Гибка металла — один из ключевых способов металлообработки. Технологический процесс позволяет из плоской прямолинейной заготовки получить изделие изогнутой формы. Один из видов гибки металла — радиусная. Он подразумевает использование листогибочных прессов, которые способны придать листу или трубе нужный угол. Гибка позволяет избежать штамповки и сварки, получать изделия необходимой формы за меньшую стоимость.
Рисунок 1 — Гибка по радиусу
Востребованность технологии «гибка металла по радиусу»
Методом гибки металла под углами и разными радиусами получают:
- элементы навесных фасадов;
- металлическую мебель;
- карнизы;
- детали интерьера;
- рекламные штендеры и др.
Рисунок 2 — Радиусная гибка швеллера
С необходимостью радиусной гибки металла часто сталкиваются в быту, при строительстве и ремонте. Например, когда требуется согнуть профильную трубу под определенным углом без лишних деформаций и изломов. Сделать это самостоятельно вряд ли получится. Качественно выполнить работу можно только с помощью профессионального станка. Задача машин — совершение пластической деформации без порчи металла. Технология позволяет учитывать характеристики заготовки и производить продукцию с разными техническими данными.
Гибка в штампах при помощи прессования
Сгибание заготовок, длиной не более 70 сантиметров, можно осуществлять при помощи штампования. В данном случае используются гидравлические либо механические прессы. Этот способ позволяет изготавливать элементы конструкций со сложной формой.
Прессование заготовок является самым дорогим способом гибки. Однако и производительность его наиболее высокая. Данный метод позволяет производить широчайший сортамент продукции.
Трубогибочное станочное оборудование
Гибка труб в промышленных масштабах осуществляется с помощью станков.
Гибка вальцеванием. Наиболее распространены станки, гнущие изделия при помощи вальцевания. Чаще всего применяется оборудование с тремя валками, предназначенное для изгибания длинных заготовок. На нем может делаться спиральный трубный прокат.
Изделие двигается через ролики, местоположение которых определяет радиус его изгиба. Одновременно оно с обеих сторон сжимается деформирующим цилиндром. Он расположен между валиками, так, чтобы была возможность гнуть заготовку на весу. Ролики в процессе обработки металла выполняют функцию опоры.
Обработка сжатием
Нередко на производстве применяются станки, гнущие заготовки с малым радиусом способом сжатия. На них обрабатываются заготовки малого и большого сечения. Процесс происходит с местным разогревом изделий и одновременным осевым давлением на них.
- станины с расположенным на ней нагревателем;
- опорного ролика;
- пары клещевых зажимов, первый из них — гибочный поворотный, второй — осадочный.
Устройство способно гнуть элементы под углом 180º. Оно зажимает заготовки с постоянным усилием независимо от их сечения и значения осевого усилия, образующегося в эпицентре деформации при изгибе изделия. Оборудование может обрабатывать квадратный и прямоугольный профиль.
Ротационно-вытяжная гибка
Ротационная вытяжка труб производится на станках с электрическими либо гидравлическими суппортами для передвижения давящих роликов. Последние служат для получения нужной конфигурации и толщины производимого элемента.
При ротационной вытяжке получают изделия из полых вращающихся стержней, деформируемых валиками по перемещающейся оправке. Сейчас в большинстве случаев используются ротационно-вытяжные станки с ЧПУ. Их программа учитывает сопротивление материала при его деформировании. При изготовлении продукции используется соответствующий ГОСТ.
Как подготовить листовой металл к гибке по радиусу
Прежде чем использовать станки для радиусной гибки листового металла, важно правильно подготовиться к процессу:
- провести анализ характеристик будущего изделия;
- рассчитать усилие, которое требуется приложить;
- подобрать типоразмер оборудования;
- выполнить чертежи заготовки;
- рассчитать параметры деформации;
- спроектировать инструментальную оснастку.
Важный этап — подбор материала и проверка его на пригодность. Когда параметры гибки определены, нужно понять, подойдут ли для работы существующие заготовки. Для этого необходимо:
- определить пластические характеристики изделия, сверить результаты с реальными напряжениями, которые возникают при сгибании;
- определить минимальный радиус гибки листового металла, при котором риск образования трещин не велик;
- выявить возможность деформации заготовки после обработки давлением, особенно если конечная конфигурация отличается сложностью.
Результаты подобного исследования могут быть различными. Проверив все, специалисты выносят соответствующие решения:
- заменить заготовку на более пластичную;
- нагреть металл перед деформацией;
- провести разупрочняющую термообработку.
Важно: перед гибкой нужно определить наименьший угол, минимальный радиус, угол пружинения выбранного листа металла.
Калькулятор параметров и усилия гибки
Представляем Вашему вниманию современный онлайн-калькулятор для расчета необходимых параметров гибки металла на листогибочном прессе. С помощью простых значений, Вы сможете определить необходимое раскрытие матрицы для подбора, а на ее базе — необходимые параметры по радиусу и минимальной полке. Вы также получите значение по тоннажу (максимальному усилию), необходимому для гибки, для того, чтобы удостовериться в возможностях и ресурсах Вашего оборудования. Заранее предупреждаем, что все значения являются теоретическими и справочными для первичного анализа.
S — толщина материала в мм, задается пользователем
α — угол гибки в градусах, задается пользователем
V — открытие матрицы в мм, V=значение, формируемый параметр
h — мининимальная длина полки в мм, формируемый параметр
Ri — мининимальная радиус гибки в мм, формируемый параметр
F — тоннаж листогибочного пресса для гибки заданной толщины по матрице в тоннах, фомируется общий тоннаж в зависимости от заданной длины гибки в мм (параметр L)
Как осуществляется гибка листового металла по радиусу
Гибочные операции — главные способы обработки листового металла. Сначала листы подготавливаются в гибочных станках на заготовительных участках. Часто заготовки разрезаются на штрипсы — полосы определенной ширины, которые затем деформируются согласно плану.
Рисунок 3 — Гибка листового проката
При выполнении радиусной гибки листового металла следует учитывать ряд особенностей:
- В результате обработки давлением металл становится волокнистым. Чтобы не появились трещины, гибку проводят поперек волокон. Также лист можно гнуть так, чтобы линия изгиба была под углом 45° к направлению волокон.
- Металл обладает текучестью. Если превысить ее предел, лист порвется.
- В месте гиба возникают изменения: металл истончается, деформируется в поперечном сечении, нейтральный слой смещается в сторону меньшего радиуса (изначально он расположен либо в середине, либо в центре тяжести).
Особые сложности возникают при работе с заготовками малого размера. Важно помнить следующее:
- при малом радиусе гибки деформация охватывает большую часть заготовки;
- при большом радиусе — такого эффекта нет.
Как выполняется гибка труб по радиусу
Понятие радиуса существует не только при гибке листового металла, но и при деформации труб. Использование специального оборудования позволяет сократить количество сварных швов и повысить качество монтажа.
Технология сгибания стальных труб позволяет полностью или частично деформировать заготовки. По внутреннему радиусу полый профиль испытывает сжимающую силу, а по внешнему — растягивающую. Процесс имеет свои особенности:
- при сгибании некоторые участки трубы могут деформироваться так, что нарушается соосность;
- радиальные силы, которые растягивают наружную стенку, могут стать причиной разрыва металла;
- сдавливающие тангенциальные силы, действующие на внутреннюю стенку, при неравномерном гибе могут стать причиной появления складок — гофрирования металла.
Чтобы согнуть трубу по радиусу, можно использовать два основных метода:
- холодный;
- с предварительным разогревом нужного участка.
Холодная гибка применяется для труб малого диаметра. Она подразумевает обязательное выяснение минимального радиуса сгибания.
Предварительный разогрев используется для повышения пластичности металла и снижения риска появления дефектов. Чаще всего данный способ применяется для труб крупного диаметра. На осуществление работ с предварительным разогревом нужно больше времени и трудозатрат.
Оба метода предполагают знание технологических процессов. Только при соблюдении соответствующих норм и стандартов можно осуществить радиусную гибку без образования трещин или складок на стенках.
Рисунок 4 — Радиусная гибка труб
Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений
Толщина трубных стенок на внешней части гиба становится меньше из-за того, что при возникающих напряжениях появляется растягивающий момент:
- Ставшая тонкой внешняя стенка тяготеет к выгибу, направленному к срединной оси трубы. Это приводит к тому, что ее поперечное сечение деформируется.
- Когда предел прочности изделия превышается, оно разрывается по внешней плоскости изгибания.
Толщина трубных стенок на внутренней части гиба становится больше, из-за появления сжимающего напряжения. Когда предел прочности изделия на сжимание превышается, оно утрачивает локальную жесткость. Это приводит к образованию глубоких складок на внутренней плоскости изогнутой трубы.
Как ведут себя квадратный и прямоугольный профиль:
- Их трубные стенки подвержены сжимающему и растягивающему напряжению, как на наружной, так и на внутренней плоскости изгиба, по максимуму.
- У материала повышенная склонность к деформациям, мастеру трудно их контролировать.
- Профильный материал на внутренней стороне изгиба склонен к вертикально направленному расширению. При этом он течет горизонтально вдоль торца изделия. Эти напряжения вдавливают вертикально расположенные трубные стенки. При этом квадрат поперечного сечения деформируется. Он приобретает конфигурацию трапеции.
- Поперечное сечение прямоугольной и квадратной формы плохо передает зажимные усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
- Профиль стремится проскользнуть вдоль колодки в начале изгибания. При этом он может ее тереть, что ведет к износу оборудования.
Радиусы гибки листового металла
При деформировании заготовок важно знать минимальные радиусы гибки листового металла. Для каждого элемента или сплава эти показатели разные. Если их не учитывать, заготовку легко испортить.
Кроме материала, на радиус гибки влияют:
- вид листов (отожженные, наклепанные);
- положение линии гиба (вдоль или поперек волокон).
Минимальный радиус гибки листового металла
Для примера рассмотрим минимальные радиусы гибки металла в таблице.
| Материал | Отожженные | Наклепанные | ||
| Линия сгиба | ||||
| Поперек волокон | Вдоль волокон | Поперек волокон | Вдоль волокон | |
| Алюминий | 0,2 | 0,3 | 0,8 | |
| Медь | 0,2 | 1 | 2 | |
| Латунь Л68 | 0,2 | 0,4 | 0,8 | |
| Мягкий дюралюминий | 1 | 1,5 | 1,5 | 2,5 |
| Твердый дюралюминий | 2 | 3 | 3 | 4 |
| Сталь 05–08 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | |
| Сталь 8–10, Ст1 и Ст2 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | |
| Сталь 15–20, Ст3 | 0,1 | 0,5 | 0,5 | 1 |
| Сталь 25–30, Ст4 | 0,2 | 0,6 | 0,6 | 1,2 |
| Сталь 35–40, Ст5 | 0,3 | 0,8 | 0,8 | 1,5 |
| Сталь 45–50, Ст6 | 0,5 | 1 | 1 | 1,7 |
| Нержавеющая сталь Х18Н9Т | 1 | 2 | 3 | 4 |
Максимальный радиус гибки листового металла
Понятия максимального радиуса гибки нет. Если специалист точно знает, какой минимальный радиус гибки листового металла, значит, любые более крупные варианты подходят.
Расчет радиуса гибки листового металла
Из выше написанного следует, что расчет радиуса гибки листового металла, основывается на его параметрах. В учет берется материал изготовления, толщина изделия, способ изготовления заготовки, а также пожелания заказчика. Последние напрямую зависят от того, какое изделие необходимо получить.
