Profil gięcia maszyny

Podstawową zasadą gięcia profili aluminiowych jest rozciąganie profilu w obu końcach za pomocą uchwytów oraz obracanie go wokół matrycy gięcia. W wyniku działania siły rozciągającej i momentu gięcia profil ulega odkształceniu plastycznemu, stopniowo dopasowując się do matrycy w celu uzyskania pożądanej kształtu.

Zgięte elementy charakteryzują się stosunkowo dużym promieniem krzywizny, dużym odbiciem sprężystym oraz zmiennością krzywizny wzdłuż kierunku osiowego. Gięcie profili aluminiowych znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym i kosmicznym, motocyklowym, budowlanym (drzwi i okna, ściany kotwiczne) oraz w przemyśle kolei szybkobieżnej do wykonywania elementów giętych, takich jak kadłub, żeberka i ramy skrzydeł, zakrzywione ramy budynków, zakrzywione drzwi i okna, ściany kotwiczne, głowy pociągów, wsporniki konturu dachów oraz ramy okienne.

Zgięte profile aluminiowe odgrywają ważną rolę w produkcji maszyn oraz nowoczesnym budownictwie w moim kraju. Wraz z rosnącym zastosowaniem profili aluminiowych giętych zwiększa się liczba problemów ujawniających się w procesie produkcji przemysłowych profili aluminiowych. Aby zapewnić wysoki współczynnik zgodności elementów oraz stabilność produkcji, w niniejszym badaniu przeanalizowano najczęstsze problemy występujące w procesie gięcia profili aluminiowych oraz związane z nimi rozwiązania.

W procesie gięcia profili aluminiowych występuje wiele problemów, które poważnie wpływają na wskaźnik zgodności wyrobów oraz wydajność produkcji. Jednocześnie koszty produkcji znacząco oddziałują na normalne funkcjonowanie i działalność przedsiębiorstw. Biorąc pod uwagę potrzebę industrializacji gięcia profili aluminiowych oraz bieżącą sytuację w zakresie gięcia profili aluminiowych, w niniejszym artykule dokonano skutecznego przeanalizowania typowych problemów występujących przy gięciu profili aluminiowych oraz zaproponowano kilka odpowiednich środków poprawy, mających stanowić skuteczne źródło odniesienia dla gięcia profili aluminiowych.

I. Istniejące problemy

(1) Odchylenia konturu

Kontur oznacza stopień zgodności zmienionego konturu profilu po gięciu z szablonem konturu lub formą kontrolną. Główne czynniki powodujące odchylenia konturu to:

① Nieprawidłowy promień matrycy gięcia;

② Niestabilne właściwości materiału w różnych partiach profili wytłaczanych, co prowadzi do nieregularnej twardości w poszczególnych obszarach każdego materiału;

③ Zbyt duża zmienność promienia gięcia;

④ Nierównomierna powierzchnia przekroju profilu.

(2) Wady powierzchniowe

Wady powierzchniowe obejmują pęknięcia, zmarszczki skurczowe, wgniecenia na powierzchni oraz osiadanie boczne po gięciu.

(3) Skręcanie po gięciu

Przyczyny skręcania po gięciu to:

1. Nierównomienna forma szablonu;

2. Niewystarczające napięcie;

3. Niewystarczające podkładki;

4. Nadmiernie mały promień gięcia;

5. Niewystarczająca poziomość samego sprzętu.

(4) Odchylenie od pionu

Odchylenie od pionu oznacza odchylenie kątowe między przekrojem poprzecznym profilu (prostopadłym do odniesienia referencyjnego – czyli prostopadłym do promienia krzywizny matrycy) a platformą kontrolną po gięciu.

(5) Bezpieczeństwo w produkcji

Bezpieczeństwo stanowi kluczowy aspekt przemysłowej produkcji. Podczas gięcia profilu mogą wystąpić przypadkowe pęknięcia oraz niekontrolowane odskakiwanie na zewnątrz, co może prowadzić do uszkodzenia sprzętu i obrażeń personelu, poważnie wpływając tym samym na rozwój przedsiębiorstwa.

II. Rozwiązania

(1) Korekta krzywizny konturu matrycy

Na podstawie teoretycznej analizy i obliczeń wielkości odbicia sprężynowego uzyskuje się przybliżoną wartość korekty poprzez testy rozciągania, dzięki czemu można skorygować matrycę tak, aby kształt profilu po gięciu jak najbardziej dokładnie odpowiadał wzorcowi lub matrycy kontrolnej. Z uwagi na niestabilność profilu dopuszcza się lekkie nadgięcie, jeśli jest to potrzebne do późniejszej korekty.

Podczas wykonywania formy należy uwzględnić pole przekroju profilu oraz grubość każdej jego części. W przypadku asymetrii pola przekroju profilu odchylenia spowodowane niezrównoważonym naprężeniem między zamykaniem a otwieraniem krawędzi profilu można zlikwidować poprzez odpowiednie zwiększenie siły rozciągającej podczas wstępnego rozciągania.

(2) Postępowanie z wadami powierzchniowymi

Pęknięcia po gięciu profilu powstają na skutek nadmiernego rozciągania lub wad materiału. Niewystarczające zamykanie krawędzi profilu powoduje skurcz i marszczenie się. Problem ten można rozwiązać, zastępując profil lub dostosowując siłę rozciągającą.

Wgniecenia powierzchniowe występują głównie w profilach pustotowych. Przed gięciem takich profili puste części zakrzywione należy wypełnić masą wypełniającą. Otwarte wnęki można wypełnić płytą PP, natomiast zamknięte wnęki zwykle wypełnia się piaskiem.

Dostosowanie odpowiedniej szczeliny matrycy zgodnie z położeniem wgłębień bocznych oraz zmiana materiału matrycy mogą skutecznie zapobiegać zadrapaniom profilu.

(3) Korekcja skręcenia po gięciu

Główne przyczyny skręcenia po gięciu to niestaranna matryca, niewystarczająca siła rozciągająca oraz nieprawidłowo umieszczone podkładki. Dlatego też można zastosować odpowiednie metody poprawy tego problemu. Dodatkowo niewielkie odkształcenia spowodowane niestabilnością wytłaczanych profili wymagają korekty w procesie końcowym.

(4) Korekcja odchylenia od pionu

Po gięciu odchylenia od pionu powstają również na skutek asymetrycznych pól przekroju oraz nierównomiernego naprężenia między krawędzią zamykania a krawędzią otwierania profilu. Można je poprawić przez dostosowanie matrycy gięcia. Niewielkie odkształcenia spowodowane niestabilnością wytłaczanych profili wymagają korekty w procesie końcowym.

(5) Bezpieczeństwo w produkcji

Bezpieczeństwo jest głównym priorytetem w produkcji przemysłowej. Dlatego podczas produkcji należy dodać urządzenia ochronne do stołu roboczego do profili, ustanowić odpowiednie przepisy oraz przeszkolić kompleksowo operatorów technicznych. Ponadto podczas rozciągania profili operatorom zabrania się stanowczo stania przed urządzeniem.

Iii. wniosek

Podsumowując, przy projektowaniu przekroju poprzecznego profili wymagających gięcia należy obliczyć siłę rozciągania dla każdej sekcji. Przy projektowaniu matryc gięcia profile przemysłowe z aluminium powinny uwzględniać zmiany sprężystego odgięcia (springback) oraz wstępne odkształcenie w celu korekty po obróbce, co minimalizuje nakład pracy związany z procesem korekcyjnym. W produkcji seryjnej redukcja nakładu pracy w procesie korekcyjnym oraz zapewnienie bezpieczeństwa w produkcji są głównymi czynnikami wpływającymi na obniżenie kosztów. Gdy profile wytłaczane są niestabilne, może wystąpić niewielka liczba wad, takich jak odchylenia kształtu profilu, nadmierne skręcenie oraz nadmierna prostopadłość. Wady te można później skorygować i wyeliminować.