«Гибка» звучит как простой процесс, но в действительности, он очень сложен.
«Лист» и «гибка» не очень ассоциируются с высокой технологией.
Однако, для того, чтобы гнуть «непослушный» лист необходимы специальные знания и большой опыт.
Объясните техническому специалисту, который не знаком с листовым металлом, что в нашем высокотехничном мире невозможно постоянно получать при гибке угол 90°, не меняя параметров настройки. То получается, а то — нет!
Без изменения программы угол будет меняться, если, например, лист толщиной 2 мм сделан из нержавеющей стали или алюминия, если его длина — 500 мм, 1000 мм или 2000 мм, если гибка производится вдоль или поперек волокон, если линия гибки находится в окружении пробитых или прорезанных лазером отверстий, если лист имеет различную упругую деформацию, если поверхностное упрочнение, вследствие пластической деформации, сильнее или слабее, если… если…
КАКОЙ МЕТОД ГИБКИ ВЫБРАТЬ?
Различается 2 основных метода:
Мы говорим о «воздушной гибке» или «свободной гибке», если между листом стенками V-образной матрицы существует воздушный зазор. В настоящее время это наиболее распространенный метод.
Если лист прижат полностью к стенкам V-образной матрицы, мы называем этот метод «калибровкой». Несмотря на то, что этот метод является достаточно старым, он используется и даже должен использоваться в определенных случаях, которые мы рассмотрим далее.
Свободная гибка
Обеспечивает гибкость, но имеет некоторые ограничения по точности.
Основные черты:
- Траверса с помощью пуансона вдавливает лист на выбранную глубину по оси Y в канавку матрицы.
- Лист остается «в воздухе» и не соприкасается со стенками матрицы.
- Это означает, что угол гибки определяется положением оси Y, а не геометрией гибочного инструмента.
Точность настройки оси Y на современных прессах — 0,01 мм.
Какой угол гибки соответствует определенному положению оси Y? Трудно сказать, потому что нужно найти правильное положение оси Y для каждого угла.
Разница в положении оси Y может быть вызвана настройкой хода опускания траверсы, свойствами материала (толщина, предел прочности, деформационное упрочнение) или состоянием гибочного инструмента.
Приведенная ниже таблица показывает отклонение угла гибки от 90° при различных отклонениях оси Y.
| а° /V mm | 1° | 1,5° | 2° | 2,5° | 3° | 3,5° | 4° | 4,5° | 5° |
| 4 | 0,022 | 0,033 | 0,044 | 0,055 | 0,066 | 0,077 | 0,088 | 0,099 | 0,11 |
| 6 | 0,033 | 0,049 | 0,065 | 0,081 | 0,097 | 0,113 | 0,129 | 0,145 | 0,161 |
| 8 | 0,044 | 0,066 | 0,088 | 0,110 | 0,132 | 0,154 | 0,176 | 0,198 | 0,220 |
| 10 | 0,055 | 0,082 | 0,110 | 0,137 | 0,165 | 0,192 | 0,220 | 0,247 | 0,275 |
| 12 | 0,066 | 0,099 | 0,132 | 0,165 | 0,198 | 0,231 | 0,264 | 0,297 | 0,330 |
| 16 | 0,088 | 0,132 | 0,176 | 0,220 | 0,264 | 0,308 | 0,352 | 0,396 | 0,440 |
| 20 | 0,111 | 0,166 | 0,222 | 0,277 | 0,333 | 0,388 | 0,444 | 0,499 | 0,555 |
| 25 | 0,138 | 0,207 | 0,276 | 0,345 | 0,414 | 0,483 | 0,552 | 0,621 | 0,690 |
| 30 | 0,166 | 0,249 | 0,332 | 0,415 | 0,498 | 0,581 | 0,664 | 0,747 | 0,830 |
| 45 | 0,250 | 0,375 | 0,500 | 0,625 | 0,750 | 0,875 | 1,000 | 1,125 | 1,250 |
| 55 | 0,305 | 0,457 | 0,610 | 0,762 | 0,915 | 1,067 | 1,220 | 1,372 | 1,525 |
| 80 | 0,444 | 0,666 | 0,888 | 1,110 | 1,332 | 1,554 | 1,776 | 1,998 | 2,220 |
| 100 | 0,555 | 0,832 | 1,110 | 1,387 | 1,665 | 1,942 | 2,220 | 2,497 | 2,775 |
Преимущества свободной гибки:
- Высокая гибкость: без смены гибочных инструментов вы можете получить любой угол гибки, находящийся в промежутке между углом раскрытия V-образной матрицы (например, 86° или 28°) и 180°.
- Меньшие затраты на инструмент.
- По сравнению с калибровкой требуется меньшее усилие гибки.
- Можно «играть» усилием: большее раскрытие матрицы означает — меньшее усилие гибки. Если вы удваиваете ширину канавки, вам необходимо только половинное усилие. Это означает, что можно гнуть более толстый материал при большем раскрытии с тем же усилием.
- Меньшие инвестиции, так как нужен пресс с меньшим усилием.
Все это, однако, теоретически. На практике вы можете потратить деньги, сэкономленные на приобретении пресса с меньшим усилием, позволяющего использовать все преимущества воздушной гибки, на дополнительное оснащение, такое как, дополнительные оси заднего упора или манипуляторы.
Недостатки воздушной гибки:
- Менее точные углы гибки для тонкого материала.
- Различия в качестве материала влияют на точность повторения.
- Не применима для специфических гибочных операций.
Совет:
- Воздушную гибку желательно применять для листов толщиной свыше 1,25 мм; для толщины листа 1 мм и менее рекомендуется использовать калибровку.
- Наименьший внутренний радиус гибки должен быть больше толщины листа. Если внутренний радиус должен быть равен толщине листа -рекомендуется использовать метод калибровки. Внутренний радиус меньше толщины листа допустим только на мягком легко деформируемым материале, например меди.
- Большой радиус может быть получен воздушной гибкой путем использования пошагового перемещения заднего упора. Если большой радиус должен быть высокого качества, рекомендуется только метод калибровки специальным инструментом.
Какое усилие?
По причине различных свойств материала и последствий пластической деформации в зоне гибки, определить требуемое усилие можно только примерно.
Предлагаем вам 3 практических способа:
1. Таблица
В каждом каталоге и на каждом прессе вы можете найти таблицу, показывающую требуемое усилие ( Р ) в кН на 1000 мм длины гиба ( L ) в зависимости от:
- толщины листа ( S ) в мм
- предела прочности ( Rm ) в Н/мм2
- V — ширины раскрытия матрицы ( V ) в мм
- внутреннего радиуса согнутого листа ( Ri) в мм
- минимальной высоты отогнутой полки ( B ) в мм
Пример подобной таблицы
Необходимое усилие для гибки 1 метра листа в тоннах. Предел прочности 42-45 кг/мм2.
Рекомендуемое соотношение параметров и усилия
2. Формула
3. «Правило 8»
При гибке низкоуглеродистой стали ширина раскрытия матрицы должна в 8 раз превосходить толщину листа (V=8*S), тогда Р=8хS,
где Р выражается в тоннах (например: для толщины 2 мм раскрытие матрицы /=2х8=16 мм означает, что вам необходимо 16 тонн/м)
Усилие и длина гиба
Длина гиба пропорциональна усилию, т.е. усилие достигает 100% только при длине гиба 100%.
Например:
| Усилие | Длина гиба |
| 100% | 3 000 мм |
| 75% | 2 250 мм |
| 50% | 1 500 мм |
| 25% | 750 мм |
Cовет:
Если материал ржавый или не смазан, следует добавлять 10-15% к усилию гиба.
Толщина листа (S)
DIN допускает значительное отклонение от номинальной толщины листа (например, для толщины листа 5 мм норма колеблется между 4,7 и 6,5 мм). Следовательно, вам нужно рассчитывать усилие только для реальной толщины, которую вы измерили, или для максимального нормативного значения.
- Предел прочности на растяжение ( Rm )
Здесь также допуски являются значительными и могут оказывать серьезное влияние при расчете требуемого усилия гиба.
Например : St 37-2: 340-510 Н/мм2 - St 52-3: 510-680 Н/мм2
Совет:
Не экономьте на усилии гиба! Предел прочности на растяжение пропорционален усилию гиба и не может быть подогнан, когда вам это нужно!
Реальные значения толщины и предела прочности являются важным факторами при выборе нужного станка с нужным номинальным усилием.
- V — раскрытие матрицы
По эмпирическому правилу, раскрытие V-образной матрицы должно восьмикратно превосходить толщину листа S до S=6 мм:
V=8xS
Для большей толщины листа необходимо:
V=10xS или
V=12xS
Раскрытие V-образной матрицы обратно пропорционально требуемому усилию:
• большее раскрытие означает меньшее усилие гиба, но больший внутренний радиус; - • меньшее раскрытие означает большее усилие, но меньший внутренний радиус.
Внутренний радиус гиба (Ri)
При применении метода воздушной гибки большая часть материала подвергается упругой деформации.
После гибки материал возвращается в свое первоначальное состояние без остаточной деформации («обратное пружинение»).
В узкой области вокруг точки приложения усилия материал подвергается пластической деформации и навсегда остается в таком состоянии после гибки.
Материал становится тем прочнее, чем больше пластическая деформация.
Мы называем это «деформационным упрочнением».
Так называемый «естественный внутренний радиус гибки» зависит от толщины листа и раскрытия матрицы. Он всегда больше чем толщина листа и не зависит от радиуса пуансона.
Чтобы определить естественный внутренний радиус, мы можем использовать следующую формулу: Ri = 5 x V /32 В случае V=8хS, мы можем сказать Ri=Sх1,25
Мягкий и легкодеформируемый металл допускает меньший внутренний радиус.
Если радиус слишком маленький, материал может быть смят на внутренней стороне и растрескаться на внешней стороне гиба.
- Совет:
Если вам нужен маленький внутренний радиус, гните на медленной скорости и поперек волокон. - Минимальная полка (В):
Во избежание проваливания полки в канавку матрицы, необходимо соблюдать следующую минимальную ширину полки:
| Угол гиба | В |
| 165° | 0,58 V |
| 135° | 0,60 V |
| 120° | 0,62 V |
| 90° | 0,65 V |
| 45° | 1,00 V |
| 30° | 1,30 V |
Упругая деформация
Часть упруго деформированного материала «спружинит» обратно после того, как усилие гиба будет снято.
На сколько градусов? Это уместный вопрос, потому что важен только реально полученный угол гиба, а не рассчитанный теоретически. Большинство материалов имеют достаточно постоянную упругую деформацию.
Это означает, что материал той же толщины и с тем же пределом прочности спружинит на одинаковую величину при одинаковом угле гибки.
Упругая деформация зависит от:
- угла гибки: чем меньше угол гибки, тем больше упругая деформация;
- толщины материала: чем толще материал, тем меньше упругая деформация;
- предела прочности на растяжение: чем выше предел прочности, тем, больше упругая деформация;
- направления волокон: упругая деформация различна при гибке вдоль или поперек волокон.
Продемонстрируем сказанное выше для предела прочности, измеряемой при условии V=8хS:
| Предел прочности в Н/мм2 | упругая деформация в ° |
| 200 | 0,5-1,5 |
| 250 | 1-2 |
| 450 | 1,5-2,5 |
| 600 | 3-4 |
| 800 | 5-6 |
Все производители гибочного инструмента учитывают упругую деформацию, когда предлагают инструмент для свободной гибки (например угол раскрытия 85° или 86 ° для свободных гибов от 90° до 180°).
Калибровка
Точный — но негибкий способ
При этом методе угол гиба определен усилием гиба и гибочным инструментом: материал зажат полностью между пуансоном и стенками V образной матрицы.
Упругая деформация равняется нулю и различные свойства материала практически не влияют на угол гиба.
Рассчитать требуемое усилие гиба очень трудно.
Самый надежный способ -выяснить необходимое усилие путем пробной гибки короткого образца на испытательном гидравлическом прессе.
Грубо говоря, усилие калибровки в 3 -10 раз выше усилия свободной гибки.
Преимущества калибровки:
- точность углов гиба, несмотря на разницу в толщине и свойствах материала
- возможно выполнение всех специальных форм с помощью металлического инструмента
- маленький внутренний радиус
- большой внешний радиус
- Z-образные профили
- глубокие U-образные каналы
- возможно выполнение всех специальных форм для толщины до 2 мм с помощью стальных пуансонов и матриц из полиуретана.
- превосходные результаты на гибочных прессах, не имеющих точности, достаточной для свободной гибки.
Недостатки калибровки:
- требуемое усилие гиба в 3 — 10 раз больше, чем при свободной гибке;
- нет гибкости: специальный инструмент для каждой формы;
- частая смена инструмента (кроме больших серий).
Следующая страница: Кондитеры и кондитерские столы
Расчет усилия гибки
Усилие гибки Р в кгс (без калибровки) определяется по формуле:
- где σв— временное сопротивление, кгс/мм2;
- L —суммарная длина линии гибки, мм (черт. 138);
- s —толщина материала, мм;
К — коэффициент (табл. 62).
Таблица 62
| r/s | 0,1 | 0,25 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 5 | 10 |
| K | 0,55 | 0,48 | 0,40 | 0,30 | 0,25 | 0,20 | 0,16 | 0,12 | 0,10 | 0,06 |
Черт. 138
В случае гибки с прижимом (черт. 139) для определения общего усилия к усилию гибки прибавляется усилие прижима Рпр в кгс, определяемое по формуле:
где P— по формуле (54).
Черт. 139
Усилие, необходимое для одновременной гибки и калибровки Рк в кгс (черт. 140), подсчитывается по формуле:
где F—проекция площади соприкосновения калибруемого изделия и пуансона, мм2;
Q — удельное давление (табл. 63).
Черт. 140
Таблица 63
| Наименование и марка материала | Удельное давление q, кгс/мм2 |
| Алюминий | 6 |
| Латунь | 10 |
| Сталь 10, 20 | 12 |
| Сталь 25, 35 | 15 |
| Титановый сплав ВТ1 | 21 |
| Титановый сплав ВТ5 | 25 |
Во избежание поломки деталей пресса на операциях калибровки необходимо предусмотреть амортизирующее предохранительное устройство с кольцевыми пружинами (черт. 141).
Расчет кольцевых пружин дан в разд 72.
Черт. 141
Расчет усилия листогиба
Опубликовано 19 мая 2013Рубрика: Механика | 46 комментариев
…рассматриваться только свободная гибка, без калибровки. На рисунке, расположенном ниже, изображена расчетная схема, к которой мы неоднократно будем обращаться при выводе формул.
При разработке технологии изготовления каждой согнутой из листа детали перед технологом и рабочим возникают две основные задачи: определение ширины зева матрицы (A) (определение «раскрытия матрицы») и расчет усилия гибки (F) (что бы у листогибочного пресса «хватило сил»). Если радиус гибки (r) и величину вертикального хода пуансона (h) жестко задает геометрия детали (чертеж), то ширину зева матрицы (A) – только отчасти. «Раскрытие матрицы» (A) должно быть меньше ширины заготовки детали, чтобы в течение всего процесса гибки заготовка всегда находилась на двух кромках зева матрицы. С другой стороны неоправданное уменьшение зева матрицы (A) может привести к резкому увеличению усилия гибки (F) и, возможно, к поломке листогиба. Таким образом, необходимо уметь считать усилие листогиба (F).
1. Давайте выведем формулу для расчета усилия гибки (F) через условие равенства работ внешних и внутренних сил (без учета силы трения).
- Исходные данные:
- Заготовка детали:
- L – длина заготовки детали (длина линии сгиба);
- B – ширина заготовки детали;
- s – толщина заготовки детали;
- a – половина угла изгиба детали;
- σт – предел текучести металла заготовки;
- σв – предел прочности металла заготовки;
- Wx – момент сопротивления сечения заготовки;
- bmax – коэффициент, показывающий во сколько раз должна возрасти нагрузка от момента появления текучести в заготовке до момента исчерпания заготовкой несущей способности.
- Матрица листогиба:
- A – ширина зева;
- R – радиус кромок зева.
- Пуансон листогиба:
- r – радиус пуансона;
- h – ход пуансона.
- Вывод формулы №1:
- Для прямоугольного сечения, каковым является сечение листа, коэффициент:
- bmax = 1,5
- Момент сопротивления:
- Wx = (L*s^2)/6
- Изгибающий момент:
- М = Wx*σт*bmax
- Условие равенства работ внешних и внутренних сил (без учета силы трения):
- Fi*dhi= 2*M*dai
- Ход пуансона:
- h = (R— R*cosa)+(r+s)*(1-cosa)+(A/2- (R+r+s)*sina)*tga
- h = (R+r+s)*(1-1/cosa)+A/2*tga
- dhi – ход пуансона на «i-том» участке процесса гибки:
- dhi = (R+r+s)*(1/cos (ai-dai) -1/cosai)+A/2*(tgai-tg (ai-dai))
- ai – начальный угол изгиба детали на «i-том» участке
- dai – изменение начального угла изгиба детали на «i-том» участке
- Fi – среднее значение усилия гибки на «i-том» участке процесса:
- Fi = 2*M*dai/dhi
- Формула №1:
- Fi = 2*Wx*σт*bmax*dai/dhi
- Вывод формулы №1 из условия равенства работ сил завершен.
2. Теперь выведем формулу для расчета усилия гибки (F) через условие равновесия системы сил и сравним результаты, рассчитанные по двум разным формулам.
- Исходные данные:
- Дополнительные:
- f – коэффициент трения (заготовка-матрица).
- Вывод формулы №2:
- Сила трения:
- Fтр = N*f
- Уравнение равновесия:
- F/2- N*cosa— Fтр*sina = 0
- F/2- N*cosa— N*f*sina = 0
- F/2- N*(cosa+f*sina)= 0
- Сила реакции опоры:
- N = F/(2*(cosa+f*sina))
- Размер на заготовке между точками касания матрицы и пуансона:
- K = (A/2- (R+r+s)*sina)/cosa
- Момент внешних сил в сечении гибки (начало размера К) относительно точки касания пуансона и детали:
- M = N*K+Fтр*s
- M = N*K+N*f*s
- M = N*(K+f*s)
- Момент внутренних сил в сечении гибки (начало размера К):
- М = Wx*σт*bmax
- Из условия равенства моментов внутренних и внешних сил:
- N = Wx*σт*bmax/(K+f*s)
- Усилие гибки в любой из моментов процесса:
- Формула №2:
- F = 2*Wx*σт*bmax*(cosa+f*sina)/((A/2- (R+r+s)*sina)/cosa+f*s)
- Вывод формулы №2 из условия равновесия системы сил завершен.
- Создадим в Excel программу расчетов по обеим формулам и для наглядности покажем графики изменения силы от угла изгиба.
Значения, рассчитанные по формулам, «поправим» двумя коэффициентами:
k1 = 1.25 – коэффициент запаса;
k2 = 1.80 – коэффициент, учитывающий упрочнение металла при изгибе.
Из таблицы и графиков можно увидеть, что расчет усилия гибки по обеим формулам выдает абсолютно одинаковые результаты при коэффициенте трения f = 0, то есть при игнорировании силы трения.
Это косвенно подтверждает «правильность» формул, хотя бывает и «снаряд в одну воронку дважды»… При коэффициенте трения f = 0,15 усилие гибки, рассчитанное по формуле №2, немного больше усилия рассчитанного по формуле №1 (без учета силы трения).
- Гибка металла — это сложный процесс, и алгоритм теоретического расчета не учитывает ряд практических факторов, поэтому окончательные результаты расчетов увеличены с помощью коэффициентов k1 и k2.
- При свободной гибке ширина зева матрицы (A) должна быть, как минимум, в восемь – десять раз больше толщины детали (s).
- Из графиков видно, что максимум усилия возникает где-то в середине процесса гибки при a = 20˚.
- В Интернете широко распространена формула, вывода которой я не знаю (а значит — не понимаю физический смысл):
- F = (1+4*s/A)*σв*s^2*L/A
Почему в расчетах используется предел прочности(σв), а не предел текучести (σт)? Деталь ведь гнется, а не рвется! Ну ладно… Можете сравнить результаты расчетов по формулам №1 и №2, выведенным в этой статье, и по формуле «из Интернета». Я выборочно это делал, результаты различаются незначительно. Поэтому для большей гарантии достоверности считаю возможным сверять результаты, полученные по разным формулам друг с другом.
Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.
ОСТАЛЬНЫМ можно скачать просто так… — никаких паролей нет!
- Ссылка на скачивание файла: raschet-usiliya-gibki (xls 54,5KB).
- Другие статьи автора блога
- На главную
Пример расчета гибки листового металла
- Главная
- Блог
- Пример расчета гибки листового металла
06.05.2018
Гибка листового металла – процесс деформации формы заготовки путем изгиба под действием пресса на точку сгиба.
Металлический лист помещают между двумя плитами или фигурными валками в зависимости от модели станка и подвергают контролируемой деформации.
В дальнейшем полученная заготовка используется в качестве элемента для основного изделия.
Современное оборудование позволяет работать с металлами любых габаритов и толщины, придавая им сложный контур с несколькими углами. При необходимости из листового проката можно создать даже замкнутое изделие.
Гибка листа при рабочих процессах всегда сопровождается деформациями, которые возникают в структуре металла.
Внутренняя поверхность радиуса листа под действием профильного пресса сужается и образовывает складки, а внешняя поверхность – работает на разрыв и растяжение.
Если выйти за пределы допустимых значений, в кристаллической решетке стали или алюминия появятся разрывы, которые значительно ухудшат свойства металла. В худшем случае, превышение допустимых нагрузок на точку сгиба может привести к полному разрыву материала.
Чтобы избежать подобного, специалисты выполняют предварительные расчеты предельных соотношений толщины металла, длины профиля и радиуса изгиба. В листогибах с ЧПУ расчеты выполняются автоматически. Оператору достаточно задать первичные параметры и оборудование самостоятельно произведет гибку листового металла под заданный угол.
Но такой метод не подойдет для малых и средних способов механизации. Здесь уже необходимо производить самостоятельные расчеты по специальным формулам и таблицам.
Даже если взять лист нержавеющей стали с точными размерами будущей заготовки, то после деформации готовое изделие получится на 7-9% короче. А это в точной работе недопустимо. Поэтому специалисты перед началом металлообработки выполняют предварительные расчеты по формулам.
- Размер длины заготовки определяется по формуле:
- L = Y1 + X1 + ,
- гдеY1 и X1 – длина прямых участков листового профиля;φ – внешний угол;r – радиус гиба;K – коэффициент положения нейтральной линии (определяется по техническим таблицам)
- S – толщина металла.
Для определения длины заготовки с несколькими углами перегиба в приведенную формулу добавляются суммы в скобках для каждого дополнительного угла. Расчет заготовки выполняется методом развертки с суммированием длины всех прямых полок Yn, Xn и добавления радиуса скривления.
- Усилие пресса на заготовку при гибке листового металла определяется по формуле:
- P = 1,42 × S2 × L × ∂ʋ / V
- гдеS – толщина листового профиля металла;L – размер длины заготовки;
- ∂ʋ – предел прочности на растяжение (справочное значение);
V – развертка матрицы (технический параметр станка).
На практике специалисты используют готовые шаблоны и таблицы в зависимости от типа и размеров металлического профиля. Из таблиц выбираются точные параметры заготовки и подбираются максимально допустимые усилия пресса с углами деформации.
Расчеты по формулам используются только при работе с нестандартными заготовками и единичными заказами, где важно соблюсти размеры в точности до 0,1 мм.
Воспользуйтесь услугами специалистов
Нет времени разбираться самостоятельно? Компания «БиэМ» в рамках работ по гибке металла предоставляет услуги по гибке стального, оцинкованного и алюминиевого листа.
Для обработки проката используются автоматические и полуавтоматические способы.
В производственных цехах применяются листогибы с ЧПУ, которые позволяют обрабатывать черные металлы, нержавеющую сталь и алюминий с толщиной до 4 мм и общим габаритным размером до 3 м.
Есть вопросы? Закажите обратный звонок!
Как производится расчет гибки листового металла на УЗЛК
Есть разные ситуации, в которых может потребоваться расчет гибки металла. При этом важно понять, какие существуют допустимые углы, и определить другие параметры. Все это необходимо, чтобы сделать качественное изделие из листового проката, не допустить ошибок.
Гибка листового металла применяется, в частности, для того, чтобы придать необходимую форму профилям, металлическим каркасам и декоративным элементам, составным частям мебели, карнизам и другим деталям.
Если хотите быть уверены, что работы будут проведены точно, обращайтесь к специалистам нашего Уральского завода листовых конструкций.
У нас вы сможете узнать стоимость расчета гибки листового металла, а мы выберем оптимальный метод и создадим нужное изделие.
Для чего нужен расчет при гибке металла?
Суть подобного процесса заключается в искусственной деформации путем изгиба. При этом работа происходит таким образом: используются специальные прессы, которые воздействуют на конкретный участок. На этом участке образуется точка сгиба. Подобный процесс полностью контролируемый, манипуляции проводятся в соответствии с технологическими стандартами.
Современная техника позволяет создать из металла изделие практически любой формы. Однако, чтобы работа прошла грамотно и без сбоев, а в итоге вы получили нужный результат, необходимо провести расчет развертки листового металла при гибке. Также потребуется точно рассчитать, какого размера заготовка может потребоваться.
Применяются разные технологии, для которых требуются разные подсчеты. Например, может понадобиться расчет радиуса гибки листового металла.
Грамотно проведенные расчеты – это гарантия того, что в итоге получите изделие той формы, которая нужна, а результат оправдает ожидания. Если же пренебречь этим этапом, то готовое изделие будет некачественным.
На нем появятся микротрещины, оно не будет соответствовать заданным размерам. При полном нарушении условий работы лист может и вовсе лопнуть из-за неправильно подобранных параметров.
Как проводятся необходимые расчеты?
На крупных промышленных предприятиях установлено специальное оборудование, которое обладает опциями автоматической настройки.
В других ситуациях нужно самостоятельно проводить расчет значений упоров при гибке листового металла и определение других параметров. Существуют формулы, с помощью которых можно подсчитать нужные показатели.
Провести расчет длины заготовки можно по такой формуле: L = Y1 + X1 + . Значения следующие:
- толщина металла обозначается буквой S;
- под К следует понимать коэффициент положения нейтральной линии (его можно узнать из специальных технических таблиц);
- r – радиус;
- φ, соответственно, – внешний угол;
- Y1 и X1 обозначают длину прямых участков самого листа.
Если же в заготовке несколько углов, то могут использоваться расширенные формулы. Также применяются и специальные формулы для расчета усилия гибки листового металла. Одна из них: P = 1,42 × S2 × L × ∂ʋ / V.
Используются такие же показатели, как и в предыдущем случае. Также потребуется узнать параметр ∂ʋ. Его можно найти в специальных технических справочниках. Он обозначает предельные показатели прочности при растяжении. Под V следует понимать развертку матрицы.
Это базовый технический параметр, который есть у любого станка.
Все эти показатели можно узнать не только из формул, но и из разных таблиц. Там собраны стандартные значения. Если же речь идет о каком-либо необычном изделии, то, конечно, потребуются расчеты по формуле.
Расчет стоимости гибки листового металла
Наш Уральский завод листовых конструкций предоставляет услуги по гибке металлов. Если вы не хотите тратить время на длительные подсчеты и прочие манипуляции, то можете обратиться к нам. Мы производим такие типы гибки: много-, двух- и одноугловую.
Мы работаем в Екатеринбурге и беремся за все проекты, включая сложные и нестандартные. Стоимость услуг составляет от 2 до 70 рублей за гибку. Цена зависит от толщины металла и его размеров. Обращаясь к нам, вы можете быть уверены, что работаете с командой профессионалов.
Расчет усилия гибки на листогибе в Excel
Для увеличения жесткости металлических конструкций применяют уголок гнутый. Он также используется для строительства вентилированных фасадов, в производстве раздвижной мебели и во многих других областях. Угол гнутый получают из холодного листа металла на специальном оборудовании.
Варианты изготовления гнутого углка:
- Гибка на гидравлическом прессе — Полоса металла укладывается на нижний стол с матрицей. Под действием гидравлики сверху двигается пуансон. Прикладывая давление, происходит получение угла гнутого.
- Гибка металла на вальцах — Лист металла пропускается через вальцы. Постепенно сдвигая их при каждом проходе, получают угол гнутый. При таком методе гибки можно получать поверхности разной формы: цилиндрические, сферические, конусные и другие.
Основным условием при получении уголка гнутого является отсутствие изменений свойств металла при обработке. Как первый, так и второй способ оставляют структуру металла на местах сгиба неизменной. При этом лист металла может иметь толщину до 10 мм.
Гибка металла на гидравлическом прессе
Гибка листового металла представляет собой процесс обработки стального листа, в процессе которого им придается необходимая форма.
Стальной лист укладывают на гибочные матрицы нижнего стола. Стальной лист может иметь различную толщину до 10 мм и длину до 6 метров в зависимости от назначения. Под действием поршней цилиндров установленных на верхнем столе пуансоны приближаются к листовому металлу, уложенному на матрицах нижнего стола.
- После контакта пуансона с листовым металлом сила давления начинает увеличиваться, и пуансон задавливается в металлический лист или в листовой металл , деформируя его вначале в области упругой деформации, а затем в области пластической деформации, что позволяет получить определенный изгиб листового металла.
- Все те слои металла, что располагаются вдоль оси изгиба, по своим размерам остаются неизменными, поэтому все расчеты проводятся именно с ориентировкой на данные слои металла.
- Гибка стального листа в основном применяется для изготовления деталей различных форм методом холодной гибки(пример: гнутый уголок, гнутый швеллер и др.)
Гибка металла на вальцах
Известно много способов гибки заготовок в холодном и горячем состояниях. В основном используется гибка металла в холодном состоянии на гибочных машинах, листогибочных гидравлических прессах и трех- или четырех-валковых листогибочных вальцах.
На листогибочных вальцах выполняют вальцовку листовой стали для образования цилиндрических, конических, сферических и седлообразных поверхностей и кольцевую гибку (вальцовку) .На роликогибочных станках производят вальцовку уголков, швеллеров, труб и двутавровых балок.
Во избежание структурных изменений, появления значительного наклепа и полной потери пластических свойств стали, при холодной гибке заготовок, остаточное удлинение не должно выходить за границы предела текучести.
При изготовлении гнутых профилей на листогибочных прессах внутренние радиусы закруглений для конструкций из углеродистой стали, воспринимающих статическую нагрузку, должны быть не менее 1,2 толщины листа, а для конструкций, воспринимающих динамическую нагрузку, не менее 2,5 толщины листа. Для листовых деталей из низколегированных сталей минимальные значения внутренних радиусов закругления должны быть на 50 % больше, чем для углеродистой стали.
Листогибочные вальцы имеют три или четыре горизонтальных валка, на которых гнут листовую сталь, максимальная ширина которой 2100—8000 мм при максимальной толщине 20—50 мм. Наибольшее распространение имеют трехвалковые вальцы с пирамидальным расположением вальцов . Два приводных нижних валка вращаются в одном направлении.
Верхний валок перемещается по высоте и вращается в результате трения между валками и изгибаемым листом . Один подшипник верхнего валка может откидываться в сторону, для того чтобы можно было извлечь согнутую деталь. Перед гибкой листовых деталей цилиндрической формы подгибают оба торца листа на подкладном листе.
Подкладной лист должен иметь ширину, в 2 раза превышающую расстояние между осями нижних валков, а радиус гибки должен быть меньше на 10—17 % радиуса гибки детали с учетом упругой деформации стали.
Толщина подкладного листа обычно принимается 25—30 мм, однако она должна быть не менее 2-кратной толщины вальцуемого листа, а мощность вальцов должна быть достаточной для гибки листа в 3 раза больше, чем вальцуемый.
Гибка в домашних условиях
Для придания металлу нужной формы наличие сложного и дорогостоящего оборудования совсем необязательно.
Если толщина стали сравнительно небольшая (до 3 миллиметров) и в ней содержится немного углерода, то из нее можно получить изделие сложной формы и в домашней мастерской.
В качестве станка для гибки металла можно использовать обыкновенные слесарные тиски с молотком, а для завивки спиралей из прутка или тонкой полосы пользуются так называемой улиткой. Конструкция улитки не отличается сложностью. Ее можно изготовить самостоятельно.
Как проводится гибка листового металла?
- Такая технологическая операция, как гибка листового металла, позволяет при минимальных физических усилиях сформировать заготовку требуемой конфигурации.
- Альтернативой гибки металлического проката является сварочный процесс, однако в этом случае он занимает гораздо больше времени, да и в финансовом плане стоит несколько дороже.
- Гибка листового металла может быть произведена ручным или автоматическим способом, однако и в том, и в другом случае технология самого процесса остается неизменной.
- В том случае, когда осуществляется гибка проката, который имеет большой радиус, как правило, нейтральный слой располагается в средней части толщины.
Как паять алюминиевые провода с помощью флюса
- В свою очередь, если взят минимальный радиус, то вышеупомянутый слой уже смещается непосредственно в сторону области сжатия материала.
- На промышленных производствах технология гибки листового металла осуществляется при помощи специального оборудования, при этом производится предварительный расчет и учитывается соответствующий ГОСТ.
- Технология гибки проката своими руками имеет свои особенности, притом, что также должен быть произведен необходимый расчет и взят во внимание ГОСТ.
- В этом случае используется специальное приспособление, а чтобы изменить конфигурацию металлического листа, необходимо приложить определенные усилия и обязательно взять во внимание расчет.
Основные принципы гибки металла
- Для изменения формы металлического проката можно использовать несколько различных методик.
- Очень часто в этом случае используют сварку, однако такое тепловое воздействие на металл не только сильно влияет на его структуру, но и значительно снижает показатели его прочности, а соответственно, и уменьшает срок службы.
- В этом случае изменить форму листового металла можно за счет определенного усилия, при котором в заготовке не происходят структурные изменения.
Особенности гибки металлического проката заключаются в том, что при выполнении этой слесарной операции происходит растяжение наружных слоев материала и соответственно сжатие внутренних.
- :
- Технология гибки любого листового металла заключается в том, что часть проката перегибается по отношению к другой на строго определенный угол.
- Получить величину заданного угла перегиба позволяет расчет.
- Конечно, за счет прилагаемого усилия сам металл определенным образом подвергается деформации, которая имеет допустимый предел, который согласно ГОСТ зависит от таких параметров, как толщина материала, величина угла изгиба, а также хрупкости и скорости проведения операции.
- Данная технологическая операция проводится на специальном оборудовании, которое дает возможность получить в итоге изделие без каких-либо дефектов.
- В условиях, когда работа выполняется своими руками, для гибки металла используется специальное приспособление.
- И в том, и в другом случае необходимо обязательно учитывать то, что если изделие будет согнуто с нарушениями, то на поверхности материала образуются микротрещины, которые впоследствии станут причиной ослабления металла непосредственно в месте изгиба, что может привести к серьезным последствиям.
Алюминиевые лодки российского производства для рыбалки
- Современные возможности позволяют проводить изгиб проката самой разной толщины, при этом создаваемое напряжение должно превышать такой параметр, как предел упругости.
- В любом случае, деформация листового металла должна носить пластический характер.
- Следует отметить, что получаемая таким образом бесшовная конструкция, будет иметь высокую прочность и обладать определенной устойчивость к воздействию коррозии.
Виды и типы гибки
Любая гибка металла может быть произведена как своими руками, так и с использованием специального профессионального оборудования, предназначенного для этих целей.
Следует отметить, что при выполнении данной технологической операции своими руками придется затратить определенные физические усилия и время.
Основное оборудование для гибки проката
Существует несколько видов станков и аппаратов, которые позволяют производить гибку листового металла. В современном производстве давно не используются старые ручные станки: оборудование полностью автоматизировано. Это позволяет сэкономить время на проведение процедуры, обеспечить процессу наибольшую точность.
Существующие станки для гибки металла позволяют осуществлять процесс как в небольших, так и в промышленных масштабах.
На оборудованных небольших кузнечных мастерских в процессе создания образцов и элементов металла для декоративной ковки могут применяться ручные гибочные станки.
Некоторые из них справляются с задачей сгибания деталей немалых по толщине. С помощью таких станков можно изготавливать металлические заклепки, дуги, кольца, уголки и пр.
В основной массе можно выделить следующие типы оборудования:
Трубогибы гидравлического типа. Аппараты такого плана оснащаются электронной или ручной системой управления. Электронные трубогибы позволяют в разы сократить затраты на производство, поскольку исключают ошибки, которые может допустить мастер в определении главных параметров гибки металла.
Станки для гибки металла разного плана.
- Особое станочное оборудование, предназначенное для работы с трубами и арматурой.
Все эти станки применяются в промышленном производстве, позволяют обеспечить реализацию монтажных работ, строительных задач вне зависимости от поставленных условий. Гибка листа или труб на станочном оборудовании дает возможность мастерам произвести большое количество процедур за короткий срок.
Расчет гибки металла. Гибка толстого металла. Минимальные радиусы гибки металла
Расчет гибки металла. Гибка толстого металла. Минимальные радиусы гибки металла. 4.26/5 (85.19%) проало 104
И котельном производстве необходимо в большом количестве изготовлять изделия цилиндрической, конической, сферической и равных других форм преимущественно из листового, а также из профильного металла. Для этого материал должен подвергаться гибке, которая может быть выполнена холодным и горячим способом.
Холодная гибка металла
Холодная гибка применяется главным образом при изгибании металла и одном направлении по образующим цилиндра или конуса.
Изгибание же по разным направлениям для получения сферической формы сопряжено с очень значительными внутренними напряжениями, возникающими в металле, сильно изменяющими его структуру.
Во избежание внутренних напряжений гибка металла производится, когда он находился в нагретом состоянии.
При холодном изгибании листового или профильного металла существует определенное предельное соотношение между толщиной листа, размерами профиля и радиусом изгиба. За пределами этого соотношения гибка металла сопровождается изменениями его механических свойств.
Предел безвредного удлинения при холодном загибе листа на основании опытных данных составляет около 7%.
Горячий способ гибки. Горячая гибка металла
Профильный металл большей частью загибается в горячем состоянии, за исключением тех случаев, когда радиус загиба настолько велик по отношению к размерам профиля, что эта операция загиба легко выполнима в холодном состоянии без всякого вреда для металла.
После горячей гибки металла, меняется его структура, а именно, после нагрева и гибки происходит охлаждение, что вызывает уменьшение размеров зерна в металле, благодаря чему происходит увеличение некоторых свойств: упругости, твердости, предела прочности при разрыве, в то время, как сжатие и вязкость существенно не меняются. Также охлаждение металла сопровождается уменьшением удлинения при разрыве
Температура горячей гибки листа
Конечная температура горячей обработки не должна спускаться ниже 780°. При температуре горячей обработки низкоуглеродистой стали в 800—900° образуется структура, обеспечивающая высокие механические свойства металла.
Пережог металла
Продолжительное нагревание металла при температуре, близкой к температуре плавления, вызывает явление пережога, которое ухудшает свойства металла.
При пережоге происходит поверхностное обезуглероживание и окисление поверхности металла. Продолжительное пребывание металла при температуре выше нормального нагрева вызывает явления перегрева.
Перегрев характеризуется образованием крупнозернистой структуры.
Расчет гибки металла
Таким образом, если согнуть лист длиной L и толщиной S в барабан, то нейтральное волокно, проходящее посредине толщины листа равное по длине L, дает в результате загиба окружность диаметра:
Do = L/π
Расчет внутреннего диаметра
При толщине стенок цилиндра S внутренний диаметр его будет равен:
D = Dо — S = (L — πS)/ π,
Расчет наружного диаметра
А наружный диаметр будет равен:
Литье деталей автомобиля, салона и панели приборов
- D1 = Dо + S = (L + πS)/ π
- и разность длины соответственных окружностей составит:
- πD1 — πD = π((L + πS)/ π) — π((L — πS)/ π) = L + πS — L + πS = 2πS
- Согласно вышеприведенному требованию отношение 2πS : πD не должно превышать 0,05.
Гибка толстого металла
Из требования 2πS/πD ≤ 0,05 следует, что D ≥ 2S/0,05 = 40S, т. е.
минимально допустимый внутренний диаметр барабана должен равняться сорокакратной толщине листа, а радиус загиба – двадцатикратной. Таким образом, для листа толщиной 20мм барабан должен иметь внутренний диаметр не менее 800 мм.
Этапы и последовательность технологии
Разработка проводится в следующей последовательности:
- Анализируется конструкция детали.
- Рассчитывается усилие и работа процесса.
- Подбирается типоразмер производственного оборудования.
- Разрабатывается чертеж исходной заготовки.
- Рассчитываются переходы деформирования.
- 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.
Радиус гибки rmin 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 rmin 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).
- Таблица 1
- Таким образом, при определенных условиях металл заготовки может даже несколько выпучиваться.
- а при больших деформациях — более точное уравнение вида
- Таблица 2
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.
Таблица 3
Загрузка...
