Гибка листового металла: описание способов и технология выполнения

Виды гибки

Гибка определяется как процесс обработки металлов давлением, в результате которого изменяется продольная ось деформируемой заготовки. Различают следующие варианты реализации гибки:

Виды гибок Одноугловая или V -образная (рис.1 а) — двуугловая или U- образная (рис.1 б ) — многоугловая (рис.1 в, г); — криволинейная (рис.1 д, е, з) и позволяющая получать изделия типа труб (рис.1 ж)

• П-образную (двухугловую).
• М-образную (одноугловую).
• Многоугловую гибку.

Все эти разновидности могут выполняться следующими способами:

Гибка калибрующим ударом

• Свободной гибкой, при которой центр симметрии заготовки не фиксируется, а сама гибка металла происходит путём нажима рабочего инструмента – пуансона на поверхность изгибаемой заготовки. Конфигурация деформированной заготовки зависит от формы пуансона;
• Гибка калибрующим ударом, при которой заготовка укладывается в матрицу. Конфигурация матрицы и определяет конечную форму заготовки;
• В роликовых матрицах, когда поворачивающиеся части рабочего инструмента постепенно формируют ось изогнутой заготовки.

Характерная особенность гибки – резко различное положение сетки макроструктуры в зависимости от направления гибки

Поэтому для мало- и среднепластичных металлов и сплавов направление волокон существенно важно: при совпадении такого направления с направлением перемещения оси деформируемой заготовки разрушение её в ходе штамповки маловероятно. В противном случае происходит расслаивание частиц в некоторых объёмах заготовки; в таких ситуациях гибка металла считается неисправимым браком

Гибка металлических труб

• рычажные — для ручной гибки труб из мягких металлов, а также стальных небольшого диаметра на угол до 180 градусов;
• арбалетные — сгибание трубы производится приложением усилия посредине между двумя точками, на которые опирается заготовка;
• роликовые (валковые) — классическим примером является трехроликовый вальцевый трубогиб.

Роликовые трубогибочные станки используют метод холодной деформации металла, называемой вальцовкой. Такой станок работает с металлами любой твердости: от цветных до титана и его сплавов. Угол загиба может достигать 360 градусов, а длина сгибаемой заготовки нередко превышает 5 метров.

Самостоятельное изготовление станка

Иногда требуется сделать станок в домашних условиях. Это облегчит работу по сгибке металла и повысит производительность работы. Здесь потребуются уголок, металлическая балка, петли с болтами, струбцины, рукояти, стол и сварочный аппарат. Порядок действий следующий:

1. Делается основа из металла, подойдет двутавровый профиль.
2. Крепится кверху балки уголок с помощью болтов.
3. Сварочным аппаратом под уголок привариваются три петли.
4. Сгинаем алюминиевый лист поворотом уголка.
5. Плотное прижатие металла обеспечивают две струбцины.
6. Уголок необязательно убирать, можно приподнимать его. Кладете изделие промеж профиля и уголка. Затем по краю выравнивается металлический лист.

Проверьте болты, чтобы они крепко были закреплены. Траверсы поверните и согните таким образом, чтобы образовать нужный угол. Это позволит не тратить время на расчеты угла.

Каким бы ни были устройства, главные принципы остаются неизменными. Следуя им, можно получить изделия, соответствующие стандартам и пожеланиям заказчика.

Оборудование для гибки

В производственных условиях гибку ведут на так называемых листогибочных прессах серии И13. Они могут изготавливаться с механическим или гидравлическим приводом. Механические двухкривошипные прессы состоят из следующих узлов:

Механический листогибочный пресс серии И — 13

• Сварной двухстоечной станины;
• Электродвигателя;
• Клиноременной передачи;
• Пневмофрикционной системы управления прессом, которая включает в себя сблокированные муфту и тормоз (ввиду относительно небольшого крутящего момента муфта и тормоз часто выполняются однодисковыми);
• Промежуточного вала, на котором размещается понижающая зубчатая передача;
• Главного вала, к которому присоединяется основной исполнительный механизм кривошипно-шатунного типа (число шатунов – обычно два);
• Ползуна, к которому в нижней его части крепится активный рабочий инструмент – пуансон (их может быть несколько) и направляющая плита со втулками.
• Стола, к которому крепится неподвижная часть штампового блока с матрицами, направляющими колонками и устройствами фиксации заготовки в штампе.
• Системы смазки и блока управления листогибочным прессом.

Пресс иб1430Б-02

Листогибочные прессы с гидроприводом (серия И14__) конструктивно мало отличаются от кривошипных, за исключением того, что привод ползуна осуществляется от гидростанции, а сам ползун имеет плунжерное направление. Гибочные прессы с гидроприводом могут обеспечивать изменение скорости перемещения ползуна – от увеличенной на стадии холостого хода, до сниженной в момент начала операции деформирования. Это способствует снижению брака при гибке малопластичных сталей и сплавов.

Принцип работы различных листогибочных станков

Технологическое оборудование, применяемое на современном производстве по созданию металлических конструкций, позволяет получать из листового материала готовые детали с разными габаритами и формами.

Гибка прокаткой в роликах

Ручные листогибы

Эти конструкции имеют ряд особенностей, в частности, у них существуют ограничения на глубину закладки заготовки, максимальной толщины металла, его шириной, точнее длиной гибки. Чем тоньше металл, тем длина гибки больше. Чаще всего, их применяют для гибки тонколистового металла.

Гибка ручным листогибом

Работа ручной установки  строится следующим образом:Верхней балкой лист прижимается к рабочему столу. Необходимый угол гиба получают путем подъема нижней, поворотной балки. Используя это станок необходимо иметь в виду то, что толщина листа, который может быть обработан, не должна превышать 2 мм.

Гидравлические листогибы

Эти станки используют в качестве источника энергии жидкость. Насос, встроенный в систему, он создает избыточное давление, под действием которого плунжер, передвигает подвижную поперечную балку.Лист, подлежащий обработке, прижимают к рабочему столу, и движение поперечной балки выполняет, правку и гибку листа.

Листогибы этого класса используют для обработки заготовок по всей длине рабочего стола, кроме того, с их помощью выполняют глубокую вытяжку металла.Гидравлические цилиндры отличаются точностью позиционирования и высокой эффективностью работы. Их применение позволяет контролировать величину перемещения, скорость и движение частей гидравлической системы.

Гидравлический листогиб

Станки с гидравлическим приводом применят для производства доборных комплектующих, воздуховодных  коробов, деталей кровельного покрытия. С помощью этого оборудования изготавливают рекламные конструкции, выполняют внешнюю и внутреннюю отделку зданий и сооружений.Использование гидравлического оборудования позволяет обрабатывать листы с большей толщиной, например, до 4 – 8 мм. Разумеется, эта величина зависит от марки обрабатываемого материала.

Электромеханические листогибы

Конструкция этого оборудования состоит из станины, поворотной балки для загиба листа. Кроме поворотной балки, на станке устанавливают балку собранную из профильных сенментов, которая прижимает лист.  Для безопасности оператора на станке этого типа реализовано педальное управление.

Электромеханические листогибы

Листогибы этого типа позволяют выполнять гибку металла с большой длиной. Их используют для обработки разных материалов, в том числе оцинковку, холоднокатаную сталь толщиной 2,5 мм.

Станки этого типа задействуют на производстве отливов, подоконников, конструкций для вентиляционных систем.

Классификация и особенности процесса

В соответствии с поставленными задачами технология гибки листового металла разрабатывается для следующих вариантов:

1. Одноугловая (называемая иногда V-образной гибкой).
2. Двухугловая или П-образная гибка.
3. Многоугловая гибка.
4. Радиусная гибка листового металла (закатка) — получение изделий типа петель, хомутов из оцинковки и пр.

Усилия при гибке невелики, поэтому ее преимущественно выполняют в холодном состоянии. Исключение составляет гибка стального листа из малопластичных металлов. К ним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали (содержащие дополнительно значительный процент марганца и кремния), а также титан и его сплавы. Их, а также заготовки из толстолистового металла толщиной более 12…16 мм, гнут преимущественно вгорячую.

Гибку сочетают с прочими операциями листовой штамповки: резку и гибку, с вырубкой или пробивкой сочетают довольно часто. Поэтому для изготовления сложных многомерных деталей широко используются штампы, рассчитанные на несколько переходов.

• Вертикальные листогибочные прессы с механическим или гидравлическим приводом;
• Горизонтальные гидропрессы с двумя ползунами;
• Кузнечные бульдозеры — горизонтально-гибочные машины;
• Трубо- и профилегибы;
• Универсально-гибочные автоматы.

Для получения уникальных по форме и размерам конструкций, в частности, котлов турбин и т.п., применяют и экзотические технологии гибки листовой стали, например, энергией взрыва. В противоположность этому, вопрос — как гнуть жесть — не вызывает сложностей, поскольку пластичность этого материала — весьма высокая.

Характерная особенность листогибочных машин — сниженные скорости деформирования, увеличенные размеры штампового пространства, сравнительно небольшие показатели энергопотребления. Последнее является основанием для широкого производства ручных гибочных станков, предназначенных для деформации оцинкованного материала. Они особо популярны в небольших мастерских, а также у индивидуальных пользователей.

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, баланс напряжений и деформаций состояния в заготовке определить затруднительно. В процессе изгиба материала в нем возникают напряжения, вначале — упругие, а далее — пластические. При этом гибка листового материала отличается значительной неравномерностью деформации: она более интенсивна в углах гибки, и практически незаметна у торцов листовой заготовки. Гибка тонколистового металла отличается тем, что внутренние его слои сжимаются, а наружные — растягиваются. Условную линию, которая разделяет эти зоны, называют нейтральным слоем, и его точное определение является одним из условий бездефектной гибки.

В процессе изгиба металлопрокат получает следующие искажения формы:

• Изменение толщины, особенно для толстолистовых заготовок;
• Распружинивание/пружинение — самопроизвольное изменение конечного угла гибки;
• Складкообразование металлического листа;
• Появление линий течения металла.

Все эти обстоятельства необходимо учитывать, разрабатывая технологический процесс штамповки.

Определение усилия гибки

Для расчета силовых параметров уточняют, как будет выполняться деформирование. Оно возможно изгибающим моментом, когда заготовка укладывается по фиксаторам/упорам, и далее деформируется свободно, либо усилием, когда в завершающий момент процесса полуфабрикат опирается на рабочую поверхность матрицы. Свободная гибка проще и менее энергоемка, зато гибка с калибровкой дает возможность получать более точные детали.

Если упрочнение металла невелико (например, гнется изделие из алюминия, либо малоуглеродистой стали), то момент можно вычислить по зависимости:

где σ_т — предел текучести материала заготовки перед штамповкой.

Больший угол гиба (свыше 45) должен учитывать интенсивность упрочнения заготовки, которая зависит от размеров ее поперечного сечения:

где b — ширина заготовки.

Для расчета значений технологического усилия Р используют следующие зависимости. При одноугловой свободной гибке

, где

 наибольшая деформация сечения заготовки;

α — угол гибки;

σ_в — значение предела материала на прочность.

где F_пр — площадь проекции заготовки, подвергаемой изгибу;

p_пр — удельное усилие гибки с калибровкой, которое зависит от материала изделия:

• Для алюминия — 30…60 МПа;
• Для малоуглеродистых сталей — 75…110 МПа;
• Для среднеуглеродистых сталей — 120…150 МПА;
• Для латуней — 70…100 МПа.

Для выбора типоразмера оборудования, рассчитанные усилия увеличивают на 25…30%, и сравнивают полученный результат с номинальными (паспортными) значениями.

Преимущества гибки металла на станках с ЧПУ

Все чаще и чаще использование оборудования, работающего под управлением компьютера, становится нормой, нежели исключение. Такие станки можно увидеть практически на любом производстве, причем, вне зависимости от его масштабов. Использование специализированного ПО, позволяет не только поднять скорость обработки деталей, но и приводит к заметной экономии металла, повышению точности обработки заготовок.

Работа по обработке заготовок на гибочных станках под управлением ЧПУ выглядит следующим образом:

• при помощи носителей информации или через ЛВС в систему управления вводится управляющая программа.
• в ней закодированы необходимые для работы оборудования сигналы, на основании которых будет выполняться обработка заготовки. То есть, исполнительные механизмы, получая соответствующие команды, приводят в движение рабочий орган (пуансон) вдавливающий заготовку в матрицу.

Использование систем управления позволяет добиться определенных преимуществ, перед другими способами обработки металла:

1. Качество готового изделия, оно обеспечивается, в том числе и том, что при работе ЧПУ полностью исключается влияние человеческого фактора.
2. Размеры и форма получаемого изделия полностью соответствуют требованиям рабочей документации.

Кроме названных параметров нельзя не упомянуть и то, что работа по изготовлению продукцию может выполняться в режиме 7/24 без привлечения дополнительных человеческих ресурсов.

Методы и оборудование

При производстве продукции процесс изготовления проходит по различным технологиям – на выбор влияют определенные показатели будущего изделия. К ним относятся:

• Форма профиля. Может быть по виду L-образной или П-образной. В первом случае применяется одноугловая гибка, во втором – двухугловая;
• Место, куда направлено основное деформирующее усилие: удар свободный либо калибрующий;
• Количество переходов – на процесс деформации влияет пластичность металла;
• Способ выполнения работы – с помощью возвратно-поступательного движения применяемого инструмента.

При деформировании заготовки – листового проката, в качестве главных инструментов используется пуансон и матрица.

В качестве основного оборудования для листов из стали применяем:

• Листогибочный вертикальный пресс;
• Универсальный листогибочный автомат.

При выполнении технологического процесса по деформированию соблюдаются требования стандартов качества.

Как согнуть лист в домашних условиях?

В процессе строительства дома, дачи или других сооружений возникает необходимость в обустройстве различных конструкций и изделий. Например, при изготовлении водостоков, каркасов из металла, козырьков требуется придать плоской заготовке, которую представляет собой лист металла, необходимую форму. Существует несколько вариантов, как можно согнуть металлический лист своими руками.

С помощью листогиба

Листогиб – специальное оборудование, посредством использования которого удается придать алюминиевому или железному листу нужную конфигурацию. При желании агрегат можно сделать самостоятельно. Для этого необходимо подготовить:

• станину;
• балку, предназначенную для создания прижимного усилия;
• балку для организации поворота;
• обжимную балку;
• оцинкованные ножи;
• приемный лоток, материалом для изготовления которого служит дерево или металл.

При создании станка стоит обращать внимание, что управляться устройство будет за счет мускульной силы. Поэтому приспособление предназначено только для тонколистового металла, толщина которого не выходит за пределы 2 мм

Чтобы сделать основание для станка, потребуется задействовать профильный металлопрокат в небольшом количестве. Достаточно запастись швеллером или металлической балкой с поперечным сечением в виде двутавра.

Во время сборки необходимо учесть требуемые параметры жесткости конструкции, иначе оборудование не справится с поставленной задачей и быстро выйдет из строя. Кроме того, от показателя жесткости зависит, насколько качественной будет обработка. Прижимное устройство изготавливают из стальных плит. Самодельный станок дает возможность гнуть профильный прокат. Отличным вариантом станет выбор швеллера №12. Для сборки конструкции можно задействовать щипцы и клещи.

Чтобы отрезать согнутую деталь, потребуется роликовый нож. Специалисты рекомендуют использовать несколько вариантов лезвий для гибочного устройства. Так, помимо роликового можно задействовать сабельный нержавеющий нож. Элементы работают только с тонкостенным материалом, это тоже нужно учитывать.

При выборе ножа рекомендуется отдать предпочтение изделиям известных производителей, кто уже не первый год занимается поставками подобного оборудования. Объясняется это тем, что для изготовления лезвий используют инструментальные стали. Популярные компании не жалеют материал, добиваясь нужного качества элемента.

Без применения специального оборудования

Если нет возможности собрать листогиб или приобрести специальное оборудование, можно попробовать согнуть сталь другим способом. Для этого совсем не обязательно тратиться на приобретение прессов или других агрегатов. Простой вариант обработки металла – использование уголка из металла и киянки.

Заготовку, которую планируется деформировать, помещают на край уголка. Затем выдвигают часть листа, которую нужно согнуть. С помощью молотка посредством точных ударов придают желаемый изгиб.

Для достижения более качественного результата можно использовать автомобильный домкрат. С его помощью можно эффективно гнуть арматуру, а также тонкие стальные листы. При желании домкрат способен согнуть толстостенные заготовки и даже трубы, что говорит о высокой прочности устройства.

Чтобы согнуть изделие посредством домкрата, потребуется следующее.

1. Поместить заготовку на выдвижную штангу, которая подводится снизу.
2. Упереть ее в штыри, зафиксированные сверху. Между штырями будет перемещаться штанга домкрата.
3. Приступить к гибке. Штанга будет выгибать листовую металлическую деталь или трубу, придавая изделиям нужную форму.

Виды оборудования

Для современного процесса по сгибанию металла имеется немало вариантов новейших аппаратов. На производстве обычно применяются прессы, которые можно разделить на следующие виды:

• Ротационные, гнущие металл с помощью перемещения между специальными валиками. Подходят для изготовления крупногабаритных изделий небольшими сериями.
• Поворотные прессы сгибают пластины с помощью гибочных балок и двух плит. Стационарная плита располагается внизу, а наверху находится поворотная плита. Оптимальный вариант для обработки изделий из листового металла с простым рельефом и маленькими габаритами.
• Стандартные прессы пневматические или гидравлические применяются для массовых или мелкосерийных изделий из нержавейки или другого металла. Сгибка производится между пуансоном и матрицей. За счет этого можно обрабатывать даже утолщенные изделия. При этом следует отметить, что гидравлические прессы применяются чаще, чем на пневматике, за счет более простой эксплуатации и стоимости.

https://youtube.com/watch?v=vJyw4grp4zQ

Из всех вышеописанных видов оборудования наиболее современным является ротационное. Оно действует в автоматическом режиме, и рабочему не нужно заранее рассчитывать оптимальное значение усилия.

Автоматизированными считаются и поворотные прессы. Здесь отправляется один лист в устройство, который необходимо расположить его как необходимо по заданию. Чаще всего применяется на небольших предприятиях, где работают с металлическими деталями.

Виды

Виды гибки различаются по некоторым параметрам. Среди них:

• Форма изгиба. Существуют одноугловая гибка (L-образная), двухугловая (П-образная) и многоугловая. Последняя применима к изделиям из пластичных сплавов и производится без нагрева. Также возможно придание заготовке скрученной формы. 
• Воздействие деформирующего усилия. Гибка может быть следующих видов:
  • воздушная (свободная), где лист укладывается на две опоры, а посередине выполняется необходимое механическое воздействие;
  • с калибрующим ударом, в процессе которой заготовка прижимается к V‑образной матрице.

Также виды гибки разнятся по методу воздействия. Так, выделяют ручной и механический способы обработки. Мы используем исключительно второй вариант. Это позволяет достигать наибольшей точности, работать даже с самыми сложными формами, а также существенно ускоряет процесс работы.

Гибка профилей

Станок профилегибочный ручной

Ввиду того, что данные профили имеют повышенное значение момента  сопротивления, традиционные способы гибки тут неприемлемы. Поэтому для гибки используют преимущественно машины ротационного действия. По сравнению с листогибочным оборудованием они имеют то преимущество, что приложение усилия происходит не одновременно по всей поверхности заготовки,  а последовательно. В результате усилие гибки снижается, а требуемый для выбора электродвигателя крутящий момент снижается.

Для небольших заготовок ротационные машины вообще могут иметь ручной привод. Поскольку гибка выполняется по последовательной схеме, то одновременно с деформацией может производиться и правка изделия, что способствует снятию внутренних напряжений  в материале.

Правильно-гибочные машины различают по количеству рабочих валков – их может быть три или четыре. Валки могут устанавливаться по симметричной или асимметричной схеме. Регулировка параметров гибки заготовок производится соответствующим изменением положения оси приводного валка, а также изменением их диаметров и профиля рабочей части.

Валы профилегибочного станка

Несмотря на некоторые сложности автоматизации процесса валковые машины конструктивно очень просты и неэнергоёмки. Для них не требуется также изготовление специализированного инструмента  — штампов.

По подобному принципу изготавливаются также и  станки для гибки труб. Принципиальным отличием здесь является наличие узла оправки, которая размещается в деформируемой трубе, и препятствует искажению профиля заготовки в процессе её гибки.

Типы гибки металлических изделий

Сгибание металла производится вручную и с применением автоматических устройств. В первом случае процесс будет достаточно трудозатратен, потребует использования пассатижей и молотка, в результате на эту процедуру уйдет немало времени.

Гораздо проще и качественнее будет механизация процесса с помощью станков и соответствующих приспособлений. Форму цилиндра изделию придают специальные вальцы. С их помощью создаются дымоходы, желоба, трубные изделия.

Развитие станкостроительного производства позволило достичь сгибания материала для изготовления самых сложных изделий. А быстрая замена рабочего инструмента позволяет максимально эффективно и ускоренно перенастроить станочное устройство.

Гибка листового металла

Технология гибки металла, представляющего собой лист, реализуется на специальных станках — листогибах. По способу гиба такие механизмы можно разделить на три вида:

1. Прессовые. Лист под давлением вводится в неподвижную матрицу посредством пуансона и приобретает при этом нужную форму. Пуансоны бывают нескольких видов, различающихся по форме и радиусу гибки. Матрица, как правило, имеет форму угла или паза. Листогибочный пресс является наиболее универсальным оборудованием, поскольку легко перенастраивается на разные задачи.
2. Поворотные.
   Главные элементы: станина, подвижная гибочная балка (траверса), прижимная балка, задний упор. Прижимная балка служит для фиксации листа на станине. Для сгибания листа производится посредством гибочной балки, которая и является основным рабочим элементом.
3. Ротационные — двух, трех или четырехвалковые устройства, в которых рабочие элементы используют вращательное движение.
   Рабочий привод, создающий необходимое усилие на таких станках, может быть реализован одним из следующих способов:

• ручной — используется мускульная сила человека;
• гидравлический — используется гидроусилитель;
• пневматический — используется сжатый воздух;
• механический — используется энергия раскрученного маховика;
• электромеханический — применяются электродвигатели с редукторами.

Виды гибки

Сгибание металла проводится несколькими способами, каждый из которых заслуживает отдельного рассмотрения. Применение определенной технологии позволяет добиться нужного результата в короткие сроки и избежать сильной деформации материала.

Одноугловая

Является наиболее простым и популярным видом гибки. При выполнении работ происходит сжатие внутренних поверхностей металла. Достигается это за счет воздействия на внешние слои. При этом последние растягиваются, что приводит к образованию сгиба под нужным углом. Этот метод также известен, как свободная гибка металлических заготовок. Особенность – простота конструкции оборудования, которое используют для проведения процедуры. Оно состоит из:

• матрицы, действующей на лист в процессе сгибания материала;
• стенок, подпирающих лист во время работы.

Между стенками и листом предусмотрен воздушный зазор для предотвращения сильных деформаций изделий.

П-образная

Используют для создания П-образных деталей. С ее помощью удается ускорить производство элементов, что не позволяет двухпереходная гибка. При этом удается повысить точность получаемых изделий. Процедура гибки подразумевает задействование пуансона, работа которого приводит к изгибу элемента. Для выправления детали требуется калибровка заготовки, при которой происходит дополнительное перераспределение напряжений. Это позволяет сделать пружинение детали незначительным. Способ востребован при работе с деталями небольшой толщины.

Радиусная

Такой вид гибки проводят с помощью двух видов оборудования:

• ручного;
• промышленного.

В зависимости от того, какую форму необходимо придать изделию, меняют конструкцию и типы станков.

Результат такой металлообработки дает возможность получить сложную конфигурацию без использования сварочных устройств и накладки швов. Таким образом, прочностные свойства конструкции сохраняются, и ее внешний вид не портится сваркой. Технология гибки встречается при изготовлении козырьков, разнообразных коробов, специальных профилей, навесных фасадов и других конструкций, которые используются в быту и промышленности. Преимущество способа в том, что его можно выполнить самостоятельно без использования профессионального оборудования.

Многоугловая

Этот вариант гибки металла позволяет образовывать сложные фигуры. При этом для создания конструкции можно задействовать как один элемент, так и несколько. Процедура осуществляется посредством использования специального оборудования. Также ее называют фасеточной. Дополнительно выделяют гибку в виде конуса, фигурную технологию сгиба и другие варианты.