Гибка листового металла

Гибка листового металла — это распространенный метод деформации обрабатываемого материала. Он состоит из одновременного растяжения наружных и сжатия внутренних поверхностей стального металлопроката. Позволяет придать V-, L, U- или П-образную форму заготовке.

Технология, классификация

Гибка металла осуществляется преимущественно холоднодеформированным методом. Использоваться могут заготовки из черных сплавов, меди, олова, нержавейки, алюминия. Листы из малопластичных сталей гнутся горячим способом. Это:

• высокоуглеродистые марки стали с повышенным содержанием кремния и марганца (например, 15Г, 20Г, 25Г, 45Г);
• титановые сплавы, сам титан;
• дюралюминий.

Гибка листового металла классифицируется в зависимости от поставленных задач.

V-образная или одноугловая деформация листового проката предполагает использование пуансона, штампа. Плоская заготовка укладывается на матричные элементы, сверху на нее опускается штамп с закрепленным пуансоном. В зависимости от силы давления и раскрытия матрицы удается сделать загиб с различными параметрами радиуса:

Чтобы определить внутренний радиус (ir в мм) полученного металлоизделия, минимальную длину фланца (b в мм), важно учитывать толщину металла (t в мм), ширину самой матрицы (V в мм). Зная все эти характеристики, подбирается нужная сила давления (тоннаж) при совершении каждой операции:

V-образная гибка бывает 3 видов:

• нижняя (пуансон прижимает лист к поверхности матрицы). Внутренний радиус, угол заготовки зависит от угла самой матрицы. Разница в точности загиба может составлять 1-2 градуса;
• «воздушная». Отличается от предыдущего варианта тем, что заготовка фактически не прикасается к матричной поверхности. Изгиб получается благодаря двум точкам, на которые опирается листовой прокат, и толкательным движениям пуансона. Разница в точности загиба составляет 1-5 градусов (все зависит от настройки оборудования, установленной силы давления штампа);
• чеканка. Штамп опускает на лист, проникает в него, вдавливается в заготовку. Дает самые точные результаты (для получения металлоизделия с углом в 45 градусов, достаточно установить пуансон, матрицу с такими же параметрами).

На рисунке ниже представлены отличия нижней, «воздушной» гибки:

П- или U-образная гибка (двухугловая) – это схожий с V-образным метод деформации металлопроката. Вы можете посмотреть, как осуществляется такая гибка металла в видео:

Многоугловая или ступенчатая гибка – эта формоизменяющая операция предполагает осуществление многократных последовательных загибов металла до получения нужной формы, необходимого числа углов в металлоизделии.

Радиусная гибка металла – метод технологического воздействия на металл, который позволяет получать С-образные профили, хомуты, прочие объемные детали.

Вы можете посмотреть все варианты заготовок, которые дает каждый метод гибки металла, на фото ниже:

Все способы гибки металла листового типа сочетаются с прочими операциями штамповки: пробивкой, вырубкой, резкой, растяжением. Самый распространенный метод обработки проката – рубка и гибка металла. Он позволяет не только отрезать заготовку необходимого размера от металлического полотна, но и сразу загнуть ее под нужным углом, внутренним радиусом.

Методы гибки металла

Существует два способа гибки:

• ручной;
• механический.

В первом случае используются такие слесарные инструменты, как тиски, плоскогубцы, молоток. Могут пригодиться бруски различных размеров. Метод применим в том случае, когда требуется незначительная правка металла. Выполнять ручную гибку можно тогда, когда толщина листа не превышает 0,6 мм.

Рабочий процесс состоит из следующих этапов:

• листовой металлопрокат фиксируется в тисках по линии сгиба (для создания определенного радиуса с одной стороны зажимается брусок);
• сверху наносятся незначительные удары от одного края заготовки к другому;
• лист загибается постепенно (от большего радиуса к меньшему). Это позволит получить относительно ровный загиб.

Для рихтовки металла с обратной стороны листового проката подкладывается брусок. После этого по деформированному участку наносятся легкие удары (желательно выбирать молоток с мягкой тыльной частью бойка). Это повторяется до тех пор, пока поверхность не станет ровной.

Основные недостатки такого метода:

• низкая скорость работы (в зависимости от размера заготовки может уходить от 30 и более минут);
• возможность искривления, образования неравномерного загиба;
• низкие показатели точности (зависит от опыта и мастерства работника, правильности фиксации листа в тисках).

Из преимуществ выделим значительную экономию.

Использоваться также может ручной станок для гибки металла, а не только подручные слесарно-монтажные инструменты.

Оборудование, этапы гибки и обработка металла

К самым простым относятся ручные станки для гибки листового металла. Их основное отличие заключается в простоте конструкции. Они состоят:

• из пресса, под давлением которого заготовка приобретает нужную форму;
• ручки управления прессом;
• станины;
• верхней подвижной балки;
• прижимных элементов;
• систем крепления матриц, пуансонов;
• нижней фиксированной балки.

Процесс состоит из следующих этапов:

• осуществляется раскрой листового металла (отмечаются линии загиба);
• на станке настраивается угол загиба;
• металлопрофиль укладывается на станину и фиксируется зажимными элементами. Некоторые модели не оснащены ими. В таком случае заготовка прижимается прессом (его необходимо незначительно опустить, чтобы лист зафиксировался);
• убедившись в том, что металлоизделие лежит ровно, а пуансон направлен на линию сгиба, необходимо нажать на ручку управления прессом.

Точность сгиба зависит от качества приложенных усилий, правильно настроенных параметров прижимных элементов.

Стандартно выпускаются станки для работы с профилем шириной в 2, 2.5, 3 метра. Некоторые вариации позволяют работать с листами 1, 1.25, 2.70, метра. Стандартная величина угла составляет 120-160 градусов. Некоторые станки позволяют делать заготовки с углом в 180 градусов.

Из популярных моделей ручных листогибов выделим:

• DachMaster 2250, 2750, 3250;
• Metal Master LBM;
• Mazanek ZGR;
• Schechtl HA 400, 310, 250.

Скорость работы выше, чем при использовании слесарных инструментов – от 5 до 10 минут с учетом полного цикла операции.

Механическое и автоматическое оборудование для гибки листового металла:

• пневматический пресс (популярные модели: ЛГСП-27, И1020);
• электромеханический станок (модели: UNIM-S, 2S, 3S, TFM, SLF);
• электромагнитное оборудование (модели: Winner EB, Тапко-М, Stalex EB);
• гидравлический пресс для гибки металла (модели: ЛГСГ-28, КМТ, ПЛГ100, ИА1430).

Они бывают ротационными (модели: KRM A, KRM ST) и с поворотными балками.

Ротационная машина востребована при производстве С-образного профиля и трубопроката. Гибка выполняется в автоматическом режиме. Она осуществляется за счет вращения нескольких валов (от 2 до 4), между которыми и помещается заготовка.

Все оборудование, независимо от вида, имеет схожую конструкцию, которая состоит:

• из станины;
• неподвижной балки, расположенной снизу;
• подвижной верхней балки;
• систем крепления матриц и пуансонов;
• задних упоров;
• педали или ручки управления;
• защитного ограждения;
• фронтальной опоры листового проката.

Некоторые виды также оснащаются:

• вальцами (ротационные станки);
• гидроцилиндрами и пневматическими элементами (гидравлические и пневматические пресса);
• электрическими катушками, которые создают магнитное поле, воздействующее на прижимные элементы (электромагнитное оборудование);
• ЧПУ.

Скорость работы на подобных с танках составляет от 2 до 30 секунд на одну заготовку (в зависимости от потраченного времени на фиксацию листа).

Перед осуществлением гибки металлопрофиль смазывается техническим маслом. Если этого не сделать, то усилие гиба уменьшится на 10-15%.

ГОСТы, точность, радиус, расчет длины, получаемая металлопродукция

Номенклатуру доступных операций устанавливает ГОСТ 18970-84. Параметры длины, радиуса и предельные отклонения от норм прописаны в госстандартах 30893.1-2002 и 17365-71. Действуют также регламенты, распространяющиеся на определенные виды металлопродукции, которую получают путем гибки металлического листа:

• уголки равнополочные и неравнополочные (ГОСТы 8509-93, 8510-86);
• Г-профили, L-профили, Г-образные и L-образные профили (стандарты 8282-83, 30245-2003, 14350-80, 13623-90, 8278-83 и 8240-97);
• П- и U-профили, П-образные и U-образные профили (ГОСТы 14350-80, 11474-76, 8281-57, 53884-2019);
• зетовые профили (регламент 5267.2-90, а также 13229-78);
• корытные равнополочные профили, включая шляпные, омега-образные и омега-профили (стандарт 8283-93);
• равнополочные С-образные профили (стандарт 8282-83)
• швеллеры равнополочные и неравнополочные (ГОСТы 19425-74, 8278-83, 8281-80, 5422-73, 5267.0-90, 5267.1-90, 21026-75).

Госстандарты определяют и минимальный радиус с учетом толщины листового проката, металла исходной заготовки и расположения линии гибки. А все потому, что не во всех случаях можно делать слишком маленький радиус гиба. В противном случае наружные волокна стали могут разорваться, что приведет к нарушению целостности металлоизделия. Здесь нужно учитывать допуски на гибку по ГОСТу 30893-2002:

Для расчета параметров гибки листового проката во внимание берутся данные в зависимости от особых технических требований к выполнению работы:

• радиус загиба металла без специальных требований к выполнению процедуры (R);
• радиус сгиба с притупленными внешними кромками (Rc);
• радиус линии загиба без заусенцев и с притупленными внешними кромками (Rп).

Учитывается также толщина материала (S).

Радиус гибки листового металлопроката под углом 0-60 градусов:

Радиус гибки листового металлопроката под углом 60-90 градусов:

Радиус гибки листового металлопроката под углом 90-150 градусов:

Расчет длины заготовки при гибке металла возможен в двух вариантах:

• с припуском,
• с вычетом.

В первом случае данные подсчитываются по формуле Lt = A + B + BA, где Lt – это длина заготовки, а ВА – будущий радиус.

Данный метод используется тогда, когда размер полки А не имеет значения и при необходимости может быть обрезан.

Во втором случае применяется формула Lt = A + B – BD (будущий радиус)

Этот вариант позволяет определить точные размеры полок без учета радиуса.

Длина гиба зависит от прилагаемого усилия. Она пропорциональна этому показателю. Например:

Если заготовка не смазана или на ее поверхности имеется ржавчина, то рекомендуется увеличить усилие гиба на 10 или 15%.

При работе с низкоуглеродистой сталью специалисты также советуют пользоваться «правилом восьмерки», которое выражается формулой (V=8*S). Это означает, что ширина раскрытия матричных элементов должна быть в 8 раз больше, чем толщина листового проката. Например, если вы собираетесь согнуть заготовку в 1,5 мм, то матрица должны быть раскрыта на 12 мм. Именно такое усилие и будет приложено при гибке, то есть в 12 тонн\м.

Точность гибки зависит от: марки стали и толщины листового проката, вида оборудования и настройки станков. Исходя из условий работы и характеристик заготовки допустимы следующие отклонения: