Для обработки металла и изготовления деталей сложных конструкций, применяют технологию гибки металла. Этот процесс базируется на пластической деформации заготовки за счет приложения динамической нагрузки. Гибка выполняется при превышении предела упругости металла в среде воздействия станком. Данный способ позволяет обрабатывать листовые и профильные заготовки без термического воздействия на них и, как следствие, без изменения кристаллической решетки металла и его прочности.
Что такое гибка металла
Процесс изменения формы заготовки посредством приложенного давления на ее поверхность и последующей деформацией, называется гибкой. В соответствии с ГОСТ 18970-84г., гибкой также называют образование или изменение углов детали между ее частями, а также придание ей криволинейной формы.
Воздействие на поверхность металла выполняет пуансон, который соединен с подвижной траверсой. Последней сообщает движение привод. Изменение формы заготовки достигается при контакте пуансона с заготовкой, уложенной в матрицу.
При воздействии гибочного стана, металл подвергается пластической деформации. Обрабатывать деталь таким способом можно в том случае, если ее материал имеет высокий предел текучести. Например, у стали значение предела текучести – 180-210 ГПа, а вот у чугуна с высокой долей графита он практически отсутствует.
Пластическая деформация – необратимый процесс изменения формы металла, при котором атомы смещаются относительно друг друга, а их возвращение в исходное состояние невозможно.
Характеристики
Форму изгибов задает станок посредством пуансона и матрицы. Для обработки конкретной заготовки с ее индивидуальными параметрами, необходимо оценить:
- свойства сплава;
- толщину стенки;
- требуемую величину изгибов (радиус);
- способность сплава выдерживать пластическую деформацию.
Для определения способности сплава выдерживать деформацию, применяются методики по ГОСТ 14019-2003 (ИСО 7438:1985). Анализ направлен на установление возможности изменения формы детали, максимальных углов закругления, при которых металл сохраняет свои прочностные характеристики, а на его поверхности не образуются дефекты.
Виды гибки металла
На гибочных станках можно обрабатывать как листовую углеродистую сталь, так и профильные изделия (прутки, трубы круглые и квадратные, проволоку). Кроме стали можно гнуть медь, латунь, алюминий, а в определенных условиях и титан (но требует нагрева, точного расчета усилий). Также подходит нержавеющая и оцинкованная сталь. Оцинковку обрабатывают с минимальными усилиями и углами.
Способы обработки металлов на гибочных станах:
- одноугловой листовой металл изгибают в одной плоскости (точке приложения);
- многоугловой при воздействии станка на заготовку в нескольких точках (2 и более);
- радиусный заготовку гнут по определенному радиусу или кривой;
- воздушный обычно используют для листового металла, который укладывается на форму (матрицу), а сверху воздействует траверса с пуансоном;
- ротационный заготовка располагается неподвижно, рабочий инструмент (ролик) перемещается вокруг детали;
- вальцевой (прокатка) заготовку (обычно прут, труба или полоса) прокатывают через систему валков, которые задают форму и радиус.
Для гибки металла применяют листовые гибочные станы, прессы, трубогибы, а также профилегибочные станки. Конструкция оборудования может различаться по типу привода: ручной (механический), электромеханический, гидравлический, пневматический. Первые станки работали на кинетической энергии вращающегося тела.
Плюсы гибки металла
Как и любая технология, пластическая деформация имеет свои достоинства и недостатки.
К плюсам относятся:
- точная геометрия гибочные станы позволяют обрабатывать заготовки с высокой повторяемостью и соблюдением рабочих параметров чертежа (углы, радиусы);
- надежность получаемые детали имеют высокую прочность за счет отсутствия изменений в кристаллической решетке от нагрева;
- прочность образование углов на заготовке способствует упрочнению детали (дополнительная жесткость);
- производительность использование станков с числовым программным управлением ускоряет процесс изготовления, а наличие готовых шаблонов и возможность выпускать детали сложной формы делают эту методику незаменимой.
Гибочные станки не образуют отходов, излишки могут образовываться только при неправильном раскрое. Получение готовых (замкнутых) форм не требует сварки, которая изменяет кристаллическую решетку. Получаемая деталь имеет высокие показатели прочности, ее можно использовать в ответственных конструкциях.
Минусы гибки металла
К недостаткам данной технологии можно отнести образование трещин и разрывов на внешнем радиусе изгиба, а также появление волнистости (гофрообразование) на внутреннем радиусе. Кроме этого возникают отступления от угла изгиба и искривление геометрии (отсутствие прямолинейности).
Деформации заготовки появляются из-за несоблюдения технологии гибки, неправильных расчетов способности металлов к пластической деформации, а также максимальных углов. Например, нельзя изгибать заготовку вдоль волокон – это приводит к образованию трещин. Также нужно правильно выбирать размеры пуансона и матрицы, проводить расчеты углов с учетом толщины заготовки.
Кроме этого, есть ограничения по толщине заготовок. Для ручных станков – это не более 1-2 мм, для электромеханических и гидравлических от 3 до 6-9 мм.
Где применяется гибка металла
Изготовление деталей методом пластической деформации применяется во всех отраслях народной промышленности. Такая востребованность этой технологии связана с высокой повторяемостью, прочностью изделий, а также возможностью их использования в ответственных (нагруженных) конструкциях.
В каких отраслях применяют гибку металла:
- автомобильная – рамы, элементы кузова и подвесок;
- энергетическая – производство корпусов, электрощитов, элементов опорных конструкций;
- строительная – изготовление несущих и ограждающих конструкций, их элементов;
- авиация – выпуск элементов шасси, крыльев, обшивки;
- транспорт – изготовление частей электровозов, тепловозов, автопоездов, а также элементов транспортной инфраструктуры;
- бытовая техника и мебель.
Компания «Аурис 3D» выполняет изготовление деталей по чертежам на тяжелых электрогидравлических гибочных станах с ЧПУ. Работаем с листовым металлом толщиной до 12 мм. Выполняем единичные и серийные заказы. По требованию заказчика, проведем контроль качества всей партии в соответствии с ГОСТ 28702-90 «Контроль неразрушающий ультразвуковой». Работы выполняем с предварительным расчетом минимальных углов изгиба.
