Когда обработать изделия или заготовки из металлов с помощью тисков невозможно, используются более сложные технологии гибки.
Допустим, необходимо изогнуть трубу: если её диаметр невелик, с операцией справится ручной инструмент. Если же диаметр трубы больше, придётся использовать гибку с помощью специализированного оборудования. Она изменит форму трубы без незапланированных деформаций, металл не будет повреждён, а заданный радиус кривизны воспроизведётся с необходимой точностью.
Гибка делится на ручную и автоматическую. Кроме того, существуют и другие варианты классификации, определяемые конфигурацией заготовки и техническим заданием. Каждый вид гибки имеет свои особенности, достоинства, недостатки.
Гибка металла: что это за процесс
При гибке листового металла на него воздействуют слесарными инструментами, в результате чего он получает заданную форму, соответствующую проекту. Сварка или другие процессы, требующие изменения внутренней структуры металла, не используются, а это значит, что сохраняется проектный срок службы заготовки и её эксплуатационные характеристики. Внутренние слои металла в процессе изгибания сжимаются, а наружные, наоборот увеличиваются в размерах. Лист изгибается на определённый угол, а заготовка в нужной степени деформируется. На величину деформации влияет скорость, с которой ведётся процесс; угол изгиба, и технические характеристики (хрупкость, толщина). При обработке используется современное оборудование, поэтому заготовка быстро получает все необходимые параметры и свойства, а готовое изделие характеризуется высоким качеством и отсутствием дефектов.
Некорректное ведение процесса гибки приводит к появлению микротрещин в структуре металла, и это значит, что через некоторое время в данном месте вероятен разлом.
Виды гибки зависят от толщины листов металла. Необходимо, чтобы в процессе напряжение изгиба всегда оставалось выше, чем значение предела упругости. Пластическая деформация — залог того, что даже после снятия нагрузки изделие или заготовка сохранит нужную геометрию.
Преимущества различных видов гибки:
возможность автоматизировать операцию;
высокая скорость;
получение изделия без швов.
Если при обработке детали используется сварка, в месте сварочного шва со временем всегда возникает коррозия, избежать которой невозможно, даже принимая все известные на сегодня меры предосторожности. Так как швы всегда являются проблемным местом для металлических деталей, их отсутствие увеличивает прочность изделия и повышает его стойкость к коррозии.
Гибка металла, выполняемая в тисках или на другом оборудовании, доступна не для всех с заготовок. Прежде чем начинать работу, нужно уточнить следующее:
соответствие максимально возможного радиуса гибки и толщины заготовки;
как направлены волокна прокатки. От этого параметра зависит предел текучести, поэтому заранее нужно знать его начальные параметры;
возможные и допустимые отклонения геометрии после окончания процесса.
Все эти моменты учитываются при обработке заготовок из листов металла небольшой толщины.
Если гибке подвергается трубный прокат и некоторые виды профилей (например, уголок, круг), нужно учитывать также и допустимый предел относительной деформации детали после окончания процесса.
Разнообразие технологий
В зависимости от ориентированности заготовки гибка делится на продольную и поперечную.
При продольной выполняется одна только гибка, а при поперечной металл дополнительно вытягивают и осаживают. Такие процедуры выполняются, например, при отгибании бортов, высаживании заготовок.
Продольная выполняется на станках, предназначенных для обработки металла холодным способом.
Поперечная используется, если необходимо обработать толстую заготовку, или в том случае, когда радиус искривления не слишком большой, а холодная обработка приведёт к появлению значительных напряжений в структуре.
Если возникает необходимость нагревания заготовки, имеющей большую площадь, нужно учитывать вероятность появления на ней кривизны: она возникает по винтовой и сферической поверхности.
Если нагревание не применяется, кривизна не образуется: её образованию препятствует способность металла пружинить. При поперечной гибке металл нагревается практически всегда.
огда обрабатываются заготовки, представляющие собой плоские листы металла, например, при изготовлении судовых корпусов, их изгибают в холодном состоянии без нагревания и без осаживания, используя для того специализированные прессы.
Когда обрабатываются кромки и проделываются отверстия, гибку производят в горячем виде: тогда при повышении температуры изменяется расстояние между отверстиями, а кромки при вытягивании и осаживание изменяют очертания.
Когда используют холодную гибку, сначала обрабатывают кромки, на следующем этапе проделывают отверстия, и лишь после этого заготовку сгибают.
Классификация видов гибки по контуру готового изделия
Существует несколько видов гибки, позволяющих получать заготовки из листового металла с разными контурами:
V –образная, она также называется одноугловой;
U-образная, она же дуговая;
криволинейная;
многоугловая;
гибка, в результате которой получается заготовка, похожая на трубу по форме.
Для получения нужного контура применяется два различных способа:
Способ свободной гибки. При его выполнении не нужно фиксировать центр заготовки. Пуансон, являющийся рабочим инструментом станка, воздействует на заготовку. В результате её финишная форма обуславливается конфигурацией пуансона.
Способ гибки калибрующим ударом. Заготовка предварительно помещается в матрицу, и именно форма матрицы определяет её итоговую конфигурацию.
Если используются роликовые матрицы, ось заготовки формируется при помощи поворота подвижной части пуансона.
У гибки есть особенность, отличающая её от других способов обработки металлов: сетка макроструктуры может быть различной, и зависит от того, в каком направлении производился изгиб. Если обрабатываются металлы и сплавы, имеющее малую или среднюю пластичность, направление волокон особенно важно. Когда оно совпадает с направлением, в котором движется ось заготовки, риск разрушения при обработке будет стремиться к нулю. Такой риск весьма серьезен: расслаивание считается дефектом, исправить который невозможно.
Гибке подвергается не только металл в виде листа или ленты. При изготовлении металлоконструкций нередко требуются изогнутые профили или трубы.
Листовая гибка
При радиусной обработке листового металла нужно точно подобрать линейный размер. Следует ориентироваться на размеры детали, учитывая, что обрабатываемая заготовка по длине должна оказаться несколько больше, чем готовое изделие. Это обусловлено спецификой самого процесса гибки.
Когда части плоской заготовки меняют своё положение, внутренние слои металла сжимаются, а наружные, соответственно, вытягиваются. Отсюда следует, что перед выполнением операции необходимо просчитывать параметры детали, которую предстоит обрабатывать. Для расчёта радиуса изгиба применятся таблицы, содержащиеся в инженерных справочниках, или же соответствующее программное обеспечение.
Гибка труб
Гибка выполняется в соответствии с требованиями нормативов из технической документации. Трубы можно изгибать ручным и механизированным способом. Изогнутые трубы широко применяются в строительных и хозяйственных сферах, например при изготовлении перил и ограждений. Как правило, производится зашивание труб по радиусу с формированием полного или частичного изгиба. Он не зависит от сечения трубы.
Когда обрабатывается профиль, имеющий внутреннюю полость, на заготовку действует сразу несколько сил: одна — на внутреннюю стенку, а другая — на наружную.
Выполняя изгибание труб, необходимо учитывать вероятность деформирования из-за взаимодействия таких сил, действующих на две поверхности в одно и то же время. Взаимодействие может привести к потере соосности. Если не все условия технологического процесса будут выполнены с точностью, не исключён риск разрыва заготовки. Если гибка производилась неравномерно, в области сгиба могут возникнуть складки из-за влияния тангенциальных сил, возникающих при деформации.
Вероятность вышеописанных проблем можно снизить, варьируя холодную и горячую гибку металла. Технология холодной гибки целесообразна при обработке небольших труб. Обязательно заранее определяется минимально радиус, проходящий по оси.
Локальный нагрев создаёт подходящие условия для гибки труб, так как при повышенной температуре металл проявляет пластичность. Увеличение пластичности оказывается достаточным для выполнения требуемого изгиба.
Гибка профильного проката
У профилей большой момент сопротивления, поэтому использовать классические виды гибки невозможно. Для обработки применяется специализированное ротационное оборудование. Оно отличается от станков, используемых для листового проката последовательным приложением усилия. В результате общее усилие, прикладываемое к профилю, уменьшается, и одновременно с этим уменьшается крутящий момент силового агрегата.
Если нужно изгибать заготовки малого размера и сечения, можно применять оборудование с ручным приводом. Использование последовательных усилий даёт возможность деформировать заготовку и править её, снимая внутренние напряжения в структуре металла.
Правильно-гибочные станки для профильного металлопроката различаются количеством рабочих валков (3 или 4), и их расположением (симметричное и асимметричное). Смена положения оси валка привода, диаметра и профиля рабочей части, дают возможность регулировать изгиб.
Валковые машины отличаются небольшой энергоёмкостью и простотой конструкции, работа с ними не требует применения штампов. Но автоматизировать процесс гибки на валковом оборудовании достаточно сложно.
Валки можно применять и в станках для гибки труб. Отличия будут в оправке, которая должна помещаться внутрь трубы, чтобы не допускать дополнительной деформации.
Сфера применения гибки
Гибка металлических листов и профилей востребована на небольших производствах, и в быту, когда необходимо изготовить:
несколько разноразмерных профилей;
перегородок;
откосов; элементов водосточных конструкций;
металлокаркасов;
подвесных систем, используемых в строительстве.
Не менее востребована и гибка отрезков труб. Она выполняется в производственных масштабах, и как единичная процедура в быту и ремонтных работах. Нередко соединение элементов трубопровода имеет сложную конфигурацию. Чтобы сократить число элементов резьбы и снизить количество отдельных элементов трубопровода, трубы изгибают под требуемым углом, чтобы придать им нужную форму.
Такой подход позволяет уменьшить расход материала на производство трубопровода. Он используется при устройстве водопроводных, и других видов трубопроводов для инженерных коммуникаций, при этом сопротивление сетей значительно уменьшается. Станки для гибки различными способами можно использовать для большого ассортимента металлов. Они успешно работают со сталью и стальными сплавами, с алюминием и медью. Успешно работать на таких станках можно даже с оцинкованными заготовками, или с заготовками, имеющими лакокрасочное покрытие хорошего качества.
Станки мобильны, поэтому гибку во многих случаях можно выполнять на объекте. Это выгодно, так как экономится время, а также расходы на транспортировку готовых изделий.
Современные виды гибки позволяют работать с нестандартными заготовками. При обработке в этом случае требуется учесть дополнительные параметры:
металлические листы или ленты небольшой толщины могут с высокой вероятностью оказаться повреждёнными, если нагрузка оказалась рассчитана недостаточно точно;
толстые прочные заготовки могут разорваться с одной стороны, если до этого был неправильно выполнен расчёт;
детали, у которых в месте изгиба неодинаковая толщина и различные показатели прочности, обрабатываются в несколько этапов.
При обработке уголка, швеллера также требуется специализированный подход.
