Гибка определяется как процесс обработки металлов давлением, в результате которого изменяется продольная ось деформируемой заготовки. Различают следующие варианты реализации гибки:
- П-образную (двухугловую).
- М-образную (одноугловую).
- Многоугловую гибку.
Все эти разновидности могут выполняться следующими способами:
- Свободной гибкой, при которой центр симметрии заготовки не фиксируется, а сама гибка металла происходит путём нажима рабочего инструмента – пуансона на поверхность изгибаемой заготовки. Конфигурация деформированной заготовки зависит от формы пуансона;
- Гибка калибрующим ударом, при которой заготовка укладывается в матрицу. Конфигурация матрицы и определяет конечную форму заготовки;
- В роликовых матрицах, когда поворачивающиеся части рабочего инструмента постепенно формируют ось изогнутой заготовки.
Характерная особенность гибки – резко различное положение сетки макроструктуры в зависимости от направления гибки. Поэтому для мало- и среднепластичных металлов и сплавов направление волокон существенно важно: при совпадении такого направления с направлением перемещения оси деформируемой заготовки разрушение её в ходе штамповки маловероятно. В противном случае происходит расслаивание частиц в некоторых объёмах заготовки; в таких ситуациях гибка металла считается неисправимым браком.
Параметры гибки и их определение
Для выяснения принципиальной возможности гибки металла заготовки из конкретного металла или сплава требуется знать:
- Величину предельного радиуса гиба, и сравнения его с фактической толщиной деформируемой заготовки.
- Направление волокон прокатки.
- Исходное значение предела текучести металла.
- Допускаемые отклонения формы готового изделия после гибки.
Указанные исходные данные необходимы в случае гибки тонколистовых заготовок. Для гибки труб, а также некоторых видов профильного проката – круга, шестигранника, уголка и пр. – необходимо знать также допустимую относительную деформацию профиля после гибки.
Гибка металлов не относится к числу энергоёмких операций штамповки. Усилие процесса невелико, поэтому основным критерием для выбора деформирующего оборудования являются длина рабочей зоны обработки, и скорость перемещения деформирующего инструмента. Во многих случаях тонколистовая гибка заготовок возможна даже на ручных станках – профилегибах, трубогибах и т.д.Из-за специфики деформирования металла во время его гибки процесс лучше проходит на оборудовании, которое имеет пониженное число ходов. Поэтому механическим кривошипным прессам часто предпочитают гидравлические. В частности, профилирование – разновидность полностью автоматизированного процесса неглубокой гибки.
Дефекты и трудности при гибке
Гибка малопластичных сталей (в частности, содержащих более 0,5% С) усложняется, главным образом, из-за явления пружинения – несоответствия конфигурации готовой детали требованиям чертежа. Пружинение – основная проблема при разработке технологического процесса гибки.
Суть явления состоит в упругом последействии материала после снятия рабочей нагрузки. В результате форма заготовки искажается (в некоторых случаях фактический угол пружинения может доходить до 12…150, что впоследствии резко сказывается на точности сопряжения гнутой детали со смежной).
Пружинение ликвидируют или уменьшают использованием следующих технологических приёмов:
- Компенсацией угла пружинения соответствующим изменением параметров рабочей части пуансона и матрицы. Метод эффективен, если точно известна марка металла/сплава или его прочностные характеристики, в частности, предел временного сопротивления. В особо ответственных ситуациях потребуется проведение технологических проб на загиб. Если, например, угол пружинения составляет 120, то рабочую кромку пуансона увеличивают на такой же угол.
- Изменением рабочего профиля матрицы, в результате чего гибка металлов по всей длине зоны деформирования должна постоянно происходить при контакте с активным рабочим инструментом. Для этого в матрице выполняют технологические поднутрения или выемки, если это возможно.
- Повышением пластичности металла, для чего его перед штамповкой подвергают отжигу. Для высокоуглеродистых сталей температуру отжига обычно устанавливают в пределах 570…6000С, а для низкоуглеродистых 180…2000С.
- Проведением гибки в горячем состоянии, когда пластические характеристики металла заведомо лучше. Правда, при этом в технологический процесс вводится дополнительная операция очистки поверхности детали, а рабочую поверхность матрицы после каждого хода пуансона необходимо очищать от частиц окалины.
Оборудование для гибки
В производственных условиях гибку ведут на так называемых листогибочных прессах серии И13. Они могут изготавливаться с механическим или гидравлическим приводом. Механические двухкривошипные прессы состоят из следующих узлов:
- Сварной двухстоечной станины;
- Электродвигателя;
- Клиноременной передачи;
- Пневмофрикционной системы управления прессом, которая включает в себя сблокированные муфту и тормоз (ввиду относительно небольшого крутящего момента муфта и тормоз часто выполняются однодисковыми);
- Промежуточного вала, на котором размещается понижающая зубчатая передача;
- Главного вала, к которому присоединяется основной исполнительный механизм кривошипно-шатунного типа (число шатунов – обычно два);
- Ползуна, к которому в нижней его части крепится активный рабочий инструмент – пуансон (их может быть несколько) и направляющая плита со втулками.
- Стола, к которому крепится неподвижная часть штампового блока с матрицами, направляющими колонками и устройствами фиксации заготовки в штампе.
- Системы смазки и блока управления листогибочным прессом.
Листогибочные прессы с гидроприводом (серия И14__) конструктивно мало отличаются от кривошипных, за исключением того, что привод ползуна осуществляется от гидростанции, а сам ползун имеет плунжерное направление. Гибочные прессы с гидроприводом могут обеспечивать изменение скорости перемещения ползуна – от увеличенной на стадии холостого хода, до сниженной в момент начала операции деформирования. Это способствует снижению брака при гибке малопластичных сталей и сплавов.
Гибка профилей
Ввиду того, что данные профили имеют повышенное значение момента сопротивления, традиционные способы гибки тут неприемлемы. Поэтому для гибки используют преимущественно машины ротационного действия. По сравнению с листогибочным оборудованием они имеют то преимущество, что приложение усилия происходит не одновременно по всей поверхности заготовки, а последовательно. В результате усилие гибки снижается, а требуемый для выбора электродвигателя крутящий момент снижается.
Для небольших заготовок ротационные машины вообще могут иметь ручной привод. Поскольку гибка выполняется по последовательной схеме, то одновременно с деформацией может производиться и правка изделия, что способствует снятию внутренних напряжений в материале.
Правильно-гибочные машины различают по количеству рабочих валков – их может быть три или четыре. Валки могут устанавливаться по симметричной или асимметричной схеме. Регулировка параметров гибки заготовок производится соответствующим изменением положения оси приводного валка, а также изменением их диаметров и профиля рабочей части.