Гибка металла

Тысячи лет в авангарде научно-технического прогресса

Гибка металла в современных технологиях

Гибкой называют образование (изменение) углов между фрагментами заготовки или придание ей криволинейной формы. Гибка металла ─ один из самых распространенных производственных процессов в металлообработке, которая, несмотря на стремительное развитие инновационных направлений ─ электроники, компьютерной техники, биотехнологии и др., продолжает оставаться становым хребтом индустрии.

Наряду с обработкой металлов резанием важное место занимает обработка металлов давлением ─ группа технологических процессов, позволяющих изменять форму металлической заготовки без нарушения ее сплошности в результате пластической деформации.

Основные виды обработки металлов давлением ─ волочение, ковка, прессование, прокатка, штамповка.

Слова «гибка металла» объединяют технологические операции по приданию изогнутой формы всей металлической заготовке или ее части посредством ковки и холодной (реже горячей) штамповки.

Гибка может быть самостоятельной операцией или одним из звеньев технологического процесса. Кроме того, правка и гибка металла, а также резка и гибка металла ─ важнейшие компоненты слесарного дела. Использование гибки помогает избежать сварки, а значит ─ появления швов и в последующем связанной с ними коррозии.

Физические особенности гибки металла. Пружинение

Важнейшее качество изгибаемого материала ─ пластичность. Т. е. способность, не разрушаясь, деформироваться под воздействием внешних нагрузок, а после их прекращения сохранять измененную форму.

Гибка листового металла сопровождается упругопластической деформацией участка заготовки в месте контакта с пуансоном.

Изгибаемый лист по толщине можно условно разделить на две зоны: зону, где продольные волокна удлиняются, и зону, где они укорачиваются. Растягиваются (удлиняются) наружные по отношению к пуансону слои материала, сжимаются ─ внутренние. С испытывающими деформацию растяжения наружными волокнами заготовки связана главная опасность ее разрушения в процессе гибки.

При гибке узких полос в месте изгиба наблюдается заметное искажение поперечного сечения: изменяется его форма, уменьшается толщина заготовки. При гибке широких полос и листов утонение материала происходит почти без искажения формы поперечного сечения.

Гибка металла сопровождается явлением пружинения. Оно выражается в том, что при снятии нагрузки растянутые слои заготовки упруго сжимаются, а сжатые растягиваются. Это приводит к изменению угла гибки. Размеры заготовки отклоняются от размеров, заданных инструментом.

Величина угла пружинения зависит от нескольких факторов ─ радиуса гибки детали, толщины листа, упругих свойств и однородности (неоднородности) материала.

Угол пружинения может быть как положительным, так и отрицательным. Для предотвращения или хотя бы ослабления этого явления применяют гибку с последующей калибровкой.

Гибка алюминия

Сегодня в связи с ростом потребления алюминия, особенно в транспортном и энергетическом машиностроении и при производстве строительных металлоконструкций, особое значение приобрела гибка алюминия.

Преимущества изделий из алюминиевых сплавов общеизвестны. Они обладают высокими антикоррозионными свойствами, лучше чем стальные поглощают энергию удара. Но все-таки главные их достоинства ─ легкость и высокая удельная прочность. Замещение «традиционной» стали алюминиевыми сплавами ─ стратегическое направление современной индустрии.

В транспортном машиностроении одним из приоритетов является снижение массы транспортных средств. Изготовление кузова автомобиля из алюминиевых сплавов приводит не только к снижению расхода горючего, но, что еще важнее, ─ к уменьшению выбросов вредных веществ. Гибка листового алюминия ─ важная часть технологического цикла при производстве таких частей автомобилей как капот, крышка багажника, передние и задние двери.

Гибка алюминия ─ весомый сегмент техпроцессов, используемых при производстве строительных деталей и конструкций. С ее помощью заготовкам можно придать сложную криволинейную форму (арки, спирали и др.), востребованную при изготовлении светопрозрачных ограждающих конструкций, окон, дверей, лестничных пролетов и т. д.

Но алюминию и алюминиевым сплавам свойственен целый ряд особенностей, которые могут затруднить их гибку. Это низкий запас пластичности; меньшее по сравнению со сталью упрочнение при холодной штамповке; большее пружинение; невысокая стойкость к разрыву, складкообразованию и утонению. Все эти проблемы успешно решаются при использовании современного оборудования и технологий.

Расчет гибки металла или семь раз отмерь ─ один раз согни

А еще качественная гибка невозможна без точного расчета. Оптимальные параметры гибки устанавливаются с учетом наиболее рациональных размеров деформирующих инструментов, принимаются во внимание свойства металла, взаимодействие детали с инструментом, влияние геометрии инструмента на конечную форму изделия. Это позволяет с минимальной погрешностью определить размеры и напряженно-деформированное состояние готовой детали, исключить появление трещин и разрывов.

Минимальный радиус гибки металла устанавливается по предельно допустимым деформациям крайних волокон. Но применяют его только в случае конструктивной необходимости. Во всех остальных ситуациях предпочтительнее увеличенные радиусы гиба.

Минимальный радиус гибки металла зависит от комплекса факторов: физико-механических свойств металла; величины угла гибки (он обусловливает напряжение растяжения внешних волокон материала); взаимного расположения линии гибки и направления волокон проката; наличия и расположения заусенцев на кромках изгибаемой заготовки.

Сегодня широко применяется компьютерное проектирование, позволяющее за короткий промежуток времени просчитать сотни различных вариантов. В нем используют численное моделирование, экономико-математические модели, методы оптимизации и другие приемы, помогающие сделать оптимальный выбор не только с точки зрения технологии, но и экономики.

Ручная гибка металла

Что такое гибка металла своими руками, известно многим. Конечно одними руками в большинстве случаев не обойтись ─ необходим инструмент для ручной гибки металла. Простейшее приспособление для гибки листового металла ─ слесарные тиски. Еще один инструмент для гибки металла, позволяющий гнуть заготовки из стальных прутков, ─ металлическая плита-основание с двумя ввернутыми в нее штифтами различного диаметра. Вставленный между ними пруток оборачивают вокруг большего штифта. При необходимости процесс ускоряют, используя молоток.

Штампами, с помощью которых металлическим листам легко придавать изгиб нужного профиля, может быть оснащен настольный ручной пресс. И все же, потенциал и возможности ручной гибки несоизмеримы с гибкой металла в промышленных условиях.

Оборудование для гибки металла

Оборудование для механизированной гибки металла распадается на две большие группы: прессы и ротационные машины.

Гидравлические прессы применяют для объемной и листовой холодной и горячей штамповки. В т. ч. для гибки листового металла большой толщины и небольших габаритов. Впрочем, некоторые модели гидравлических прессов позволяют организовать совместную работу нескольких установок, что делает возможным увеличение рабочей длины заготовки до двух десятков метров. При этом стоящие в ряд машины могут работать независимо или синхронно.

Гидравлический пресс для гибки металла обладает целым рядом достоинств ─ простая конструкция, широкий диапазон хода подвижной поперечины, способность выдерживать постоянную силу давления любой продолжительности. Его основной недостаток ─ тихоходность.

Эффективный станок для гибки листового металла, особенно в крупносерийном производстве, ─ отличающийся высокой производительностью кривошипный (эксцентриковый) листогибочный пресс. Меняя штампы, на нем выполняют различные виды гибки. Возможен как одиночный ход, так и непрерывные ходы.

При помощи специальных приспособлений и инструмента гибку и отбортовку листов можно выполнять на двухдисковых ножницах.

Ротационные валковые машины классифицируют, исходя из сочетаний движений рабочего органа и заготовки. У рабочего органа оно может быть вращательным, вращательно-поступательным, поступательным, сложным. У заготовки ─ поступательным или вращательно-поступательным. Применяют роликовые и валковые листогибочные ротационные валковые машины.

Валковая машина может иметь три или четыре валка. Валковые машины используется в т. ч. и для гибки профилей. А выполнить гибку профильных заготовок существенно сложнее, чем плоских листовых. Кроме разрушения ограничительным фактором может быть искажение формы поперечного сечения и образование складок.

С помощью гибки профиль не только сгибают, но и делают. Профилированием (гибкой) из плоских листовых заготовок (холоднокатаных лент, полос или листов) получают профили сложной конфигурации. Широкие, но короткие профили из тонкого полосового и листового металла ─ на универсально-гибочных машинах. Распространенный способ ─ гибка на роликовых профилировочных станках.

Гибка тонколистового металла в крупные профили осуществляется и на специальных листогибочных прессах.

В последние годы увеличился парк оборудования для гибки (прессов и ротационных машин) с компьютеризированным управлением. Такой станок для гибки металла не только удобен в работе и обеспечивает высокую производительность, но и позволяет добиться точности, измеряемой сотыми и тысячными долями миллиметра. На нем можно выполнять разнообразные технологические операции, включая сложные пространственные гибы. Важная особенность ─ возможность корректировки на любом этапе обработки.

Гибка на заказ

Гибка листового и профильного металла на заказ ─ важное направление деятельности специализированных компаний.

О преимуществах разделения труда известно давно. Наряду с экономической наукой они подмечены в художественной литературе. «Беда, коль пироги начнет печи сапожник, а сапоги тачать пирожник», ─ писал великий русский баснописец И. А. Крылов.

Доказательством все более глубокого понимания этой истины является растущий спрос на такую услугу, как гибка металла на заказ. Технология гибки металла достаточно сложна. Оказывающие услуги гибки металла, специализированные организации, располагая штатом высококвалифицированных профессионалов и современным оборудованием, способны выполнить эту работу лучше, быстрее и дешевле не только «любителей», но и профессионалов из других областей. А качественная гибка металла нужна многим: при изготовлении строительных конструкций, наружной рекламы, технологической оснастки, ремонте различных видов оборудования.

Выполнить сложную гибку ─ с большим количеством углов на одном элементе, s-образную, в спираль или эллипс, с переменным радиусом ─ по силам только специалистам.

Сложность работы ─ не единственный повод обратиться в специализированную инженерно-производственную компанию. Так из-за более низких издержек производства удастся уменьшить себестоимость продукции. А качество гибки и точность ─ сделать выше. Как быстрее сроки выполнения требуемого объема работ.

В специализированных компаниях готовы работать с любыми металлами и сплавами в любом «формате» ─ с листом, полосой, квадратными и круглыми трубами, швеллерами, балками, уголками, прутками, нестандартным профилем и проч.

Там гибка металла станет венцом (или частью) целого комплекса работ, включая выполнение расчетов, проектирование и технологические операции, сопровождающие гибочные работы: сверление отверстий, фрезеровку, запил углов, сварку, нарезание резьбы, покраску и т. д. А, если необходимо, то закупку материалов и заготовок и доставку готового «под ключ» изделия в нужное место.

Гибка металла применяется с глубокой древности. Археологические находки подтверждают - уже восемь тысяч лет назад люди умели гнуть металл. За это время изменилось почти все. А гибка металла осталась.

Пройдя вместе с цивилизацией дистанцию огромного размера, она стала другой. В ее арсенале - современные технологии и оборудование, полностью отвечающие требованиям научно-технического прогресса. Гибку используют для обработки металлов, о которых люди узнали по историческим меркам буквально вчера, алюминия, например.

Но популярность гибки неизменна. И на то множество причин. Низкие материалоемкость и себестоимость деталей, возможность автоматизации, высокая производительность, точность и качество. И потому гибка металла, несмотря на почтенный возраст, с полным основанием может считаться технологией будущего.