Основные концепции гибки листового металла
При гибке листового металла необходимо учитывать несколько конструкторских аспектов, связанных с конечными размерами детали. Прежде чем рассматривать эти ключевые идеи, полезно понять некоторые основные термины:
Нейтральная ось: Воображаемая линия внутри металла, которая при изгибе ни растягивается, ни сжимается.
Зона растяжения: Область с внешней стороны изгиба, где материал растягивается.
Зона сжатия: Область с внутренней стороны изгиба, где материал сжимается.
Линия изгиба: Прямая или изогнутая линия, вдоль которой происходит сгибание.
Длина фланца: Длина плоского участка, простирающегося от линии сгиба.
Основные концепции проектирования и производства объясняются ниже.
Радиус изгиба
Радиус сгиба — это внутренний радиус кривизны, образующийся при гибке листа. Это основная проектная переменная, влияющая на точность размеров, прочность, форму и структурную целостность.
Каждый материал и толщина имеют минимальный радиус изгиба — предел, ниже которого гибка становится невозможной без повреждения материала. Как правило, минимальный радиус сгиба должен быть не менее толщины материала.
Минимальный радиус изгиба (R мин ) = Толщина материала (t)
Компенсация изгиба
В процессе гибки материал в зоне сгиба растягивается, в результате чего общая развернутая длина детали оказывается немного короче суммы длин её фланцев. Компенсация изгиба — это величина, которую необходимо вычесть из общей развернутой длины, чтобы получить требуемые конечные размеры после изгиба.
Компенсация изгиба = 2 × (внещний припуск – допуск на изгиб)
Точное учет компенсации изгиба имеет важное значение для получения правильной длины детали и соответствия спецификациям. Значение компенсации зависит от типа материала, толщины и радиуса изгиба.
Припуск на изгиб
Допуск на изгиб — это длина материала, необходимая для формирования криволинейной части изгиба вдоль нейтральной оси. Когда лист гнется, внутренняя часть сжимается, а внешняя растягивается, но нейтральная ось сохраняет постоянную длину.
Допуск на изгиб учитывает толщину материала, угол изгиба, метод гибки и коэффициент K. Он представляет собой длину дуги нейтральной оси между двумя фланцами.
Коэффициент K
Коэффициент K является ключевым параметром в проектировании листового металла и определяется как отношение смещения нейтральной оси к толщине материала. Обычно он находится в диапазоне от 0 до 1 (на практике чаще всего от 0,25 до 0,5). Например, коэффициент K, равный 0,3, означает, что нейтральная ось расположена на расстоянии 30 % толщины от внутренней поверхности изгиба.
Коэффициент K помогает оценить степень растяжения или сжатия материала и используется для расчета припуска на изгиб. Рекомендуемые значения различаются в зависимости от материала и радиуса изгиба.
Разгрузочный паз
Разгрузочный паз — это небольшой вырез, выполняемый в конце линии изгиба, чтобы предотвратить разрыв или деформацию материала. Он необходим для сохранения структурной целостности и точности размеров, особенно когда изгиб не проходит по всей детали.
Разгрузочные пазы не требуются для изгибов, проходящих полностью от одного края до другого. Они применяются, когда изгиб заканчивается внутри листа, чтобы избежать концентрации напряжений.
Правило проектирования:
Минимальная ширина паза ≥ Толщина материала (t)
Минимальная глубина снятия напряжения ≥ t + Радиус изгиба (R) + 0,5 мм
С этим понятием связано снятие напряжения в углах , что представляет собой вырез в местах пересечения линий изгиба для получения чистых углов и предотвращения трещин.
Упругий возврат
После снятия усилия изгиба металл имеет тенденцию частично возвращаться к своей первоначальной форме из-за упругого восстановления — это явление известно как упругий возврат . Оно влияет на конечный угол и радиус изгиба, поэтому при проектировании необходимо учитывать его компенсацию для достижения точности.
Упругое восстановление зависит от упругих свойств материала, радиуса изгиба и метода гибки. Материалы с более высоким пределом текучести демонстрируют большее упругое восстановление.
Последовательность изгиба
Последовательность изгиба — это порядок, в котором выполняются несколько изгибов на одном листе. Правильно спланированная последовательность позволяет избежать помех между инструментами, деформации детали и проблем с обработкой. Как правило, изгибы выполняются снаружи внутрь, а более простые или крупные изгибы делаются до более сложных. Последовательность также должна соответствовать имеющемуся инструменту и возможностям станка.
Направление волокон
Металлы имеют кристаллическую зернистую структуру, которая формируется в процессе производства (например, при прокатке). Ориентация этих зёрен влияет на способность к изгибу.
Для снижения риска трещин, особенно при малых радиусах гибки или использовании определённых материалов, линия сгиба должна быть ориентирована перпендикулярно перпендикулярно направлению зерна. Гибка параллельно зерну увеличивает вероятность появления трещин.
