимым дефектом.

Виды гибки металлов также выделяют в зависимости от исходной заготовки:

Гибочные операции выполняются не только в отношении листовых металлов. Изготовление различных металлоконструкций может потребовать использования гнутых труб или профиля.

Радиусная обработка листового металла требует выбора правильного линейного размера заготовки. Существенное значение для проектировщика имеют размеры детали, так как длина обрабатываемой заготовки должна несколько превышать длину готового изделия. Такое требование обусловлено спецификой гибочной операции. В процессе изменения положения частей металлического листа относительно друг друга происходит сжимание внутренних слоев металла и вытягивание наружных. Следовательно, перед радиусной гибкой требуется тщательный просчет геометрических параметров обрабатываемой детали.

Чтобы рассчитать радиус изгиба, подойдут данные специальных таблиц, размещаемые в различных инженерных справочниках.

Изгибание труб производится согласно требованиям технической документации. Различают следующие виды гибки металлов:

Гнутые трубы используют при изготовлении ограждений и перил в жилых домах, помещениях производственного или бытового назначения.

В большинстве случаев трубы зашивают по радиусу, формируя частичный или полный изгиб конструкции, не зависящий от формы и размера сечения. В процессе обработки полого профиля заготовка подвергается воздействию нескольких сил, одна из них действует на поверхность внутренней стенки, вторая – на внешнюю сторону детали.

В процессе изгибания труб есть вероятность деформирования заготовки при взаимодействии сил, действующих на внешнюю и внутреннюю поверхности. Это может стать причиной потери соосности. Если пренебречь рядом технологических требований, существует риск разрыва трубы. Неравномерный изгиб может привести к появлению складок в области сгиба. Это обусловлено воздействием тангенциальных сил, появляющихся при деформации трубы.

Чтобы снизить вероятность возникновения подобных дефектов, в определенных случаях используют разные виды гибки металлов: холодную и горячую. К первой технологии прибегают при работе с трубами небольшого диаметра. Однако при этом важно выяснить минимально допустимый радиус гиба, проходящий по осевой линии.

Следует отметить, что локальный нагрев места изгиба способен создать более комфортные условия для обработки заготовки. Нагретый металл обладает большей пластичностью, которой достаточно для того, чтобы выполнить необходимую деформацию. Такой вид обработки, как горячая гибка, используется при работе с трубами большого диаметра.

Гибка профильного металлопроката.

Из-за более высокого значения момента сопротивления профильный металлопрокат невозможно изгибать при помощи традиционных видов гибки. В связи с этим обработка выполняется при помощи оборудования ротационного действия. Преимущество таких станков по сравнению с теми, что используются для работы с листовыми материалами, заключается в не одновременном, а последовательном приложении усилия к поверхности обрабатываемого профиля. Это приводит к снижению гибочного усилия, а также к сокращению крутящего момента электродвигателя.

Если предполагается работа с заготовками небольшого размера, достаточно использовать оборудование с ручным приводом. Поскольку в процессе обработки используется последовательная схема, то одновременно выполняется не только деформация, но и правка заготовки, благодаря чему в металле снимаются внутренние напряжения.

Существует несколько видов правильно-гибочных станков в зависимости от числа рабочих валков, которых может быть три или четыре. Валки могут располагаться симметрично или асимметрично. Параметры изгиба деталей регулируются путем соответствующего изменения положения оси приводного валка, а также диаметра и профиля рабочей части.

Хотя автоматизация процесса гибки при помощи валковых машин несколько сложна, конструктивно оборудование простое и неэнергоемкое. Кроме того, работа с такими станками не требует использования дополнительных инструментов – штампов.

Подобный принцип применяется также при изготовлении станков для гибки труб. Разница заключается в оправке, размещаемой внутри обрабатываемой трубы и препятствующей дополнительной деформации профиля заготовки при гибке.

Области применения различных видов гибки металлов

Разные виды гибки металла применяют на небольших предприятиях, а также в быту, когда требуется изготовление профилей разных размеров, сборных перегородок, корпусных изделий, уголков, швеллеров, откосов, водосточных желобов, металлических каркасов, подвесных строительных систем и др.

Гибка труб также выполняется как в промышленных масштабах, так и в быту. В ряде случаев конфигурация их соединений бывает сложной. Чтобы уменьшить количество используемых элементов и резьбовых соединений, трубам придается определенная форма, для чего их изгибают под нужным углом. Таким образом получают канализационные, водопроводные и газовые трубы нужной конфигурации с минимальными расходами, при этом внутри сетей обеспечивается минимальное сопротивление.

Станки для разных видов гибки листового металла используются для работы со сталями, медью, алюминием, а также заготовками, имеющими цинковое или лакокрасочное покрытие. Благодаря мобильности оборудования многие виды работ можно выполнять непосредственно на объектах, что позволяет экономить время и средства, необходимые для транспортировки готовых деталей.

С помощью современных видов гибки металлов можно работать с нестандартными по форме заготовками. Наибольшего внимания требуют:

тонкие листы и ленты (из-за высокой вероятности повреждения заготовки при неправильном расчете нагрузки);
толстые и прочные заготовки (при неправильном расчете существует вероятность одностороннего разрыва металла);
детали, имеющие разную толщину или показатели прочности на месте изгиба (гибка при в этом производится в несколько этапов).

Особый подход требуется также при обработке профиля, уголков и других аналогичных заготовок.

Читайте также: