Гибка металла теория и практика. Виды гибки металла и технология гибки. Гибка металла и ее основные способы

Гибка металла - это технологическая операция, при которой изделие принимает нужные размеры и форму с помощью сжатия внутренних и растяжения наружных слоев материала. В результате чего из заготовки плоской формы получают объемное изделие без сварных и иных швов и соединений.

«Гибка» звучит как простой процесс, но в действительности, он очень сложен. Значение гибки и в современном постиндустриальном мире трудно переоценить. Куда ни посмотреть - всюду конструкции из гнутого листового металла. Даже производители гибочных прессов удивляются, насколько сложные детали стали изготавливаться на разработанном ими оборудовании.

Всё это стало возможным благодаря активному внедрению ЧПУ, применению в технологии гибки нескольких управляемых осей, новейших систем гидравлики и измерительной электроники, а также широким использованием роботов. Основным же двигателем ускоренного развития высокоточной гибочной технологии явился повсеместный переход металлоoбрабатывающей промышленности на применение высокопроизводительных вырубных прессов и листовой .

Исторически эта технологическая операция возникла практически одновременно с литьём и ковкой - первичными этапами металлообработки. Научившись правильно гнуть заготовки из металла, люди решили огромное количество насущных бытовых и военных задач, начиная от создания сложных инструментов для охоты и сельского хозяйства, и заканчивая производством оружия.

«Лист» и «гибка» не очень ассоциируются с высокой технологией - high tech, однако для того чтобы гнуть «непослушный» лист металла необходимы специальные знания и огромный практический опыт. Объясните техническому специалисту, который не знаком с листовым металлом, что в нашем высокотехничном мире невозможно постоянно получать при гибке угол 90 градусов, не меняя параметров настройки.

Без изменения программы угол будет меняться, если, например, лист толщиной 2 мм сделан из нержавеющей стали или алюминия, если его длина - 500мм, 1000мм или 2000 мм, если гибка производится вдоль или поперёк волокон материала, если линия гибки находится в окружении пробитых или прорезанных лазером отверстий, если лист имеет различную упругую деформацию (горячекатаный прокат), если поверхностное упрочнение при самой деформации сильнее или слабее и т.д. и т.п.

Да, о гибке листового металла, как о профессиональной сфере металлообработки, можно говорить очень много, но, пожалуй, надо отметить самое главное.

1. Гибка листового металла - это высокопроизводительная, быстрая и высокоточная операция.

2. Замена сварки гибкой, как правило, очень выгодна при увеличении скорости производственного процесса и при обеспечении дополнительной прочности изделия за счёт так называемых рёбер жесткости.

3. Гибка металла редко является первичной операцией, как правило, - её задача максимально приблизить деталь к конечной форме (товарному виду).

4. Гибка сложных многопрофильных изделий из листового металла (в т.ч. плющение и изготовление петель) очень сильно зависит от применения редких специальных инструментов - узких, изогнутых пуансонов и ковочных оснасток.

5. Гибка заготовок из толстого (более 5 мм) листа сильно зависит от «тоннажности» станка, т.е. от такой характеристики как усилие балки, измеряемой в тоннах на метр.

6. Гибка малых бортов (отгибов) напрямую увязана с физическими характеристиками металла - его толщиной, жёсткостью и текучестью. Так, например, получить борт высотой в 2 мм из листа толщиной 1 мм гибкой технологически невозможно - нужно применять операцию штамповки.

7. Также стандартным холодным способом согнуть заготовку металла толщиной более 5 мм с внутренним угловым радиусом гиба менее толщины самого металла чревато разрывом внешней плоскости детали.

Гибка листового металла в нашей компании осуществляется на 120-ти тонном, 3-х метровом гидравлическом прессе с ЧПУ производства компании Baycal. Используемый на нашем производстве листогибочный станок имеет широкий арсенал оснастки (матриц и пуансонов), которые позволяют нам выполнять даже самые сложные заказы.

Цена на гибку металла

Длина гиба, м	Количество гибов
		от 11 до 100	от 101 до 1000	от 1000 до 10000

Данные цены действительны только для черных сталей толщиной до 2 мм включительно.

Гибка металла 3 мм - коэффициент 1,2

Гибка металла 4-6 мм - коэффициент 1,3

Гибка металла 7-10 мм - коэффициент 1,5

Гибка изделий из нержавеющей стали, цены устанавливаются отдельно, исходя из объема заказа.

Гибка листового металла - одна из распространенных операций холодного и горячего деформирования. Она отличается малой энергоемкостью, и при правильной разработке техпроцесса позволяет успешно производить из плоских заготовок пространственные изделия различной формы и размеров.

В соответствии с поставленными задачами технология гибки листового металла разрабатывается для следующих вариантов:

1. Одноугловая (называемая иногда V-образной гибкой).
2. Двухугловая или П-образная гибка.
3. Многоугловая гибка.
4. Радиусная гибка листового металла (закатка) - получение изделий типа петель, хомутов из оцинковки и пр.

Усилия при гибке невелики, поэтому ее преимущественно выполняют в холодном состоянии. Исключение составляет гибка стального листа из малопластичных металлов. К ним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали (содержащие дополнительно значительный процент марганца и кремния), а также титан и его сплавы. Их, а также заготовки из толстолистового металла толщиной более 12…16 мм, гнут преимущественно вгорячую.

Гибку сочетают с прочими операциями листовой штамповки: резку и гибку, с вырубкой или пробивкой сочетают довольно часто. Поэтому для изготовления сложных многомерных деталей широко используются штампы, рассчитанные на несколько переходов.

Особым случаем гибки листового металла считается гибка с растяжением, которую используют для получения длинных и узких деталей с большими радиусами гибки.

В зависимости от размера и вида заготовки, а также требуемых характеристик продукции после деформирования, в качестве используются:

• Вертикальные с механическим или гидравлическим приводом;
• Горизонтальные гидропрессы с двумя ползунами;
• Кузнечные бульдозеры - горизонтально-гибочные машины;
• Трубо- и профилегибы;
• Универсально-гибочные автоматы.

Для получения уникальных по форме и размерам конструкций, в частности, котлов турбин и т.п., применяют и экзотические технологии гибки листовой стали, например, энергией взрыва. В противоположность этому, вопрос - как гнуть жесть - не вызывает сложностей, поскольку пластичность этого материала - весьма высокая.

Характерная особенность листогибочных машин - сниженные скорости деформирования, увеличенные размеры штампового пространства, сравнительно небольшие показатели энергопотребления. Последнее является основанием для широкого производства , предназначенных для деформации оцинкованного материала. Они особо популярны в небольших мастерских, а также у индивидуальных пользователей.

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, баланс напряжений и деформаций состояния в заготовке определить затруднительно. В процессе изгиба материала в нем возникают напряжения, вначале - упругие, а далее - пластические. При этом гибка листового материала отличается значительной неравномерностью деформации: она более интенсивна в углах гибки, и практически незаметна у торцов листовой заготовки. Гибка тонколистового металла отличается тем, что внутренние его слои сжимаются, а наружные - растягиваются. Условную линию, которая разделяет эти зоны, называют нейтральным слоем, и его точное определение является одним из условий бездефектной гибки.

В процессе изгиба металлопрокат получает следующие искажения формы:

• Изменение толщины, особенно для толстолистовых заготовок;
• Распружинивание/пружинение - самопроизвольное изменение конечного угла гибки;
• Складкообразование металлического листа;
• Появление линий течения металла.

Все эти обстоятельства необходимо учитывать, разрабатывая технологический процесс штамповки.

Этапы и последовательность технологии

Здесь, и в дальнейшем речь пойдет о процессах штамповки листового металла в холодном состоянии.

Разработка проводится в следующей последовательности:

1. Анализируется конструкция детали.
2. Рассчитывается усилие и работа процесса.
3. Подбирается типоразмер производственного оборудования.
4. Разрабатывается чертеж исходной заготовки.
5. Рассчитываются переходы деформирования.
6. Проектируется технологическая оснастка.

Анализ соответствия возможностей исходного материала необходим для того, чтобы выяснить его пригодность для штамповки по размерам, приведенным на чертеже готовой детали. Этап выполняют по следующим позициям:

• Проверка пластических способностей металла и сопоставление результата с уровнем напряжений, которые возникают при гибке. Для малопластичных металлов и сплавов процесс приходится дробить на несколько переходов, а между ними планировать межоперационный отжиг, который повышает пластичность;
• Возможность получения радиуса гиба, при котором не произойдет трещинообразования материала;
• Определение вероятных искажений профиля или толщины заготовки после обработки давлением, особенно при сложных контурах у детали;

По результатам анализа иногда принимают решение о замене исходного материала на более пластичный, о необходимости предварительной разупрочняющей термической обработки, либо используют подогрев заготовки перед деформацией.

Обязательным пунктом при разработке технологического процесса считается расчет минимально допустимого угла гибки, радиуса гибки и угла пружинения.

Радиус гибки r min вычисляют с учетом пластичности металла заготовки, соотношения ее размеров и скорости, с которой будет проводиться деформирование (гидропрессы, с их пониженными скоростями передвижения ползуна, предпочтительнее более скоростных механических прессов). При уменьшении значения r min все металлы претерпевают так называемое утонение - уменьшение первоначальной толщины заготовки. Интенсивность утонения определяет коэффициент утонения λ, %, который показывает, на сколько уменьшится толщина конечного изделия. Если это значение оказывается более критичного, то исходную толщину s металла заготовки приходится увеличивать.

Для малоуглеродистых листовых сталей соответствие между вышеуказанными параметрами приведено в таблице (см. табл. 1).

Таким образом, при определенных условиях металл заготовки может даже несколько выпучиваться.

Не менее важным является и определение минимального радиуса гибки, который также зависит от исходной толщины металла, расположения волокон проката и пластичности материала (см. табл. 2). В том случае, когда радиус гиба слишком мал, то наружные волокна стали могут разрываться, что нарушает целостность готового изделия. Поэтому минимальные радиусы принято отсчитывать по наибольшим деформациям крайних частей заготовки, с учетом относительного сужения ψ деформируемого материала (устанавливается по таблицам). При этом учитывают также и величину деформации заготовки. Например, при малых деформациях используют зависимость

а при больших деформациях - более точное уравнение вида

Эффект вероятного пружинения можно учесть при помощи данных по фактическим углам пружинения β, которые приведены в таблице 3. Данные в таблице соответствуют условиям одноугловой гибки.

Определение усилия гибки

Силовые параметры гибки зависят от пластичности металла и интенсивности его упрочнения в ходе деформировании. При этом значение имеет направление прокатки исходной заготовки. Дело в том, что после прокатки металл приобретает свойство анизотропии, когда в направлении оси прокатки остаточные напряжения меньше, чем в противоположном. Соответственно, если вдоль волокон, то при одной и той же степени деформации вероятность разрушения заготовки существенно уменьшается. Поэтому ребро гиба располагают таким образом, чтобы угол между направлением прокатки и расположением заготовок в листе, полосе или ленте был минимальным.

Для расчета силовых параметров уточняют, как будет выполняться деформирование. Оно возможно изгибающим моментом, когда заготовка укладывается по фиксаторам/упорам, и далее деформируется свободно, либо усилием, когда в завершающий момент процесса полуфабрикат опирается на рабочую поверхность матрицы. Свободная гибка проще и менее энергоемка, зато гибка с калибровкой дает возможность получать более точные детали.

Гибка листового метала производится с помощью пресса, с возможностями установки различных матриц и пуансонов. Габариты оборудования зависят от их технических характеристик и методов гибки металла.

Калибровка : металлический лист фиксируется между матрицей и пуансоном, затем сгибается до нужного вам угла. Угол определяется особенностями оснастки. Свойства метала на процесс не влияют, так как точность загиба зависит только от примененных усилий. Недостаток: необходима смена оснастки при смене вида заготовки.

Гнется листовой металл путем упругопластической деформации, которая различно протекает со всех сторон выгибаемой заготовки. Внутри изгиба слои металла укорачиваются и сжимаются в продольном направлении, а в поперечном слои растягиваются. Между этими двумя слоями (укороченным и удлиненным) находится нейтральный слой, равный длине первоначальной заготовки.

Свободная — воздушная гибка

Один из самых практичных методов гибки металла, является Воздушная гибка. Путём заранее заданной глубины, пуансон опускается в матрицу без необходимости иметь радиус и угол таковыми, как в готовой детали. В силу этого, инструмент очень универсальный. Возможность выполнить гибку множества спектров углов, путем точно заданной глубины движения пуансона, что позволяет воздержатся от частой смены инструмента.

Из-за небольших усилий, которые требуются для такого вида гибки, открывается возможность применять сложные по форме и узкие пуансоны (для различных видов профилей). Точность обработки, используемая таким методом гибки, в среднем ±15’–30’. Все зависит от точности движения пуансона, колебания толщины металла от заранее заданной и от того, как будет пружинить металл в процессе гибки.

• Достоинства: высокая производительность, одна матрица для разных углов.
• Недостатки: Нельзя использовать метал тоньше 1.2 мм, смена метала требует дополнительной настройки.

Штамповка

Штамповка или чеканка (Coining) — это метод который является самым точным, но не самым популярным в силу того, что требует больших затрат на оборудование и инструменты. Матрица и пуансон производятся строго по форме нужного угла гибки.

Прилагаемые усилия в таком способе гибки до 25 раз больше, чем в воздушной, а значит, что какие-либо отклонение в толщине материала, не влияют на точность чеканки. Максимальная толщина металла 2мм.

Так же, в силу своей массивности, не позволяет выполнять гибку сложных элементов. Главным минусом такой гибки, является необходимость иметь набор инструментов для разных углов и радиусов.

Прочие способы гибки листового металла на производстве

Довольно таки популярным методом гибки является Folding . Принцип заключается в том, что прижим на столе, удерживает деталь во время процесса гибки, поэтому уменьшается возможность повреждения поверхности детали. Колебание толщины метала не влияет на точность угла. Максимальная толщина металла 2мм.

Гибка листа, при помощи матрицы, с заранее заданной формой, называют — Bottoming . Весьма затратный, по своей сути метод, поскольку для каждого угла гибки и толщины металлических листов, необходимо иметь целый набор инструментов. Имеет более высокую точность чем воздушная гибка ±15’. Толщина листового металла для такой гибки не более 5мм.

Гибка металла осуществляется на станках с ЧПУ. Также это могут быть листогибы: прессовые, поворотные и ротационные, 3-4 валковые станки и автоматические гибочные комплексы.

Оборудование для гибки листового металла

• Листогибы — позволяют изготавливать профиль или металлочерепицу, металлические каркасы, комплектующие элементы вентиляционных систем, сборные перегородки, подвесные строительные элементы, облицовки кабельных систем.
• Фальцепрокатные станки — предназначены для производства кровли.
• Зиг-машины — применяются для зиговки, гибки металла, а также прямой и круговой с большой толщиной листа. Зиг-машина делает загибку в углов, круглый фальц, гофрирование, фальцовку специального профиля, вытягивание, обжим замков и резку и развальцовку водосточной трубы.
• Вальцовочные станки (машины) — предназначены для производства изогнутых форм.
• Станки для нанесения параллельных рёбер жёсткости — могут делаь как U, так и Z-образные профили.
• Разматыватели — вспомогательное оборудование — предназначено для размотки металлических рулонов и металлической ленты и подачи её на устройство сгибки, резки.

Комментариев:

Как производится гибка металла своими руками? При выполнении строительных работ часто бывает нужно выполнить сгиб металлических элементов. Например, бывает необходимо согнуть листовой металл или трубы. Трубы, имеющие небольшой диаметр, сгибают при помощи тисков.

Сгибание металлических листов на гибочном станке происходит без сварки и не нарушает структуру металла.

Часто при выполнении строительных работ возникает необходимость согнуть трубы большого диаметра. Для такой работы нужны специальные станки, которые выполняют сгибание труб и металлических листов. Сгибаемый элемент при этом не получает повреждений.

При гибке деталей учитывают пластичность материала, его толщину, определяют радиус кривизны.

В чем заключается технология гибки металла?

Схема сборки самодельного листогиба: 1 – основание; 2 – гайка-маховичок; 3 – прижим; 4 – изгибаемый лист; 5 – струбцина; 6 – обжимной пуансон.

Гибка листового металла — это выполнение определенных действий, вследствие которых металлический лист приобретает нужную форму. Сгибание детали происходит без помощи сварочных или каких-либо других соединений, которые уменьшают прочность и долговечность материала.

При выполнении сгиба изделия растягиваются его наружные слои и сжимаются внутренние. Технология сгибания заключается в том, чтобы перегнуть одну часть детали по отношению к другой на необходимый угол.

Во время гибки материал подвергают деформации. Величина возможной деформации зависит от толщины материала, угла изгиба, пластичности и скорости сгибания.

Сгибание выполняют посредством оборудования для сгиба деталей. Данное оборудование сгибает элемент таким образом, чтобы готовая конструкция не имела повреждений.

Если согнуть элемент неправильно, то на его поверхности произойдут различные дефекты, вследствие которых на линии изгиба материал получит такие повреждения, что готовая конструкция может сломаться. Гибку производят для листов различной толщины.

Напряжение изгиба материала должно быть больше, чем его предел упругости. В результате гибки должна происходить пластическая деформация материала. При этом готовая конструкция после операции сгиба будет сохранять ту форму, которую ей придали.

Чертеж листогиба (деталировка): 1 – струбцина; 2 – щечка; 3 – основание; 4 – кронштейн; 5 – сварной прижим; 6 – ось; 7 – уголок пуансона.

Преимущества процесса гибки:

1. Процесс имеет высокую производительность.
2. В результате сгибания получается заготовка, которая не имеет шва.
3. Готовая конструкция обладает высокой устойчивостью к коррозии.
4. Изделие обладает высокой прочностью.
5. На месте сгиба изделия не появляется ржавчина.
6. Конструкция является цельной.

Недостатки:

1. Процесс ручной гибки является достаточно трудоемким.
2. Оборудование для сгиба имеет высокую стоимость.

В отличие от конструкций, выполненных методом сгиба листового металла, на сварных конструкциях есть сварной шов, который подвергается коррозии и ржавчине.

Сгиб изделий осуществляют вручную или при помощи оборудования. Ручной изгиб является очень трудоемким. Он выполняется при помощи молотка и плоскогубцев. Сгиб материала небольшой толщины выполняют киянкой.

Сгибание листового металла производят при помощи вальцов, пресса или роликовых станков. Чтобы листу придать форму цилиндра, используют ручные, гидравлические вальцы или вальцы с электроприводом. Таким методом изготавливают трубы.

Схема сборки рабочего хода: 1 – вкладыш из дерева; 2 – основание; 3 – щечка правая; 4 – изгибаемый лист; 5 – прижим; 6 – ось пуансона; 7 – пуансон; 8 – рычаг пуансона.

Гибка металла применяется в домашнем строительстве для изготовления водостоков, профилей, металлических каркасов, труб и других конструкций. При гибке листового металла своими руками можно изготовить трубы различного диаметра. При помощи станков изгибается материал с цинковым покрытием.

Если необходимо выполнить изгиб металла в домашних условиях, станок для сгибания можно изготовить своими руками. Для изготовления станка нужно выполнить шаблон из древесины, имеющий контур определенной, изогнутой формы.

При сгибе изделия нужно определить его размеры. Длину конструкции вычисляют с учетом радиуса изгиба листа. Для заготовок, сгибаемых под прямым углом, без создания закруглений, припуск на загиб должен составлять 0,6 от толщины листа.

Своими руками можно сгибать конструкции из пластичных металлов: меди, латуни, алюминия. Радиус изгиба зависит от качества материала и способа гибки. Изделия с небольшим радиусом закругления выполняют из пластичных материалов.

Вернуться к оглавлению

Гибка металла своими руками

Вернуться к оглавлению

Как изготовить скобу методом гибки

При сгибании стальной полосы на роликовом станке, верхняя прорезь на бруске должна соответствовать размеру полосы.

Материалы и инструменты:

• металлический лист;
• тиски;
• молоток;
• оправа;
• брусок;
• электропила по металлу.

Предварительно нужно по схеме вычислить длину полосы заготовки и сделать расчет гибки металлического листа.

При расчетах на каждый загиб выполняют запас по 0,5 толщины полосы и по 1 мм на сгиб торцов в сторону.

Согласно схеме выпиливают заготовку, делают отметки места изгиба. Изгиб заготовки выполняют в тисках с угольниками.

Сначала надо зажать в тисках заготовку на уровне изгиба. Затем при помощи молотка выполняют первый загиб.

Затем заготовку переставляют в тисках и зажимают ее оправой вместе с бруском. Затем делают второй загиб.

После этого вытаскивают заготовку, делают отметки длины лапок скобы.

Скобу с бруском оправой загибают в тисках, при этом отгибают обе ее лапки. Изгиб уточняют треугольником. Если изгиб выполнен неправильно, его исправляют при помощи молотка и бруска оправы. После процесса сгиба конструкцию отпиливают до нужных размеров.