Процесс гибки листов металла – энергетически малозатратная операция, поэтому часто используется в практике обработки давлением, даже при выпуске деталей малыми сериями. При разработке технологии деформирования следует принимать во внимание ряд особенностей, иначе неудачи неизбежны.
Материалы и сортамент исходных заготовок
Чаще всего гибке подвергают конструкционные стали, стандарт на которые (ГОСТ 1050-88) предусматривает ограничения по составу некоторых легирующих элементов и добавок, отрицательно влияющих на показатели пластичности. В частности, не рекомендуется предусматривать холодную гибку для сталей, которые содержат:
- более 0,40…0,45 % углерода;
- свыше 0,3…0,6% марганца;
- более 0,4…0,7 % хрома;
- свыше 0,4…0,8 % кремния.
Во время приёмки исходного металла обращают особое внимание на фактический процент фосфора и серы в прокате: они снижают пластичность и увеличивают хрупкость стали, что при гибке особенно критично. Предельное содержание данных химических элементов не должно быть выше 0,06 % (сера) и 0,03% (фосфор).
Из цветных металлов гибке в холодном состоянии хорошо поддаются алюминий, медь и их сплавы, например, латунь, содержащая не более 20% цинка, или сплав АМц.
Разработка чертежа детали
Главная особенность проектирования процессов гибки листовых деталей – учёт пружинения материала. Это вызывается тем, что в процессе изгибания ось исходной заготовки из плоской становится пространственной. В результате внутренние слои детали получают сжимающие напряжения, а внешние – растягивающие. Поскольку деформация происходит при комнатной температуре, металл упрочняется, и разность напряжений вызывает появление остаточных напряжений. После снятия нагрузки эти напряжения способствуют самопроизвольной деформации согнутой детали, которая искажает её размеры.
Учёт пружинения можно выполнить двумя способами: введением дополнительной операции калибровки или гибкой каждого из элементов на угол, компенсирующий пружинение. Калибровка увеличивает трудоёмкость технологии, поэтому на практике используется лишь при получении деталей особо высокой точности. Учёт пружинения обычно устанавливают по экспериментальным графикам/таблицам, учитывающим:
- марку металла;
- толщину листовой заготовки;
- угол гиба;
- скорость деформирования.
Разрабатывая чертёж детали, имеющей пазы или отверстия, принимают во внимание деформацию элементов контура, которые располагаются вблизи кромок изделия. Пробивку/вырубку таких элементов следует предусматривать только после гибки.
При проектировании обязательно стоит вводить этап пространственного компьютерного моделирования зон распределения напряжений и деформаций в теле гнутой детали, для чего используют специализированные программные комплексы (например, DEFORM).
Технология и инструмент
Гибку листового металла по сложному контуру реализуют в многооперационных станках комбинированного действия. Вначале проектируют переходы с максимальным формоизменением заготовки, а затем – более простые.
Еще один способ — профилирование (или вальцовка). Процесс позволяет произвести изгибание на постоянный угол при помощи вращающегося инструмента. Вальцовка практически не снижает производительность, зато уменьшает деформирующие усилия и повышает стойкость оснастки. Недостаток технологии – ограниченность конфигурации обрабатываемой детали.
Поскольку рабочие элементы станков для холодной гибки не испытывают больших нагрузок, то для изготовления инструмента используют стали типа У8А, У10А (гибка тонколистовых деталей из материалов с повышенной пластичностью), либо стали 9ХС, Х12М — для штамповки толстолистовых деталей из среднеуглеродистых или легированных сталей.
Оборудование для гибки листовых заготовок
Гибка листового металла, в зависимости от объёма производства и габаритных размеров заготовки, выполняется на следующих видах оборудования:
- листогибочных автоматах (рентабельны только в массовом производстве);
- листогибочных прессах вертикального исполнения с механическим или гидравлическим приводом. Конструкции прессов позволяют раздельную настройку инструмента, благодаря чему одновременно можно гнуть несколько разных деталей;
- универсальных кривошипных прессах. Их недостатки – малая производительность (подача штучных заготовок выполняется только вручную) и необходимость частых подналадок инструмента – обуславливает постепенное сокращение доли такого оборудования в действующем производстве;
- специализированных листообрабатывающих центрах с ЧПУ, работающих по заданной программе. Используются в крупносерийном производстве крупных по размерам деталей.
Качество готовой продукции следует контролировать не универсальным измерительным инструментом, а специализированными, ежегодно поверяемыми шаблонами.
Байкер, хастлер, любитель пластинок, фанат Виньелли и страстный поклонник типографики. Работая на стыке эстетики и элегантности, мы разрабатываем визуальные решения, которые информируют и убеждают. Давайте создадим продуманный, продуманный и эстетичный мир.
