Naciśnij hamulce

Przegląd blachownictwa

Fabrykacja blach metalowych:

Produkcja wyrobów z blachy to kompleksowy proces zimnej obróbki cienkich arkuszy metalowych (zazwyczaj o grubości poniżej 6 mm), obejmujący cięcie, przebijanie, gięcie, spawanie, klepanie, kształtowanie matrycą oraz obróbkę powierzchni. Jego istotną cechą jest jednolita grubość tego samego elementu.

Metody produkcji wyrobów z blachy:

1. Produkcja bez użycia matryc: Proces ten wykorzystuje takie urządzenia, jak maszyny CNC do perforacji, cięcia laserowego, tnące, giętne oraz do nitowania w celu obróbki blachy. Zazwyczaj stosowany jest przy produkcji prototypów lub małych serii i charakteryzuje się wyższymi kosztami.

2. Produkcja z użyciem matryc: Proces ten wykorzystuje stałe matryce do obróbki blachy. Typowymi matrycami są matryce do wykrawania i matryce do kształtowania. Głównie stosowany jest przy produkcji seryjnej i charakteryzuje się niższymi kosztami.

Metody obróbki blachy:

1. Obróbka bezmatrycowa: Proces ten wykorzystuje takie urządzenia, jak maszyny CNC do perforacji, cięcia laserowego, tnące, giętne oraz do nitowania w celu obróbki blachy. Zazwyczaj stosowany jest przy produkcji prototypów lub małych serii i jest stosunkowo drogi.

2. Obróbka matrycowa: Proces ten wykorzystuje stałe matryce do obróbki blachy. Obejmują one zwykle matryce do wykrawania i matryce do kształtowania. Głównie stosowany jest przy produkcji seryjnej i jest stosunkowo tani.

Przepływ procesu obróbki blachy

• Wycinanie: przebijanie CNC, cięcie laserem, maszyny tnące;

• Inne obróbki: nitowanie, gwintowanie itp.

• Spawanie

• Obróbka powierzchniowa: lakierowanie proszkowe, galwanizacja, matowienie (szlifowanie drutem), sitodruk itp.

Procesy wykrawania blachy – wycinanie

Główne metody wycinania blachy obejmują przebijanie CNC, cięcie laserem, maszyny tnące oraz wykrawanie matrycowe. Obecnie najczęściej stosowaną metodą jest przebijanie CNC. Cięcie laserem stosuje się głównie na etapie prototypowania, jednak jego koszt obróbki jest wysoki. Wykrawanie matrycowe stosuje się głównie przy produkcji seryjnej.

Poniżej przedstawimy szczegółowo proces wycinania blachy z wykorzystaniem przebijania CNC.

Przebijanie CNC, zwane również przebijaniem wieżowym, może być stosowane do wycinania, perforacji, wytłaczania otworów oraz dodawania żeber itp. Dokładność obróbki wynosi ±0,1 mm. Maksymalna grubość blachy, jaką można przetwarzać metodą przebijania CNC, to:

Blacha stalowa zimnowalcowana i gorącowalcowana < 3,0 mm;

Blacha aluminiowa < 4,0 mm;

Blacha ze stali nierdzewnej < 2,0 mm.

1. Istnieją minimalne wymagania dotyczące rozmiaru otworów wykonywanych metodą przebijania. Minimalny rozmiar otworu zależy od jego kształtu, właściwości mechanicznych materiału oraz grubości materiału. (Zobacz poniższy rysunek)

2. Odległości między otworami oraz odległość otworu od krawędzi w przypadku przebijania CNC. Minimalna odległość pomiędzy krawędzią przebitego otworu a zewnętrznym konturem części podlega określonym ograniczeniom, zależnym od kształtu części i otworu. Gdy krawędź przebitego otworu nie jest równoległa do zewnętrznej krawędzi części, minimalna ta odległość nie powinna być mniejsza niż grubość materiału t; gdy są one równoległe, odległość ta nie powinna być mniejsza niż 1,5t. (Zobacz poniższy rysunek)

3. Przy wykonywaniu otworów tłoczonych (głębokich) minimalna odległość pomiędzy otworem a krawędzią wynosi 3T, minimalna odległość pomiędzy dwoma otworami tłocznymi wynosi 6T, a minimalna bezpieczna odległość pomiędzy otworem tłocznym a krawędzią gięcia (wewnętrzną) wynosi 3T + R (gdzie T to grubość blachy, a R to promień gięcia).

4. Podczas wiercenia otworów w częściach wygnanych, wygiętych i głęboko wygnanych należy zachować określoną odległość między ścianką otworu a ścianką prostą. (Zobacz poniższy rysunek)

Technologia obróbki blachy – kształtowanie

Kształtowanie blachy obejmuje głównie gięcie i rozciąganie.

1. Gięcie blachy

1.1. Gięcie blachy odbywa się głównie przy użyciu maszyn giętniczych.

Dokładność obróbki na maszynie giętniczej:

Pierwsze gięcie: ±0,1 mm

Drugie gięcie: ±0,2 mm

Więcej niż dwa gięcia: ±0,3 mm

1.2. Podstawowe zasady kolejności gięcia: Gięcie od wewnątrz na zewnątrz, od małych do dużych elementów, najpierw gięcie kształtów specjalnych, a następnie gięcie kształtów ogólnych, zapewniając, że poprzedni etap nie wpływa negatywnie ani nie zakłóca kolejnych etapów.

1.3. Typowe kształty narzędzi do gięcia:

1.4. Minimalny promień gięcia części giętych: Podczas gięcia materiału warstwa zewnętrzna ulega rozciąganiu, podczas gdy warstwa wewnętrzna ulega ściskaniu w obszarze zaokrąglenia (promienia). Gdy grubość materiału jest stała, im mniejszy jest promień wewnętrzny (r), tym bardziej wyraźne są zjawiska rozciągania i ściskania. Gdy naprężenie rozciągające w zewnętrznym zaokrągleniu przekroczy granicę wytrzymałości materiału na rozciąganie, wystąpią pęknięcia i uszkodzenia. Dlatego projekt strukturalny części giętych powinien unikać nadmiernie małych promieni zaokrągleń gięcia. Poniższa tabela przedstawia minimalne promienie gięcia dla najczęściej stosowanych w firmie materiałów.

Tabela minimalnych promieni gięcia dla części giętych:

1.5. Wysokość krawędzi prostej części giętej zazwyczaj: minimalna wysokość prostej krawędzi nie powinna być zbyt mała. Minimalna wysokość: h > 2t

Jeśli wysokość prostej krawędzi h < 2t części wygiętej wymaga zwiększenia, należy najpierw zwiększyć wysokość gięcia, a następnie przetworzyć element do wymaganych wymiarów po gięciu; lub przed gięciem należy wykonać płytką rowek w strefie odkształcenia gięcia.

1.6. Wysokość prostej krawędzi z boczną krawędzią nachyloną: Gdy część wygięta ma boczną krawędź nachyloną, minimalna wysokość tej krawędzi wynosi: h = (2–4)t > 3 mm

1.7. Odległość otworów na częściach giętych: Odległość otworów: Po przebiciu otwór powinien znajdować się poza strefą odkształcenia gięcia, aby uniknąć jego odkształcenia podczas gięcia. Odległość od ścianki otworu do krawędzi gięcia przedstawiono w poniższej tabeli.

1.8. Dla części giętych lokalnie linia gięcia powinna unikać miejsc nagłych zmian wymiarów. W przypadku częściowego gięcia fragmentu krawędzi, aby zapobiec koncentracji naprężeń i pękaniom w ostrych narożnikach, linię gięcia można przesunąć o określoną odległość od nagłej zmiany wymiaru (Rysunek a), albo wykonać wpust technologiczny (Rysunek b), albo przebić otwór technologiczny (Rysunek c). Zwróć uwagę na wymagania wymiarowe przedstawione na rysunkach: S > R, szerokość wpustu k ≥ t; głębokość wpustu L > t + R + k/2.

1.9. Nachylona krawędź zgiętej krawędzi powinna unikać strefy odkształcenia.

1.10. Wymagania projektowe dotyczące krawędzi martwych: długość krawędzi martwej zależy od grubości materiału. Jak pokazano na poniższym rysunku, minimalna długość krawędzi martwej L > 3,5t + R. Gdzie t oznacza grubość ścianki materiału, a R – minimalny wewnętrzny promień gięcia poprzedniego etapu (jak pokazano po prawej stronie poniższego rysunku).

1.11. Dodatkowe otwory technologiczne do pozycjonowania: Aby zapewnić dokładne pozycjonowanie płytki w formie i zapobiec jej przesunięciu podczas gięcia, co mogłoby prowadzić do wadliwych wyrobów, w fazie projektowania należy z góry zaprojektować otwory technologiczne do pozycjonowania, jak pokazano na poniższym rysunku. W szczególności w przypadku części, które są wielokrotnie gięte i kształtowane, otwory technologiczne muszą być używane jako odniesienie pozycjonujące w celu zmniejszenia błędów skumulowanych i zapewnienia jakości wyrobu.

1.12. Różne wymiary powodują różną wykonalność technologiczną:

Jak pokazano na powyższym schemacie: a) najpierw wytłaczanie otworu, a następnie gięcie ułatwia zapewnienie dokładności wymiaru L oraz ułatwia obróbkę; b) i c) jeśli wymagana jest wysoka dokładność wymiaru L, gięcie musi zostać wykonane jako pierwsze, a dopiero później wytłaczany jest otwór – proces ten jest bardziej skomplikowany.

1.13. Odskok części giętych: Na odskok wpływają wiele czynników, w tym właściwości mechaniczne materiału, grubość ścianki, promień gięcia oraz ciśnienie normalne działające podczas gięcia.

Im większy jest stosunek promienia wewnętrznego narożnika do grubości blachy części wyginanej, tym większe jest odskok.

Wytłaczanie żeber wzmacniających w strefie gięcia nie tylko poprawia sztywność przedmiotu obrabianego, ale także przyczynia się do ograniczenia odskoku.

2. Wyciąganie blachy

Wyciąganie blachy odbywa się głównie za pomocą CNC lub tradycyjnego przebijania, wymagając różnych matryc lub stempli do wyciągania.

Kształt części wyciąganej powinien być jak najprostszy i możliwie najbardziej symetryczny, a wyciąganie powinno być wykonywane w jednej operacji.

Dla części wymagających wielu operacji wyciągania dopuszczalne są ślady, które mogą powstać na powierzchni podczas procesu wyciągania.

Przy zapewnieniu spełnienia wymagań montażowych należy dopuścić pewien stopień nachylenia ścian bocznych części wyciąganej.

2.1. Wymagania dotyczące promienia zaokrąglenia między dnem części wyciąganej a ścianą prostą:

Jak pokazano na rysunku, promień zaokrąglenia między dnem części wydłużanej a ścianką prostą powinien być większy niż grubość blachy, tj. r > t. Aby proces wydłużania przebiegał płynniej, promień r1 przyjmuje się zazwyczaj jako (3–5)t, a maksymalny promień zaokrąglenia nie powinien przekraczać 8-krotnej grubości blachy, tj. r1 ≤ 8t.

2.2. Promień zaokrąglenia między płaskim kołnierzem a ścianką części wydłużanej:

Jak pokazano na rysunku, promień zaokrąglenia między płaskim kołnierzem a ścianką części wydłużanej powinien być większy niż dwukrotność grubości blachy, tj. r2 > 2t. Aby proces wydłużania przebiegał płynniej, promień r2 przyjmuje się zazwyczaj jako (5–10)t. Maksymalny promień kołnierza nie powinien przekraczać 8-krotnej grubości blachy, tj. r2 ≤ 8t.

2.3. Promień zaokrąglenia między płaskim kołnierzem a ścianką części wydłużanej: Jak pokazano na rysunku, promień zaokrąglenia między kołnierzem a ścianą części wyciąganej powinien być większy niż dwukrotność grubości blachy, czyli r2 > 2t. Aby proces wyтяжania przebiegał płynniej, wartość r2 przyjmuje się zazwyczaj w zakresie (5–10)t. Maksymalny promień kołnierza powinien być mniejszy lub równy ośmiokrotności grubości blachy, czyli r2 ≤ 8t.

2.4. Średnica wnęki wewnętrznej okrągłych części wyciąganych: Jak pokazano na rysunku, średnica wnęki wewnętrznej okrągłych części wyciąganych powinna wynosić D > d + 10t, aby płyta dociskowa nie ulegała pomarszczeniu podczas wyтяжania.

2.5. Promień zaokrąglenia między sąsiednimi ścianami prostokątnej części wyciąganej: Jak pokazano na rysunku, promień zaokrąglenia między sąsiednimi ścianami prostokątnej części wyciąganej powinien spełniać warunek r3 > 3t. Aby zmniejszyć liczbę operacji wyтяжania, wartość r3 powinna być jak najwięcej możliwa i przekraczać H/5, co umożliwia jednorazowe wytworzenie tej części metodą wyтяжania.

2.6. Przy formowaniu jednoetapowego okrągłego wykroju bez odsadzenia w procesie tłoczenia, zależność wymiarowa między jego wysokością a średnicą musi spełniać następujące wymagania:

Jak pokazano na rysunku, przy formowaniu jednoetapowego okrągłego wykroju bez odsadzenia w procesie tłoczenia stosunek wysokości H do średnicy d powinien być mniejszy lub równy 0,4, tj. H/d ≤ 0,4.

2.7. Zmienność grubości elementów rozciąganych: Ze względu na różnice poziomu naprężeń w różnych miejscach grubość materiału w elemencie rozciąganym zmienia się po rozciąganiu. Ogólnie rzecz biorąc, środek dna zachowuje pierwotną grubość, materiał cieni się w zaokrąglonych narożnikach dna, grubość materiału zwiększa się w pobliżu odsadzenia u góry, a także w zaokrąglonych narożnikach prostokątnych elementów rozciąganych. Przy projektowaniu elementów rozciąganych na rysunku wykonawczym produktu należy jednoznacznie określić, które wymiary – zewnętrzne czy wewnętrzne – muszą być zagwarantowane; nie można jednocześnie określać zarówno wymiarów zewnętrznych, jak i wewnętrznych.

3. Inne procesy kształtowania blachy:

Wzmocnienia w postaci żeber — Żebra są tłoczone na elementach z blachy w celu zwiększenia sztywności konstrukcyjnej.

Okienka wentylacyjne — Okienka wentylacyjne są powszechnie stosowane w różnych obudowach i osłonach w celu wentylacji oraz odprowadzania ciepła.

Krawędzie otworów (wyciąganie otworów) — Stosowane do naрезania gwintów lub zwiększania sztywności otworów.

3.1. Wzmocnienia w postaci żeber:

Wybór struktury i wymiarów żeber wzmocnieniowych

Ograniczenia wymiarów odstępów między tłoczniakami oraz odległości krawędzi tłoczniaka od krawędzi blachy

3.2. Okienka wentylacyjne:

Metoda formowania okienek wentylacyjnych polega na przetłaczaniu materiału jednym krawędzią tłoczniaka, podczas gdy pozostała część tłoczniaka rozciąga i deformuje materiał równocześnie, tworząc falistą strukturę otwartą z jednej strony.

Typowa konstrukcja okienek wentylacyjnych. Wymagania dotyczące wymiarów okienek wentylacyjnych: a > 4t; b > 6t; h < 5t; L > 24t; r > 0,5t.

3.3. Wytłaczanie otworów (wytłaczanie otworu):

Istnieje wiele rodzajów wytłaczania otworów; najczęściej stosowane jest wytłaczanie otworów wewnętrznych pod gwint.

Technologia wykonywania elementów z blachy – spawanie

W projektowaniu konstrukcji spawanych z blachy należy przestrzegać zasady „symetrycznego rozmieszczenia szwów spawalniczych i punktów spawania, unikania ich skupiania się, gromadzenia się oraz nachodzenia na siebie”. Szwy wtórne i punkty spawania mogą być przerywane, natomiast główne szwy i punkty spawania powinny być ciągłe. Najczęściej stosowanymi metodami spawania w obróbce blachy są spawanie łukowe i spawanie oporowe.

1. Spawanie łukowe:

Między elementami blachy powinna być zapewniona wystarczająca przestrzeń do spawania. Maksymalna szczelina spawalnicza nie powinna przekraczać 0,5–0,8 mm, a szew spawalniczy powinien być jednolity i płaski.

2. Spawanie oporowe

Powierzchnia spawania musi być płaska i wolna od fałd, odbicia sprężynowego itp.

Wymiary dotyczące spawania punktowego oporowego przedstawiono w poniższej tabeli:

Odległość między punktami spawania oporowego

W zastosowaniach praktycznych przy spawaniu małych elementów dane zawarte w poniższej tabeli mogą służyć jako odniesienie. Przy spawaniu dużych elementów odstęp między punktami spawania można odpowiednio zwiększyć, zazwyczaj nie mniej niż 40–50 mm. Dla elementów nienośnych odstęp między punktami spawania może zostać zwiększony do 70–80 mm.

Grubość blachy t, średnica punktu spawania d, minimalna średnica punktu spawania dmin, minimalna odległość między punktami spawania e. Jeśli blachy mają różną grubość, należy wybrać grubość na podstawie cieńszej z nich.

Liczba warstw blach oraz stosunek ich grubości przy spawaniu oporowym

Typowe spawanie oporowe punktowe obejmuje dwie warstwy blach, maksymalnie trzy warstwy. Stosunek grubości poszczególnych warstw w połączeniu spawanym powinien mieścić się w zakresie od 1/3 do 3.

Jeśli wymagane jest spawanie trzech warstw, należy najpierw sprawdzić stosunek ich grubości. Jeśli jest on uzasadniony, można przystąpić do spawania. W przeciwnym razie należy rozważyć wykonanie otworów technologicznych lub nacięć technologicznych, oddzielne spawanie dwóch warstw oraz przesunięcie punktów spawania względem siebie.

Technologia obróbki blachy – obróbka powierzchni

Obróbka powierzchni blachy pełni zarówno funkcję ochrony przed korozją, jak i funkcję dekoracyjną. Typowymi metodami obróbki powierzchni blachy są: malowanie proszkowe, cynkowanie elektrolityczne, cynkowanie ogniowe, utlenianie powierzchni, szlifowanie powierzchni oraz druk sitowy. Przed przeprowadzeniem obróbki powierzchniowej należy usunąć z powierzchni blachy olej, rdzę, żużel spawalniczy itp.

1. Malowanie proszkowe:

Istnieją dwa typy powłok powierzchniowych stosowanych na blachach: farby ciekłe i farby proszkowe. Najczęściej stosujemy farby proszkowe. Za pomocą takich metod jak natrysk proszku, elektrostatyczne przywieranie proszku oraz pieczenie w wysokiej temperaturze nanosi się warstwę farby w różnych kolorach na powierzchnię blachy, co poprawia jej wygląd oraz zwiększa odporność materiału na korozję. Jest to powszechnie stosowana metoda obróbki powierzchniowej.

Uwaga: Może występować pewna różnica w odcieniu koloru między blachami powlekanych przez różnych producentów. Dlatego blachy stalowe tego samego koloru, produkowane na tym samym sprzęcie, powinny idealnie być powlekane przez tego samego producenta.

2. Galwanizacja elektrolityczna i gorąca galwanizacja zanurzeniowa (zanurzeniowa ocynkowanie w kąpieli cynkowej):

Galwanizacja powierzchni blachy stalowej jest powszechną metodą powierzchniowego zabezpieczenia przed korozją, a także poprawia jej wygląd. Galwanizację można podzielić na galwanizację elektrolityczną i galwanizację gorącą.

Galwanizacja elektrolityczna zapewnia jaśniejszy i gładziej wygląd powierzchni, a warstwa cynku jest cieńsza, dlatego jest ona częściej stosowana.

Galwanizacja gorąca tworzy grubszą warstwę cynku oraz warstwę stopu cynku z żelazem, co zapewnia silniejszą odporność na korozję niż galwanizacja elektrolityczna.

3. Anodowanie powierzchni:

Niniejszy rozdział omawia głównie anodowanie powierzchni aluminium i jego stopów.

Anodowanie powierzchniowe aluminium i jego stopów pozwala uzyskać różne kolory, pełniąc jednocześnie funkcję ochronną i dekoracyjną. Jednocześnie na powierzchni materiału tworzy się warstwa tlenku anodowego. Warstwa ta charakteryzuje się wysoką twardością i odpornością na zużycie, a także dobrą izolacją elektryczną i cieplną.

4. Szczotkowanie powierzchni:

Materiał umieszczany jest pomiędzy górnym i dolnym wałkiem maszyny do szczotkowania. Do wałków przytwierdzone są taśmy szlifierskie. Napędzane silnikiem, wałki przepychają materiał przez taśmy szlifierskie, tworząc linie na jego powierzchni. Grubość linii zależy od rodzaju stosowanej taśmy szlifierskiej. Głównym celem tej operacji jest poprawa wyglądów estetycznych. Szczotkowanie powierzchni stosuje się zazwyczaj wyłącznie w przypadku materiałów aluminiowych.

5. Druk sitowy:

Druk sitowy to proces nanoszenia różnych oznaczeń na powierzchnię materiałów. Istnieją zazwyczaj dwie metody: druk sitowy płaski i druk tamponowy. Druk sitowy płaski stosuje się głównie do powierzchni płaskich, natomiast do głębszych wgłębień wymagany jest druk tamponowy.

Druk sitowy wymaga formy do druku sitowego.

Gięcie blach wymaga doświadczenia; obserwuj, jak doświadczeni rzemieślnicy giną blachy i dlaczego robią to w ten sposób. Aby dowiedzieć się więcej o maszynach giętarkowych lub procesach gięcia, skontaktuj się z naszym zespołem JUGAO CNC MACHINE.