Коэффициент гибки листового металла таблица

Обновлено: 05.10.2024

Возвращение к старой теме расчета длины развертки детали из листового металла при гибке обусловлено необходимостью консолидации некоторой новой и старой информации по этому вопросу. Обобщение и анализ имеющихся данных, думаю, будут полезными для принятия.

. правильных решений на практике.

Длину развертки криволинейного участка принято определять как длину дуги окружности радиусом r по известной со школы формуле:

L_г =π* r * α /180, где

π =3,14…

r – радиус нейтрального слоя, который не растягивается и не сжимается при изгибе

α – угол изгиба в градусах

Главная проблема – как максимально точно вычислить этот радиус r ? Ведь просто взять и измерить его по понятным и очевидным причинам нельзя!

Если представить радиус r в виде суммы R и t (смотри рисунок выше), а размер t в виде произведения толщины материала s на некоторый коэффициент K , то получим формулы:

r = R + t

t = K * s

r = R + K * s

Задача сведена к тому, что для ее решения необходимо знать значение коэффициента К .

Коэффициент смещения условного нейтрального слоя K во многих источниках принято ныне называть коротко: К-фактором.

K =f ( R / s )

На графиках ниже наглядно представлена информация, собранная из ряда доступных популярных источников.

Значения К-фактора, как видите, несколько отличаются у разных авторов.

АСКОН (в старых версиях) «согласен» с немецким стандартом DIN 6935, наш РТМ 34-65 опирается на данные Рудмана и Романовского, Анурьев и «примкнувший» к нему T-flex занимают свою позицию в этом вопросе.

Формула из классического сопромата:

K =1/ln(1+ s / R ) — R / s

— кривая красного цвета, которой, к слову, я раньше пользовался всегда, близка к значениям Рудмана, но всё же выдает несколько большие значения К-фактора в зоне наиболее распространенных на практике отношений R / s .

Данные Рудмана считаются многими коллегами и экспертами в Сети наиболее точными. Возможно. Несколько смущает странный непонятный перегиб кривой Рудмана в весьма интересной для практики области 0,8< R / s . Если данные – результат опытов, то, что такое происходит нестандартное с металлом в этой области?

Некоторые CAD-программы, работающие с листовыми телами, «ждут» решения от пользователя по вводу и подтверждению значения К-фактора. На сегодня, видимо, есть два варианта действий по принятию решения. Первый – поверить какому-либо из вышеназванных источников. Второй – на опыте в результате эксперимента определить значение К-фактора для конкретного материала и условий гибки.

Избравшие второй путь при обеспечении чистоты эксперимента и высокой точности замеров получат истинное значение К-фактора для конкретной детали при строгом соблюдении и повторении определенной технологии.

В помощь решившимся идти по пути эксперимента могу порекомендовать небольшую простую программу BendWorks Олафа Дигеля из Новой Зеландии написанную ещё в 2003 году.

Во-первых, программа считает длину развертки по заданной вами величине К-фактора.

Длина изогнутого участка в развернутом состоянии определяется по формуле:

L_г =π*( R + K * s )* α /180

Во-вторых, если вы не знаете значения K , то программа, определяя длину развертки, в зависимости от способа гибки и жесткости материала предлагает приближенные значения К-фактора согласно таблице, приведенной ниже.

С одной стороны учет свойств металла и способов гибки детали – это несомненный шаг вперед. Но, с другой стороны, жестко фиксированные значения К-фактора в достаточно широких диапазонах R / s – это «минус» точности расчета развертки. Хотя для случаев, не требующих особой точности, определение К-фактора по предложенной автором таблице может быть успешно применено на практике.

В-третьих, программа помогает легко вычислить по результатам экспериментальных замеров реальное значение К-фактора для вашего материала, инструмента, оснастки, технологии. Именно этот вариант определения коэффициента смещения нейтрального слоя K настоятельно рекомендует автор при жестких допусках на размеры гнутой детали.

K =( L_г *180/(π* α ) — R )/ s

Обратите внимание: на графике в начале статьи область, выделенная зеленым цветом, соответствует данным из вышеприведенной таблицы программы. Все-таки она ближе к данным Рудмана, Романовского и классического сопромата в диапазоне 0 < R / s !

В Сети программа легко находится по поисковому запросу «BendWorks».

На старинной страничке автора сказано, что программа «абсолютно бесплатна», и помещены координаты для связи и адрес электронной почты:

Хотя английский интерфейс программы прост и интуитивно понятен, для упрощения работы прилагаю ссылку на файл с переводом статьи-справки автора «The fine-art of Sheet Metal Belding»:

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!

Гибка листового металла - методы и советы по проектированию [часть 2]

Если вы сами создаете чертежи, вам нужно знать следующее. Процесс гибки удлиняет материал. Это означает, что нейтральная линия или ось, о которой мы говорили в предыдущей статье, на самом деле находится не посередине материала. Но плоская деталь должна быть сформирована в соответствии с нейтральной линией. И для нахождения ее положения требуется коэффициент k.

Коэффициент K - это эмпирическая константа, то есть его значение было определено в результате испытаний. Он варьируется в зависимости от материала, его толщины, радиуса изгиба и метода гибки. По сути, коэффициент k смещает нейтральную линию, чтобы обеспечить плоский рисунок, отражающий реальность. Используя его, вы получаете допуск на изгиб, который, по сути, является длиной изогнутой нейтральной оси.

Первую часть данной статьи вы можете найти в нашем блоге по ссылке. Примечание: данная статья является переводом.

Формула коэффициента K:

Формулы припусков на изгиб:

Для изгибов от 90 до 165 градусов формула имеет вид:

Для изгибов более 165° нет необходимости рассчитывать припуски на изгиб, так как нейтральная ось остается практически посередине детали.

Для расчета плоской детали необходимо использовать длину дуги нейтральной оси

Расчет допуска на изгиб:

Допустим, у вас есть деталь, похожая на ту, что на изображении выше - у нее прямая ножка 20 мм и другая 70 мм. Угол изгиба составляет 90°, толщина листа - 5 мм, а внутренний радиус - 6 мм. Мы хотим узнать конечную длину детали. Во-первых, мы должны начать с коэффициента k:

Другой способ определения коэффициента k - следовать "правилу большого пальца". Просто выберите коэффициент k в соответствии с вашим материалом из приведенной ниже таблицы. Это дает достаточно точные результаты для большинства случаев.

Теперь мы можем перейти к припускам на изгиб:

Для получения окончательной длины мы просто прибавляем две длины ног к припуску на подгибку:

Советы по гибке листового металла:

Итак, я поговорил с нашим опытным менеджером по продажам, который знает толк в гибке листового металла. Он загорелся и решил воспользоваться возможностью и поделиться своими знаниями о гибке листового металла. Таким образом, он привел список распространенных ошибок и решений, как их избежать.

Минимальная длина фланца:

Существует минимальная длина фланца, как уже говорилось ранее. Для ориентировки смотрите таблицу изгибающих усилий. В зависимости от толщины выбирается ширина штампа. Если вы разработаете слишком короткий фланец, он будет неловко "проваливаться" в щель, и вы не получите желаемого результата.

Боковые стороны с фаской:

Фаска должна заканчиваться перед основанием детали

Если вы хотите сделать фланец с фаской на одном или двух концах, предыдущее правило о минимальной длине фланца остается в силе. Фаски должны оставлять достаточно места для выполнения правильных изгибов, иначе фланец будет выглядеть деформированным, и никто не будет удовлетворен.

Расстояние от отверстия до изгиба:

Близко расположенные отверстия могут деформироваться

Если отверстия расположены слишком близко к изгибу, они могут деформироваться. Круглые отверстия не так проблематичны, как другие типы, но болты все равно могут не пройти. Опять же, смотрите диаграмму изгибающего усилия для минимальных размеров фланца и размещайте отверстия дальше, чем минимальные.

Симметрия:

Чтобы избежать путаницы, прямоугольное отверстие может быть с обеих сторон

Существует большая опасность при изготовлении деталей, которые почти симметричны. Если возможно, делайте их симметричными. Если деталь почти симметрична, оператор гибочного пресса может запутаться. Результат? Ваша деталь будет согнута в неправильном направлении.

Заклепочные гайки:

Заклепочная гайка на пути гибочного инструмента

Если вы используете заклепочные гайки вблизи линии изгиба, известно, что их установка перед изгибом хороша для обеспечения его применимости. После изгиба отверстия могут деформироваться. Тем не менее, убедитесь, что гайки не будут мешать инструментам при гибке.

Маленькие фланцы для больших деталей:

Небольшой изгиб в конце большой детали может привести к трудностям

Лучше отказаться от маленьких фланцев на больших и тяжелых деталях. Это очень усложняет производство, и может потребоваться ручная обработка, которая обойдется дороже, чем простая механическая. В результате, если есть возможность, лучше выбрать альтернативное решение.

Сгибы рядом друг с другом:

Проверьте таблицу изгибающих усилий для минимальной длины фланца

Если вы хотите включить последовательные изгибы, проверьте, выполнимо ли это. Проблема возникает, когда вы не можете установить уже согнутую деталь на штамп. Если изгибы направлены в одну сторону - U-образный изгиб, - то общее правило заключается в том, что промежуточная часть должна быть длиннее фланцев.

Разместите изгибы на одной линии:

Эта часть нуждается в многочисленных корректировках.

Лучше всего проектировать изгибы на одной линии, если у вас есть несколько фланцев подряд. Имея это в виду, вы можете свести количество операций к минимуму. В противном случае оператору необходимо вносить корректировки для каждого отдельного изгиба, а это означает потерю времени и денег.

Линия изгиба параллельна стороне:

Такой вид линий сгиба приводит к неточным результатам

Как говорится в заголовке. Для целей позиционирования должна быть параллельная сторона вашей линии изгиба. Если её нет, выравнивание детали станет настоящей головной болью, и в итоге вы можете получить неудовлетворительный результат.

Рельеф изгиба:

Рельеф изгиба необходим

Для достижения наилучшего результата рекомендуется сделать не просто небольшой разрез лазером, а настоящий вырез по бокам будущего фланца - который должен быть рельефом изгиба. Ширина такого надреза должна превышать толщину материала. Это гарантирует отсутствие разрывов и деформаций при окончательном изгибе. Другой хорошей практикой здесь является включение небольших радиусов в рельефы изгиба, поскольку они также снимают напряжение материала.

Сгибание коробки:

Небольшие зазоры гарантируют выполнение работы

При сгибании коробки необходимо оставлять небольшие зазоры между фланцами. В противном случае последний сгиб может врезаться в существующие, ломая всю конструкцию.

Проверьте плоский шаблон:

Следует помнить о том, что время от времени нужно переключать вид CAD на плоский шаблон. В этом есть много плюсов. Во-первых, если вы увлечетесь фланцами, в итоге может получиться что-то, что не может существовать в плоской схеме. А то, что не может существовать в плоской схеме, не может существовать и в любой другой.

Измерьте макет. Возможно, вы сможете скорректировать конструкцию для оптимальной посадки. Старайтесь не брать лист большего размера, если меньший размер находится в пределах досягаемости. Может быть, вы сможете уместить 2 детали на одном листе, если просто убавите несколько миллиметров? Это отразится на окончательной цене проекта.

Эмпирическое правило для минимального радиуса изгиба:

Будьте проще. Что может быть проще, чем выбрать внутренний радиус (ir), равный толщине материала. Это позволяет избежать последующих проблем, излишних раздумий и глупых ошибок. Уменьшение радиуса ниже этого значения может привести к проблемам. Больший радиус только усложнит некоторые другие расчеты.

Направление изгиба:

Изгиб перпендикулярно прокатке

Не следует проектировать изгибы в том же направлении, в котором производилась прокатка материала. Это особенно важно для алюминия. Конечно, все мы знаем алюминиевые корпуса с 4 сторонами, которые подразумевают гибочные операции, противоположные тем, что мы предлагаем. Тем не менее, лучше избегать этого, если возможно. Результатом могут стать неровные поверхности или даже трещины.

Хотя инженеры-производители заботятся о том, чтобы замечать такие вещи, полезно замечать их самостоятельно. Это помогает учесть расход материала.

Загиб кромок:

Оставляйте внутренний радиус, если это возможно

Если вы хотите укрепить края металлического листа, то загиб кромок - отличный вариант. Тем не менее, здесь применимы некоторые советы. Лучше оставить небольшой радиус внутри загиба. Для полного разрушения радиуса требуется большая мощность и тоннаж. Кроме того, это подвергает материал опасности растрескивания. Оставление радиуса, напротив, снимает эту опасность.

Оцените материал:

Обычные тонкие листы конструкционной стали толщиной 1. 3 мм могут выдержать практически все. После этого необходимо провести исследование. Некоторые материалы гораздо более капризны в обращении с ними. Получение хорошего результата зависит от ваших знаний и от помощи, которую может оказать ваш инженер-технолог.

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

Радиус гибки листового металла

Знать допустимые радиусы гибки листового металла нужно всем, кто собирается использовать именно этот способ обработки материала. Потому что без точных значений и грамотного расчета можно испортить любые заготовки.

В данной статье расскажем о технологии гибки листового металла , особенностях данного типа обработки, способах и применяемых методах. Особое внимание будет уделено минимальному радиусу гибки металлического листа и методологии расчета.

Зачем гнут листовой металл по радиусу

Для придания заготовке необходимой формы, учитывающей ее рельефную модификацию (в т. ч. углы и скругления) принято использовать радиусную гибку листового металла . Это упорядоченный процесс, поэтому, когда требуется использование сразу нескольких гибов, каждый элемент обрабатывается последовательно до тех пор, пока не будет достигнута нужная конфигурация.

Такая технология применяется для придания формы:

• листовым профилям;
• уличным карнизам и козырькам;
• подвесным элементам фасада зданий;
• металлическим комплектующим мебели;
• декоративным элементам интерьера и т. д.

Сферические, цилиндрические и конусовидные детали, выполненные из гнутого листового металла или металлопрофиля, пользуются большим спросом в котельном производстве.

Гибка по радиусу может потребоваться в бытовых строительных и ремонтных работах, например, при проведении труб. Не стоит пытаться проделать такую операцию в домашних условиях – для этого нужен специальный станок. Благодаря современным технологиям можно подобрать оптимальные параметры работы с заготовками разного состава листового металла, толщины и формы. Радиус изгиба получается точным и качественным, а материал при этом не теряет свои прочностные характеристики.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Разумеется, существуют и другие способы придания листам нужной конфигурации радиуса: сварка, клепка или резка. Но гибка имеет перед ними целый ряд преимуществ:

• отсутствие швов и стыковки, что гарантирует естественную прочность металла;
• стойкость к окислению, коррозии и др. благодаря целостной структуре листовой заготовки;
• экономичность и отсутствие производственных отходов;
• сохранение эстетичности исходника.

Существует несколько видов радиусной гибки листового металла, которые подбираются индивидуально в каждом случае (в зависимости от технических характеристик исходника и особенностей желаемого результата). Остановимся подробней на каждом из них.

Технология гибки листового металла: особенности и классификация

Технология гибки, в зависимости от требуемой модификации листового металла, включает в себя следующие виды:

• Одноугловая (V-образная) – считается наиболее простой. Под воздействием силы гиба верхняя поверхность заготовки сжимается, а нижняя – прилегает к стенкам механизма и растягивается. Таким образом достигается нужный радиус.
• Двухугловая (П-образная) – выполняется схожим образом за исключением количества этапов обработки.
• Многоугловая гибка.
• Радиусная гибка листового металла (закатка) – позволяет получить плавный изгиб. Применяется для создания петель, хомутов и т. д.

Такая технология обработки заготовок не требует колоссального усилия, поэтому предварительного нагрева материала не требуется.

Горячая гибка по радиусу применяется лишь для толстых листовых заготовок (12–16 мм), а также малопластичных металлов. К последним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали и их сплавы.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Такой способ обработки листового материала часто применяют в комплексе с другими операциями, например, резкой, вырубкой или пробивкой. В результате получаются сложные объемные изделия из металла. Для их изготовления прибегают к штампам, которые можно использовать в нескольких переходах.

С точки зрения пространственного позиционирования существует два способа гибки по радиусу:

• Продольная – при этом используется холодная технология работ, что не позволяет обрабатывать толстые листовые заготовки.
• Поперечная – включает в себя несколько этапов: в первую очередь загибаются кромки металлической детали, затем она нагревается. После начинаются непосредственно производственные операции: гибка, осаживание и вытяжка.

Для радиусной гибки листового металла требуется специализированный ручной или промышленный станок. Его конструкция модифицируется в зависимости от требуемой формы изделия.

Работа в холодной технике требует соблюдения оптимального соотношения радиуса изгиба, толщины металла и размера самого листа. Отступление от предельного значения чревато потерей прочностных характеристик заготовки, возможностью появления повреждений.

Придание радиусной формы заготовке под воздействием высоких температур способно изменить структуру материала. Так, во время охлаждения после нагрева связи между молекулами в листе металла становятся более тесными и упорядоченными, что способствует увеличению его твердости, прочности и упругости. Кроме того, в этот момент сокращается удлинение при разрыве. Пластичность материала изменяется мало.

Не рекомендовано активное тепловое воздействие на металл. Если температура близка к температуре плавления листового материала, то его физические свойства резко ухудшаются – получается пережог. Он сопровождается окислением и обезуглероживанием поверхности. Длительный перегрев является причиной образования крупнозернистой структуры материала.

Со стороны процесс гибки металлического профиля по радиусу кажется простым, но это не значит, что он оказывает несущественное воздействие на структуру материала. Во время воздействия в ней возникает напряжение. Сначала оно упругое, а затем приобретает пластический характер. Важно определить баланс этих напряжений и изменений, часто это бывает сложно.

Во время гибки листа по радиусу деформация происходит неравномерно. Так, она более заметна в самих углах и практически неощутима у края пластины. Особенностью работы с тонкими металлическими листами является то, что их верхняя часть под воздействием гиба сжимается, а нижняя – растягивается.

Пространство между ними принято называть нейтральным слоем. Точное определение этого промежутка является одним из необходимых условий выполнения качественного изгиба радиуса.

Для квалифицированной закатки важно знать некоторые особенности процедуры:

• В структуре металлической пластины находятся направленные волокна. Чтобы во время ее обработки не нарушилась целостность материала, лист необходимо расположить поперек волокон или под углом 45° к ним.
• Для каждого листового металла необходимо предварительно определить предел текучести. Его нарушение чревато разрывами.
• В месте воздействия гиба происходит ряд деформаций пластины: нейтральный слой, находящийся в середине листа или в центре его тяжести, смещается в сторону меньшего радиуса; происходит изменение в поперечном сечении; уменьшается толщина материала.

Работа с мелкогабаритными заготовками требует большого мастерства. Важно учитывать, что:

• чем меньше радиус гибки листового металла, тем больше площадь его деформации;
• при большом радиусе изменения затрагивают не всю пластину.

Особенности выполнения работы такого типа важно учитывать при организации процесса штамповки заготовок.

Этапы и последовательность действий

Закатка происходит в несколько упорядоченных этапов и включает следующее:

1. Анализ требуемой конфигурации изделия.
2. Расчет усилия гиба и технология выполнения работ.
3. Подбор наконечника гиба, настройка оборудования.
4. Разработка схемы исходника.
5. Расчет переходов гибки.
6. Проектирование оснастки технологического процесса.

Соотношение характеристик исходной листовой заготовки и желаемого изделия необходимо для анализа реалистичности штамповки по радиусу в соответствии с приведенным чертежом.

Перед тем как приступить к приданию заготовке требуемой формы, важно определить ее угол пружинения, минимальный угол и радиус гибки.

Расчет минимального радиуса при гибке листового металла

Диаметр окружности нейтрального слоя (D₀), который расположен в центре металлического листа длиной L и толщиной S в случае гибки его в барабан, рассчитывается по следующей формуле:

Если толщина стенок металлического барабана равна S, то внутренний диаметр изделия (D) вычисляется таким образом:

Формула вычисления внешнего диаметра (D₁) следующая:

Таким образом, разность длины окружности может быть вычислена по формуле:

Следовательно, отношение 2πS/πD должно быть не более 0,05.

На основании того, что 2πS/πD ≤ 0,05 получается, что D ≥ 2S/0,05 = 40S, т. е. для сохранения прочностных качеств листа минимальный внутренний диаметр его гибки должен превышать его толщину в 40 раз, а радиус – в 20 раз. Например, из пластины толщиной 10 мм можно изготовить цилиндр с минимальным внутренним диаметром 40 мм.

Минимальный радиус гибки листового металла: таблицы

Мы уже не раз упоминали о важности определения минимально допустимого радиуса для того или иного листового материала до начала гибки. Особое значение это имеет при работе в холодной технике. Игнорирование этих параметров способно привести к порче заготовки.

В таблице 1 приведены минимально допустимые показатели радиуса гибки листового металла по ГОСТу (R) в зависимости от толщины пластины (S) и ее состава.

Длина участка, подвергнутого гибке на угол α, вычисляется следующим образом:

• A – длина линии гибки листовой пластины;
• R –радиус внутренней поверхности гиба металла;
• К – коэффициент положения нейтрального слоя при гибе;
• S – толщина металлического листа, мм.

Важно знать, что минимальный радиус гибки листового металла (в т. ч. из стали) при работе в холодной технике устанавливается в соответствии с показателем деформации крайних волокон. Его используют только в случае острой производственной необходимости. В стандартных ситуациях этот параметр устанавливают выше минимального.

Коэффициент положения нейтрального слоя при гибке металла (мм):

11. Нейтральный слой

В холодной штамповке в большинстве случаев применяется гибка с малым радиусом закругления, сопровождаемая уменьшением толщины материала и смещением нейтрального слоя в сторону сжатых волокон, а для узких полос, кроме того, изменением прямоугольной формы поперечного сечения в трапециевидную.

Рис.53. Деформация объемного элемента при гибке; до изгиба — после изгиба

Радиус кривизны нейтрального слоя при чистом изгибе образца прямоугольного сечении (рис.53) находится по следующей формуле [107]:

, где k — наружный радиус изогнутой детали, мм; r — внутренний радиус гибки, мм; α = S₁/S — коэффициент утонения.

Так как при угловой гибке утонение материала различно в разных сечениях и достигает наибольшей величины в осевом сечении, то радиус элементарного нейтрального слоя также различен в этих сечениях. Таким образом, нейтральная линия в месте изгиба не является дугой того или иного радиуса, а представляет собой кривую типа параболы, заключенную между двумя дугами радиусов ρ и ρ0 (рис.54).

Рис.54. Положение нейтрального слоя

Необходимо особо отметить, что нейтральный слой не является тем или иным физическим слоем, который можно обнаружить визуально или другим способом, а представляет собой условную криволинейную поверхность, проходящую через различные слои заготовки.

Вследствие того, что длину параболической кривой подсчитать трудно, длину нейтрального слоя в месте изгиба подсчитывают по длине дуги радиуса ρ (наименьшего радиуса кривизны нейтрального слоя в осевом сечении). Получаемое при этом некоторое уменьшение расчетной длины нейтрального слоя технологически оправдано, так как при гибке в штампах утонение материала не ограничивается закругленной частью, а распространяется и на примыкающие к закруглению прямолинейные участки заготовки, что несколько увеличивает длину детали.

Коэффициент утонения при гибке зависит от пластичности материала, степени деформации и угла изгиба. Для практических целей могут быть использованы коэффициенты утонения, полученные экспериментально путем замеров образцов из мягкой стали при изгибе их на 90° (рис.55).

Рис.55. Коэффициент утонения при гибке на 90° (стали 10—20)

Обычно вместо радиуса нейтрального слоя применяют коэффициент х, определяющий расстояние этого слоя от внутреннего радиуса изгиба xS = ρ – r. В случае гибки широких заготовок этот коэффициент находится по формуле:

В табл.16 приведены проверенные на практике значения коэффициента х для гибки на 90° широких заготовок из сталей 10—20. Значения коэффициента х относятся к случаю, когда гибка происходит без растяжения отгибаемых полок, а также без утонения или заклинивания их между матрицей и пуансоном. В последних случаях растяжение может быть настолько значительным, что нейтральный слой становится фиктивным и выходит из пределов толщины материала.

Таблица 16. Значения каэффициента х для гибки иа 90° (стали 10—20).

r/S	X	r/S	X	r/s	X
0,05	0,27	0,60	0,39	2,0	0,45
0,10	0,30	0,70	0,40	2,5	0,46
0,15	0,32	0,80	0,408	3,0	0,47
0,20	0,33	1,00	0,42	4,0	0,47
0,25	0,35	1,2	0,43	5,0	0,48
0,30	0,36	1,5	0,44	7,0	0,49

Формула для радиуса кривизны нейтрального слоя справедлива и одинаково применима для любого угла изгиба, но коэффициенты утонения для разных углов различны (например, при гибке на 90 и 180°).

На рис.56 представлен график зависимости коэффициента х, определяющего положение нейтрального слоя, от отношения для случая гибки мягкой стали на 90°.

Рис.56. Коэффициент х, определяющий положение нейтрального слоя при гибке на 90°.

При гибке заготовок других сечений (круг, ромб, трапеция) характер деформации поперечного сечения будет иной, коэффициенты утонения — также иные, а следовательно, и положение нейтрального слоя должно быть иным.

При изгибе круглых прутков диаметром d вокруг оправки или пуансона радиусом до r = 1,5d поперечное сечение почти не изменяется и практически остается круглым. В случае изгиба прутков с меньшим радиусом изгиба (r

Радиус изгиба	≥1,5d	d	0,5d	0,25d
Коэффициент х	0,5	0,51d	0,53d	0,35d

Таким образом, при гибке круглых прутков радиусом > l,5d нейтральный слой проходит через центр круглого сечения, а при гибке радиусом 10h). Поэтому в данном случае с достаточной степенью точности можно считать, что нейтральный слой проходит через центр тяжести сечения профиля.

В холодной штамповке широко применяется операция закатки петель шарниров, производимая путем торцового давления пуансона, имеющего полукруглую выемку (рис.57,а). При этом имеет место более сложная пластическая деформация, состоящая из консольного цилиндрического изгиба и несимметричного сжатия от силы трения. В результате тангенциального сжатия этот случай изгиба приближается к изгибу со сжатием. Вместо утонения происходит небольшое утолщение и укорочение заготовки. Нейтральный слой смещается в сторону наружной поверхности.

Рис.57. Торцовая гибка шарнирных петель:
а — в одну операцию; б — в две операции.

Консольный цилиндрический изгиб осуществим до соотношения R

В табл. 17 приведены приближенные значения ρ/S и y в зависимости от заданного отношения R/S для сталей 10—20.

Таблица 17. Коэффициенты p/S и у.

Коэффициенты	Значения коэффициентов при относительном радиусе R/S
	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2
p/S	1,2	1,38	1,56	1,74	1,92	2,11	2,3	2,5	2,7
y	0,4	0,42	0,44	0,46	0,48	0,49	0,5	0,5	0,5

Для определения размеров заготовки при торцовой закатке шарнирных петель автором предложены формулы, приведенные в табл.21.

При последовательной штамповке в ленте иногда применяется закатка шарнирных петель за два или три перехода (рис.57,б). В этом случае первый и второй переходы являются обычной гибкой пуансоном с радиусом r, а положение нейтрального слоя определяется по табл.16. Во время третьего перехода происходит торцовый изгиб вертикального участка длиной l, к которому применимо сказанное выше. Однако наличие соседних изогнутых участков искажает результаты гибки.

Рассмотренный выше нейтральный слой является нейтральным слоем деформаций (первоначальной длины) и имеет большое практическое значение, так как точное определение его положения необходимо для нахождения правильной длины заготовки, предельно допустимого радиуса изгиба и пр. От этого слоя необходимо отличать нейтральный слой напряжений, в котором происходит перемена знака напряжений (сжатие — растяжение).

Положение нейтрального слоя напряжений может быть определено по формуле, полученной из анализа распределения напряжений по сечению:

Радиус кривизны нейтрального слоя напряжений меньше радиуса кривизны нейтрального слоя деформаций, а следовательно, первый находится ближе к центру кривизны изгиба.

Читайте также:

  
• Тяжелые металлы чем опасны
  
• Максимальная толщина металла для сварки полуавтоматом проволокой
  
• Тайна элементарного металла пв
  
• Магнитные свойства металлов это
  
• При фотоэффекте работа выхода электронов из металла