Радиусы гибки
листового и фасонного проката

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
ЛИСТОВОГО ПРОКАТА, мм

Развернутая длина изогнутого участка детали из листового материала при гибе на угол α определяется по формуле

где,
А — длина нейтральной линии;
R — внутренний радиус гиба;
К — коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя при гибе (см. таблицу);
S — толщина листового материала, мм.

Примечание: Минимальные радиусы холодной гибки заготовок устанавливаются по предельно допустимым деформациям крайних волокон. Их применяют только в случае конструктивной необходимости, во всех остальных случаях — увеличенные радиусы гиба.

Значение коэффициента К

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
МЕТАЛЛОВ КРУГЛОГО И КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЙ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
УГЛОВОЙ РАВНОПОЛОЧНОЙ СТАЛИ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
УГЛОВОЙ НЕРАВНОПОЛОЧНОЙ СТАЛИ МЕНЬШЕЙ ПОЛКОЙ НАРУЖУ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
УГЛОВОЙ РАВНОПОЛОЧНОЙ СТАЛИ БОЛЬШЕЙ ПОЛКОЙ НАРУЖУ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
УГЛОВОЙ НЕРАВНОПОЛОЧНОЙ СТАЛИ МЕНЬШЕЙ ПОЛКОЙ ВНУТРЬ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
УГЛОВОЙ НЕРАВНОПОЛОЧНОЙ СТАЛИ БОЛЬШЕЙ ПОЛКОЙ ВНУТРЬ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
ДВУТАВРОВОЙ БАЛКИ, мм

МИНИМАЛЬНЫЙ РАДИУС ГИБА
ШВЕЛЛЕРА, мм

РАЗДЕЛКА УГЛОВОЙ СТАЛИ ПРИ ГИБКЕ, мм

Источник

Радиус гибки листового металла

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Зачем гнут листовой металл по радиусу
• Какова технология гибки листового металла: особенности и классификация
• Этапы и последовательность действий
• Расчет минимального радиуса при гибке листового металла
• Минимальный радиус гибки листового металла
• Преимущества использования станков с ЧПУ

Знать допустимые радиусы гибки листового металла нужно всем, кто собирается использовать именно этот способ обработки материала. Потому что без точных значений и грамотного расчета можно испортить любые заготовки.

В данной статье расскажем о технологии гибки листового металла , особенностях данного типа обработки, способах и применяемых методах. Особое внимание будет уделено минимальному радиусу гибки металлического листа и методологии расчета.

Зачем гнут листовой металл по радиусу

Для придания заготовке необходимой формы, учитывающей ее рельефную модификацию (в т. ч. углы и скругления) принято использовать радиусную гибку листового металла . Это упорядоченный процесс, поэтому, когда требуется использование сразу нескольких гибов, каждый элемент обрабатывается последовательно до тех пор, пока не будет достигнута нужная конфигурация.

Такая технология применяется для придания формы:

• листовым профилям;
• уличным карнизам и козырькам;
• подвесным элементам фасада зданий;
• металлическим комплектующим мебели;
• декоративным элементам интерьера и т. д.

Сферические, цилиндрические и конусовидные детали, выполненные из гнутого листового металла или металлопрофиля, пользуются большим спросом в котельном производстве.

Гибка по радиусу может потребоваться в бытовых строительных и ремонтных работах, например, при проведении труб. Не стоит пытаться проделать такую операцию в домашних условиях – для этого нужен специальный станок. Благодаря современным технологиям можно подобрать оптимальные параметры работы с заготовками разного состава листового металла, толщины и формы. Радиус изгиба получается точным и качественным, а материал при этом не теряет свои прочностные характеристики.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Разумеется, существуют и другие способы придания листам нужной конфигурации радиуса: сварка, клепка или резка. Но гибка имеет перед ними целый ряд преимуществ:

• отсутствие швов и стыковки, что гарантирует естественную прочность металла;
• стойкость к окислению, коррозии и др. благодаря целостной структуре листовой заготовки;
• экономичность и отсутствие производственных отходов;
• сохранение эстетичности исходника.

Существует несколько видов радиусной гибки листового металла, которые подбираются индивидуально в каждом случае (в зависимости от технических характеристик исходника и особенностей желаемого результата). Остановимся подробней на каждом из них.

Технология гибки листового металла: особенности и классификация

Технология гибки, в зависимости от требуемой модификации листового металла, включает в себя следующие виды:

• Одноугловая (V-образная) – считается наиболее простой. Под воздействием силы гиба верхняя поверхность заготовки сжимается, а нижняя – прилегает к стенкам механизма и растягивается. Таким образом достигается нужный радиус.
• Двухугловая (П-образная) – выполняется схожим образом за исключением количества этапов обработки.
• Многоугловая гибка.
• Радиусная гибка листового металла (закатка) – позволяет получить плавный изгиб. Применяется для создания петель, хомутов и т. д.

Такая технология обработки заготовок не требует колоссального усилия, поэтому предварительного нагрева материала не требуется.

Горячая гибка по радиусу применяется лишь для толстых листовых заготовок (12–16 мм), а также малопластичных металлов. К последним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали и их сплавы.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Такой способ обработки листового материала часто применяют в комплексе с другими операциями, например, резкой, вырубкой или пробивкой. В результате получаются сложные объемные изделия из металла. Для их изготовления прибегают к штампам, которые можно использовать в нескольких переходах.

С точки зрения пространственного позиционирования существует два способа гибки по радиусу:

• Продольная – при этом используется холодная технология работ, что не позволяет обрабатывать толстые листовые заготовки.
• Поперечная – включает в себя несколько этапов: в первую очередь загибаются кромки металлической детали, затем она нагревается. После начинаются непосредственно производственные операции: гибка, осаживание и вытяжка.

Для радиусной гибки листового металла требуется специализированный ручной или промышленный станок. Его конструкция модифицируется в зависимости от требуемой формы изделия.

Работа в холодной технике требует соблюдения оптимального соотношения радиуса изгиба, толщины металла и размера самого листа. Отступление от предельного значения чревато потерей прочностных характеристик заготовки, возможностью появления повреждений.

Придание радиусной формы заготовке под воздействием высоких температур способно изменить структуру материала. Так, во время охлаждения после нагрева связи между молекулами в листе металла становятся более тесными и упорядоченными, что способствует увеличению его твердости, прочности и упругости. Кроме того, в этот момент сокращается удлинение при разрыве. Пластичность материала изменяется мало.

Не рекомендовано активное тепловое воздействие на металл. Если температура близка к температуре плавления листового материала, то его физические свойства резко ухудшаются – получается пережог. Он сопровождается окислением и обезуглероживанием поверхности. Длительный перегрев является причиной образования крупнозернистой структуры материала.

Со стороны процесс гибки металлического профиля по радиусу кажется простым, но это не значит, что он оказывает несущественное воздействие на структуру материала. Во время воздействия в ней возникает напряжение. Сначала оно упругое, а затем приобретает пластический характер. Важно определить баланс этих напряжений и изменений, часто это бывает сложно.

Во время гибки листа по радиусу деформация происходит неравномерно. Так, она более заметна в самих углах и практически неощутима у края пластины. Особенностью работы с тонкими металлическими листами является то, что их верхняя часть под воздействием гиба сжимается, а нижняя – растягивается.

Пространство между ними принято называть нейтральным слоем. Точное определение этого промежутка является одним из необходимых условий выполнения качественного изгиба радиуса.

Для квалифицированной закатки важно знать некоторые особенности процедуры:

• В структуре металлической пластины находятся направленные волокна. Чтобы во время ее обработки не нарушилась целостность материала, лист необходимо расположить поперек волокон или под углом 45° к ним.
• Для каждого листового металла необходимо предварительно определить предел текучести. Его нарушение чревато разрывами.
• В месте воздействия гиба происходит ряд деформаций пластины: нейтральный слой, находящийся в середине листа или в центре его тяжести, смещается в сторону меньшего радиуса; происходит изменение в поперечном сечении; уменьшается толщина материала.

Работа с мелкогабаритными заготовками требует большого мастерства. Важно учитывать, что:

• чем меньше радиус гибки листового металла, тем больше площадь его деформации;
• при большом радиусе изменения затрагивают не всю пластину.

Особенности выполнения работы такого типа важно учитывать при организации процесса штамповки заготовок.

Этапы и последовательность действий

Закатка происходит в несколько упорядоченных этапов и включает следующее:

1. Анализ требуемой конфигурации изделия.
2. Расчет усилия гиба и технология выполнения работ.
3. Подбор наконечника гиба, настройка оборудования.
4. Разработка схемы исходника.
5. Расчет переходов гибки.
6. Проектирование оснастки технологического процесса.

Соотношение характеристик исходной листовой заготовки и желаемого изделия необходимо для анализа реалистичности штамповки по радиусу в соответствии с приведенным чертежом.

Перед тем как приступить к приданию заготовке требуемой формы, важно определить ее угол пружинения, минимальный угол и радиус гибки.

Расчет минимального радиуса при гибке листового металла

Диаметр окружности нейтрального слоя (D), который расположен в центре металлического листа длиной L и толщиной S в случае гибки его в барабан, рассчитывается по следующей формуле:

Если толщина стенок металлического барабана равна S, то внутренний диаметр изделия (D) вычисляется таким образом:

Формула вычисления внешнего диаметра (D₁) следующая:

Таким образом, разность длины окружности может быть вычислена по формуле:

Следовательно, отношение 2πS/πD должно быть не более 0,05.

На основании того, что 2πS/πD ≤ 0,05 получается, что D ≥ 2S/0,05 = 40S, т. е. для сохранения прочностных качеств листа минимальный внутренний диаметр его гибки должен превышать его толщину в 40 раз, а радиус – в 20 раз. Например, из пластины толщиной 10 мм можно изготовить цилиндр с минимальным внутренним диаметром 40 мм.

Минимальный радиус гибки листового металла: таблицы

Мы уже не раз упоминали о важности определения минимально допустимого радиуса для того или иного листового материала до начала гибки. Особое значение это имеет при работе в холодной технике. Игнорирование этих параметров способно привести к порче заготовки.

В таблице 1 приведены минимально допустимые показатели радиуса гибки листового металла по ГОСТу (R) в зависимости от толщины пластины (S) и ее состава.

Длина участка, подвергнутого гибке на угол α, вычисляется следующим образом:

• A – длина линии гибки листовой пластины;
• R –радиус внутренней поверхности гиба металла;
• К – коэффициент положения нейтрального слоя при гибе;
• S – толщина металлического листа, мм.

Важно знать, что минимальный радиус гибки листового металла (в т. ч. из стали) при работе в холодной технике устанавливается в соответствии с показателем деформации крайних волокон. Его используют только в случае острой производственной необходимости. В стандартных ситуациях этот параметр устанавливают выше минимального.

Коэффициент положения нейтрального слоя при гибке металла (мм):

Источник

Гибка металлов: методы и технологические особенности

ВВЕДЕНИЕ

«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

1,42 — это эмпирический коэффициент, который учитывает трение между кромками матрицы и обрабатываемым материалом.
Другая формула дает похожие результаты:

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).

Источник