Гибка листового металла - это фундаментальный процесс формования, который изменяет геометрию металлического листа или панели за счет изменения угла вдоль линейной оси. Эта универсальная технология позволяет изготавливать широкий спектр профилей, включая V-образные, U-образные и более сложные конфигурации, что позволяет изготавливать различные компоненты для таких отраслей промышленности, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и строительство.

Методы гибки

В операциях гибки листового металла преобладают два основных метода: гибка в пресс-форме и гибка с торможением в прессе . Каждый метод обладает уникальными преимуществами и подходит для конкретных производственных сценариев.

Свободная гибка \ Воздушная гибка

При этом методе между листом металла и стенками V-образной матрицы существует воздушный зазор, лист остается "в воздухе" и не соприкасается со стенками матрицы. Пуансон воздействует на металл сверху в одной точке, а матрица только двумя точками вверху V-образного паза. Геометрия гиба формируется только за счет глубины погружения пуансона в матрицу. Ширина ручья на матрице чаще всего выбирается из расчета 10-15 толщин металла, а инструмент имеет угол намного более острый, чем деталь после гибки.

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 при использовании пуансона 30° и матрицы 30° можно получить угол гиба на детали 135°, 90°, 60°,45° и др.

• Меньшие затраты на инструмент, можно обойтись одним комплектом для многих задач.

• Меньшее требуемое усилие гибки по сравнению с другими методами гибки.

Недостатки «свободной гибки»

• Менее точные углы. В связи с тем что инструмент воздействует на металл только в трех точках то заготовка может повести себя непредсказуемо и угол гиба по всей длине будет неравномерный, особенно если в заготовке есть остаточные напряжения после раскроя. Теоретические значения ±45 ́, но практически может достигать     нескольких градусов.

• Меньшая точность повторений, на которую сильно влияют различия в качестве материала заготовок.

• Больший эффект обратного пружинения за счет большей упругой деформации.

• Меньшая универсальность и качество гибки. Раскрытие матрицы при свободной гибке 10-15 толщин листа, это является причиной увеличения минимального отгиба. Отсутствие соприкосновения со стенками матрицы является причиной деформации отверстий («выворот») расположенных близко к линии гиба.

В каких случаях «свободная гибка» предпочтительнее

• Большая номенклатура изделий, мелкосерийное производство. 

• Разные углы гибов (в том числе острые). 

• Минимальные требования к точности и качеству гибов.

• Геометрия конечных деталей не содержит маленьких минимальных отгибов и допустимы внутренние радиусы гибов равные двум толщинам и более.

Гибка на основе \ гибка в упор

В отличии от классической «воздушной гибки» заготовка в самом конечном положении контактирует со стенками V-образного паза и нижней частью пуансона. Требуемое усилие выше чем при «свободной гибке» до трех раз. Раскрытие матрицы выбирается из диапазона 6-10 толщин металла.

Преимущества «гибки на основе

• Более точные углы по сравнению с «воздушной гибкой», теоретические значения ±300. 

• Меньший эффект обратного пружинения и большая повторяемость за счет большего воздействия на металл и уменьшения упругих деформаций. Несмотря на это пружинение немного остается, поэтому если необходимо получать на готовой детали 90°, то инструмент следует выбирать 88°-85°. 

• Лучшее качество гибки: «выворот» отверстия уменьшается при достижении пуансоном нижнего положения, относительно небольшие раскрытия матриц позволяют делать небольшие минимальные отгибы и довольно точные внутренние радиусы равные от 1 до 2 толщин металла.

Недостатки «гибки на основе»

• Большее требуемое усилие гибки по сравнению со «свободной», не применим для толстых металлов.

• Меньшая гибкость по сравнению с «воздушной гибкой», чтобы достичь всех преимуществ данного метода на другом профиле или угле необходим другой инструмент.

В каких случаях «гибка на основе» предпочтительнее

•  Ограниченная номенклатура изделий, мелкосерийное и серийное производство. 

•  Повышенные требования к точности и качеству гибов. 

•  Внутренние радиусы гибов должны быть от 1 до 2 толщин металла. 

•  Часто используется один угол гибов, например 90° и изредка более тупые.

•  Оптимальные минимальные отгибы.

Чеканка \ калибровка»

Данный метод заключается в максимальном пространства между пуансоном и матрицей в конечном положении. Угол гиба определяется усилием и геометрией гибочного инструмента. Давление продолжается даже при достижении нижней точки, за счет этого отсутствует упругая деформация, лист металла пластически деформируется под давлением инструмента.

Преимущества «чеканки»:

•  Точность углов гиба, несмотря на разницу в толщине и свойствах материала.

•  Маленький внутренний радиус, до 0,5 толщины металла, бывает недостижим другими способами.

•  Обратное пружинение практически отсутствует, максимальная повторяемость.

•  Доступные специльные исполнения, например Z-гибка, U-гибка, несколько гибов за один раз, сложные формы.

Недостатки «чеканки»:

•  Максимальные требования по усилию, причем не только к станку, но и к инструменту и системе крепления.

•  Отсутствие гибкости, один инструмент - один вид профиля.

•  Только тонкий металл, в основном используют на толщинах до 2 мм. 

•  Повышенный износ инструмента и оборудования.

В каких случаях «чеканка» предпочтительнее:

•  Крупносерийное производство.

•  Самые высокие требования к точности и повторяемости.

•  Внутренние радиусы гибов должны быть меньше толщины металла.

•  Необходимо не зависеть от качества заготовок.

• Сложная форма гибов, которую не получить другими методами.

Гибочное оборудование

Пресс-тормоз

Пресс-тормоза - это универсальные станки для гибки листового металла, которые обеспечивают высокую точность и повторяемость при изготовлении сложных форм. В них используется система пуансона и матрицы для приложения концентрированного усилия к заготовке, создавая точные изгибы. Современные пресс-тормоза бывают различных конфигураций, включая гидравлические, механические и электрические модели с сервоприводом, каждая из которых соответствует конкретным производственным потребностям.

Гидравлический: обеспечивает постоянное усилие на протяжении всего хода, идеально подходит для тяжелых условий эксплуатации.

Механический: Обеспечивает высокую скорость работы, подходит для массового производства более простых деталей.

Электрический сервопривод: Обеспечивает превосходную точность и энергоэффективность, идеально подходит для прецизионных компонентов.

Мощность тормоза пресса определяется такими факторами, как рабочая длина, тоннаж и сложность системы управления. Усовершенствованные тормоза пресса с ЧПУ позволяют выполнять сложную многоосевую гибку, менять инструмент и контролировать усилие в режиме реального времени для получения оптимальных результатов.

Фальцевальный станок

Фальцевальные станки, также известные как панелегибочные машины, представляют собой специализированное оборудование, предназначенное для эффективного производства крупных и сложных деталей из листового металла. В них используется зажимная балка для закрепления заготовки и складное лезвие для создания точных изгибов. Такая конструкция позволяет выполнять манипуляции с листами большего размера и создавать множественные изгибы без изменения положения материала.

Руководство: выполняется квалифицированными специалистами для мелкосерийного производства или прототипирования.

Автоматизированное: оснащено элементами управления с ЧПУ для крупносерийного производства сложных деталей с минимальным вмешательством оператора.

Фальцевальные машины превосходно справляются с широким спектром материалов, включая алюминий, нержавеющую и оцинкованную сталь. Их уникальная конструкция часто приводит к уменьшению маркировки на чувствительных материалах и позволяет изготавливать детали с меньшей длиной фланца по сравнению с традиционными пресс-тормозами.

Гибочные штампы

Гибочные матрицы являются важнейшими компонентами при формовании листового металла, непосредственно влияющими на геометрию готовой детали, точность и качество поверхности. Они изготавливаются из высокоэффективных материалов, таких как инструментальная сталь, сплавы с повышенным содержанием карбида или карбид вольфрама, что обеспечивает долговечность и сохраняет точность при многократном использовании.

V-образные штампы

универсальны и широко используются для гибки по воздуху и снизу. Доступны под различными углами для достижения различных радиусов изгиба.

Ротационные гибочные штампы

Оснащены вращающимися элементами, которые значительно снижают трение, идеально подходят для материалов, склонных к образованию царапин, или при работе с предварительно обработанными поверхностями.

Протирочные штампы: Используют протирочное действие для создания изгибов малого радиуса, часто используемых при производстве сложных профилей и швеллеров.

Усовершенствованные конструкции штампов могут включать такие функции, как подпружиненные прижимные пластины для улучшения контроля материала или твердосплавные пластины для увеличения срока службы инструмента в условиях массового производства. Выбор подходящих штампов имеет решающее значение для достижения требуемых допусков, минимизации пружинения и оптимизации общей эффективности гибки.

Материалы и обычные металлы

Гибка листового металла является одним из ключевых процессов в современном производстве, и выбор материала в этом контексте имеет решающее значение для характеристик изделия и его экономической эффективности. В данном разделе мы рассмотрим наиболее распространенные металлы, используемые в процессе гибки, а также подробно опишем их свойства, области применения и уникальные характеристики, которые влияют на формуемость и качество конечного продукта.

Сталь

Сталь, железоуглеродистый сплав, остается краеугольным камнем производства листового металла благодаря исключительному соотношению прочности к стоимости и универсальности. Различные марки стали обладают спектром свойств, подходящих для различных применений гибки:

Мягкая сталь (низкоуглеродистая сталь): Содержит от 0,05 до 0,25% углерода, что обеспечивает отличную формуемость и свариваемость. Его низкий предел текучести облегчает гибку, что делает его идеальным для автомобильных кузовных панелей, конструктивных элементов и общего изготовления. Однако из-за его подверженности коррозии требуются защитные покрытия для многих применений.

Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь, легированная минимум 10,5% хрома, обеспечивает превосходную коррозионную стойкость за счет образования самовосстанавливающегося слоя оксида хрома. Распространенные марки включают:

• 304: отличная формуемость и коррозионная стойкость; широко используется в оборудовании для пищевой промышленности и медицинских приборах.

• 316: Повышенная коррозионная стойкость за счет содержания молибдена; предпочтителен для морской и химической обработки.

• 430: магнитный материал с хорошей формуемость ; часто используется в отделке автомобилей и бытовой технике.

Высокопрочная низколегированная сталь (HSLA): Обеспечивает повышенную прочность и формуемость по сравнению с мягкой сталью, что достигается за счет микролегирующих элементов, таких как ниобий или ванадий. Стали HSLA все чаще используются в автомобильной и аэрокосмической промышленности для снижения веса при сохранении целостности конструкции.

Алюминий

Алюминиевые сплавы обеспечивают оптимальный баланс легкого веса, коррозионной стойкости и формуемости, что делает их незаменимыми в отраслях, где приоритет отдается снижению веса и долговечности.:

• Сплав 5052: отличная формуемость и коррозионная стойкость; обычно используется в судостроении, электронных корпусах и топливных баках.

• Сплав 6061: хорошая прочность и свариваемость; широко используется в конструкционных элементах, транспортном оборудовании и деталях машин.

• Сплав 3003: высокая формуемость и умеренная прочность; идеально подходит для обычных работ с листовым металлом, компонентов систем кондиционирования и кухонной посуды.

Основные преимущества алюминия при гибке листового металла включают:

• Превосходное соотношение прочности к весу обеспечивает легкость конструкции.

• Естественная коррозионная стойкость за счет образования оксидного слоя

• Совместимость с различными методами обработки поверхности, включая анодирование и порошковое покрытие

• Отличная теплопроводность и электропроводность

Медь

Уникальное сочетание высокой электропроводности меди, свойств терморегулирования и формуемости делает ее незаменимой в определенных областях применения:

• Электропроводность: 100% IACS (Международный стандарт отожженной меди), что является эталоном для применения в электротехнике.

• Теплопроводность: 401 Вт / (м · К), что обеспечивает эффективное отвод тепла в системах терморегулирования.

• Обладает антимикробными свойствами, что делает его пригодным для применения в здравоохранении и общественных помещениях

Распространенные марки меди для гибки листового металла включают:

• C11000 (электролитический жесткий шаг): высокая проводимость, используется в электрических шинах и кровельных покрытиях.

• C12200 (медь DHP): Превосходная формуемость, идеально подходит для сантехники и систем кондиционирования

Латунь

Латунь, сплав, состоящий в основном из меди и цинка, обладает уникальным сочетанием свойств, которые делают ее ценной как для функциональных, так и для эстетических применений:

• Превосходная обрабатываемость и формуемость, позволяющие получать сложные формы и мелкие детали

• Устойчивость к коррозии, особенно в пресноводных средах

• Привлекательный золотистый внешний вид, часто используемый в декоративных и архитектурных элементах

Обычные латунные сплавы для гибки листового металла:

• C26000 (патронная латунь): 70% Меди, 30% цинка; отличная формуемость, используется в скобяных изделиях и гильзах для боеприпасов.

• C36000 (латунь для свободной резки): Содержит свинец для улучшения обрабатываемости; идеально подходит для изготовления прецизионных деталей.

При выборе материалов для гибки листового металла необходимо учитывать не только свойства материала, но и конкретные требования к изгибу, такие как радиус изгиба, компенсация упругости и возможность растрескивания под напряжением. Продвинутые инструменты анализа методом конечных элементов (FEA) и моделирования все чаще используются для оптимизации выбора материала и параметров гибки, обеспечивая успешные результаты при выполнении сложных операций формования листового металла.

расчет усилия для гибки

Стандарты и сертификации

Стандарты ISO

Операции гибки листового металла должны соответствовать определенным международным стандартам для обеспечения качества, безопасности и последовательности. Международная организация по стандартизации (ISO) разрабатывает и поддерживает эти правила. Для гибки листового металла соответствующие стандарты включают:

ISO 9013: Этот стандарт устанавливает требования к методам термической резки, включая лазерную и плазменную, которые часто используются при подготовке листового металла перед гибкой. В нем определяются характеристики качества, технические условия поставки и допуски для поверхностей, подвергнутых термической обработке.

ISO 16630: Этот стандарт определяет методы механических испытаний, используемые для проверки структурной целостности и механических свойств материалов из листового металла. В нем подробно описана процедура проведения испытаний на сплющивание труб, которые имеют решающее значение для оценки формуемости и пластичности трубчатых металлических изделий.

ISO 7438: В настоящем стандарте описывается метод испытания металлических материалов на изгиб, который необходим для оценки пластичности и формуемости листового металла, используемого при гибке.

ISO 6892-1: Этот стандарт определяет метод испытания металлических материалов на растяжение при комнатной температуре, предоставляя ценные данные о свойствах материала, влияющих на поведение при изгибе.

Соблюдение стандартов ISO гарантирует, что при операциях гибки листового металла получаются надежные и высококачественные изделия для различных отраслей промышленности и областей применения, а также облегчает международную торговлю и сотрудничество.

Стандарты ASTM

Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) также играет решающую роль в индустрии гибки листового металла, устанавливая и поддерживая стандарты. Стандарты ASTM, относящиеся к гибке листового металла, включают:

ASTM A6 / A6M: В этом стандарте изложены общие требования к листовому стальному прокату, профилям, шпунтовым штабелям и пруткам, используемым в различных областях применения, включая гибку листового металла. В нем описываются допуски на размеры, допустимые отклонения и процедуры тестирования.

ASTM A480 / A480M: Этот стандарт устанавливает общие требования к листовому листу из нержавеющей и жаропрочной стали, листу и полосе, используемым для гибки листового металла. В нем содержатся подробные сведения о химическом составе, механических свойствах и требованиях к чистоте поверхности.

ASTM E290: Этот стандарт определяет методологии проведения испытаний металлических материалов на изгиб для оценки пластичности и формуемости. В нем содержатся рекомендации по различным конфигурациям испытаний на изгиб, включая испытания на управляемый изгиб и испытания на свободный изгиб.

ASTM E8 / E8M: В этом стандарте излагаются методы испытания металлических материалов на растяжение, которые имеют решающее значение для определения механических свойств, влияющих на изгиб.

ASTM B820: Этот стандарт охватывает спецификацию металлической фольги для электроизоляции, которая применима для гибки листового металла в электрических и электронных приложениях.

Соблюдение стандартов ASTM гарантирует, что операции по гибке листового металла соответствуют отраслевым требованиям и поддерживают высокий уровень качества выпускаемой продукции. Эти стандарты также обеспечивают общий язык для производителей, поставщиков и заказчиков, способствуя четкому общению и пониманию ожиданий в отрасли производства листового металла.