Как рассчитать раскрой металла для гибки

Содержание
  1. Пример расчета гибки листового металла
  2. Почему важно в процессе гибки листа учитывать длину профиля и усилие пресса
  3. Приведем примеры расчетов для ручной и полуавтоматической гибки
  4. Воспользуйтесь услугами специалистов
  5. Пример расчета гибки листового металла
  6. Почему важно в процессе гибки листа учитывать длину профиля и усилие пресса
  7. Расчет гибки металла. Гибка толстого металла. Минимальные радиусы гибки металла
  8. Холодная гибка металла.
  9. Горячий способ гибки. Горячая гибка металла.
  10. Температура горячей гибки листа.
  11. Пережог металла.
  12. Расчет гибки металла.
  13. Расчет внутреннего диаметра.
  14. Расчет наружного диаметра.
  15. Гибка толстого металла.
  16. Приведем примеры расчетов для ручной и полуавтоматической гибки
  17. Стандартизация, параметры обработки
  18. Программа расчета длины развертки в Excel
  19. Расчет развертки выполним в программе MS Excel.

Пример расчета гибки листового металла

Гибка листового металла – процесс деформации формы заготовки путем изгиба под действием пресса на точку сгиба. Металлический лист помещают между двумя плитами или фигурными валками в зависимости от модели станка и подвергают контролируемой деформации. В дальнейшем полученная заготовка используется в качестве элемента для основного изделия.

Современное оборудование позволяет работать с металлами любых габаритов и толщины, придавая им сложный контур с несколькими углами. При необходимости из листового проката можно создать даже замкнутое изделие.

Почему важно в процессе гибки листа учитывать длину профиля и усилие пресса

Гибка листа при рабочих процессах всегда сопровождается деформациями, которые возникают в структуре металла. Внутренняя поверхность радиуса листа под действием профильного пресса сужается и образовывает складки, а внешняя поверхность – работает на разрыв и растяжение. Если выйти за пределы допустимых значений, в кристаллической решетке стали или алюминия появятся разрывы, которые значительно ухудшат свойства металла. В худшем случае, превышение допустимых нагрузок на точку сгиба может привести к полному разрыву материала.

Чтобы избежать подобного, специалисты выполняют предварительные расчеты предельных соотношений толщины металла, длины профиля и радиуса изгиба. В листогибах с ЧПУ расчеты выполняются автоматически. Оператору достаточно задать первичные параметры и оборудование самостоятельно произведет гибку листового металла под заданный угол.

Но такой метод не подойдет для малых и средних способов механизации. Здесь уже необходимо производить самостоятельные расчеты по специальным формулам и таблицам.

Даже если взять лист нержавеющей стали с точными размерами будущей заготовки, то после деформации готовое изделие получится на 7-9% короче. А это в точной работе недопустимо. Поэтому специалисты перед началом металлообработки выполняют предварительные расчеты по формулам.

Приведем примеры расчетов для ручной и полуавтоматической гибки

Размер длины заготовки определяется по формуле:

где
Y1 и X1 – длина прямых участков листового профиля;
φ – внешний угол;
r – радиус гиба;
K – коэффициент положения нейтральной линии (определяется по техническим таблицам)
S – толщина металла.

Для определения длины заготовки с несколькими углами перегиба в приведенную формулу добавляются суммы в скобках для каждого дополнительного угла. Расчет заготовки выполняется методом развертки с суммированием длины всех прямых полок Yn, Xn и добавления радиуса скривления.

Усилие пресса на заготовку при гибке листового металла определяется по формуле:

где
S – толщина листового профиля металла;
L – размер длины заготовки;
ʋ – предел прочности на растяжение (справочное значение);
V – развертка матрицы (технический параметр станка).

На практике специалисты используют готовые шаблоны и таблицы в зависимости от типа и размеров металлического профиля. Из таблиц выбираются точные параметры заготовки и подбираются максимально допустимые усилия пресса с углами деформации.

Расчеты по формулам используются только при работе с нестандартными заготовками и единичными заказами, где важно соблюсти размеры в точности до 0,1 мм.

Воспользуйтесь услугами специалистов

Нет времени разбираться самостоятельно? Компания «БиэМ» в рамках работ по гибке металла предоставляет услуги по гибке стального, оцинкованного и алюминиевого листа. Для обработки проката используются автоматические и полуавтоматические способы. В производственных цехах применяются листогибы с ЧПУ, которые позволяют обрабатывать черные металлы, нержавеющую сталь и алюминий с толщиной до 4 мм и общим габаритным размером до 3 м.

Изготовление заборов, в том числе с элементами холодной ковки от 6000 руб.

Источник

Пример расчета гибки листового металла

Гибка листового металла – процесс деформации формы заготовки путем изгиба под действием пресса на точку сгиба. Металлический лист помещают между двумя плитами или фигурными валками в зависимости от модели станка и подвергают контролируемой деформации. В дальнейшем полученная заготовка используется в качестве элемента для основного изделия.

Читайте также:  Как пользоваться жидкостью для чистки серебра

Современное оборудование позволяет работать с металлами любых габаритов и толщины, придавая им сложный контур с несколькими углами. При необходимости из листового проката можно создать даже замкнутое изделие.

Почему важно в процессе гибки листа учитывать длину профиля и усилие пресса

Гибка листа при рабочих процессах всегда сопровождается деформациями, которые возникают в структуре металла. Внутренняя поверхность радиуса листа под действием профильного пресса сужается и образовывает складки, а внешняя поверхность – работает на разрыв и растяжение. Если выйти за пределы допустимых значений, в кристаллической решетке стали или алюминия появятся разрывы, которые значительно ухудшат свойства металла. В худшем случае, превышение допустимых нагрузок на точку сгиба может привести к полному разрыву материала.

Чтобы избежать подобного, специалисты выполняют предварительные расчеты предельных соотношений толщины металла, длины профиля и радиуса изгиба. В листогибах с ЧПУ расчеты выполняются автоматически. Оператору достаточно задать первичные параметры и оборудование самостоятельно произведет гибку листового металла под заданный угол.

Но такой метод не подойдет для малых и средних способов механизации. Здесь уже необходимо производить самостоятельные расчеты по специальным формулам и таблицам.

Даже если взять лист нержавеющей стали с точными размерами будущей заготовки, то после деформации готовое изделие получится на 7-9% короче. А это в точной работе недопустимо. Поэтому специалисты перед началом металлообработки выполняют предварительные расчеты по формулам.

Расчет гибки металла. Гибка толстого металла. Минимальные радиусы гибки металла

Расчет гибки металла. Гибка толстого металла. Минимальные радиусы гибки металла. 4.26/5 (85.19%) проало 104

И котельном производстве необходимо в большом количестве изготовлять изделия цилиндрической, конической, сферической и равных других форм преимущественно из листового, а также из профильного металла. Для этого материал должен подвергаться гибке, которая может быть выполнена холодным и горячим способом.

Холодная гибка металла.

Холодная гибка применяется главным образом при изгибании металла и одном направлении по образующим цилиндра или конуса. Изгибание же по разным направлениям для получения сферической формы сопряжено с очень значительными внутренними напряжениями, возникающими в металле, сильно изменяющими его структуру. Во избежание внутренних напряжений гибка металла производится, когда он находился в нагретом состоянии.

При холодном изгибании листового или профильного металла существует определенное предельное соотношение между толщиной листа, размерами профиля и радиусом изгиба. За пределами этого соотношения гибка металла сопровождается изменениями его механических свойств.

Предел безвредного удлинения при холодном загибе листа на основании опытных данных составляет около 7%.

Горячий способ гибки. Горячая гибка металла.

Профильный металл большей частью загибается в горячем состоянии, за исключением тех случаев, когда радиус загиба настолько велик по отношению к размерам профиля, что эта операция загиба легко выполнима в холодном состоянии без всякого вреда для металла.

После горячей гибки металла, меняется его структура, а именно, после нагрева и гибки происходит охлаждение, что вызывает уменьшение размеров зерна в металле, благодаря чему происходит увеличение некоторых свойств: упругости, твердости, предела прочности при разрыве, в то время, как сжатие и вязкость существенно не меняются. Также охлаждение металла сопровождается уменьшением удлинения при разрыве

Температура горячей гибки листа.

Конечная температура горячей обработки не должна спускаться ниже 780°. При температуре горячей обработки низкоуглеродистой стали в 800—900° образуется структура, обеспечивающая высокие механические свойства металла.

Пережог металла.

Продолжительное нагревание металла при температуре, близкой к температуре плавления, вызывает явление пережога, которое ухудшает свойства металла. При пережоге происходит поверхностное обезуглероживание и окисление поверхности металла. Продолжительное пребывание металла при температуре выше нормального нагрева вызывает явления перегрева. Перегрев характеризуется образованием крупнозернистой структуры.

Расчет гибки металла.

Таким образом, если согнуть лист длиной L и толщиной S в барабан, то нейтральное волокно, проходящее посредине толщины листа равное по длине L, дает в результате загиба окружность диаметра:

Do = L/π

Расчет внутреннего диаметра.

При толщине стенок цилиндра S внутренний диаметр его будет равен:

D = Dо — S = (L — πS)/ π,

Расчет наружного диаметра.

А наружный диаметр будет равен:

Читайте также:  Как определить посеребрение или серебро

D1 = Dо + S = (L + πS)/ π

и разность длины соответственных окружностей составит:

πD1 — πD = π((L + πS)/ π) — π((L — πS)/ π) = L + πS — L + πS = 2πS

Согласно вышеприведенному требованию отношение 2πS : πD не должно превышать 0,05.

Гибка толстого металла.

Из требования 2πS/πD ≤ 0,05 следует, что D ≥ 2S/0,05 = 40S, т. е.

минимально допустимый внутренний диаметр барабана должен равняться сорокакратной толщине листа, а радиус загиба – двадцатикратной. Таким образом, для листа толщиной 20мм барабан должен иметь внутренний диаметр не менее 800 мм.

Приведем примеры расчетов для ручной и полуавтоматической гибки

Размер длины заготовки определяется по формуле:

где Y1 и X1 – длина прямых участков листового профиля; φ – внешний угол; r – радиус гиба; K – коэффициент положения нейтральной линии (определяется по техническим таблицам) S – толщина металла.

Для определения длины заготовки с несколькими углами перегиба в приведенную формулу добавляются суммы в скобках для каждого дополнительного угла. Расчет заготовки выполняется методом развертки с суммированием длины всех прямых полок Yn, Xn и добавления радиуса скривления.

Усилие пресса на заготовку при гибке листового металла определяется по формуле:

P = 1,42 × S2 × L × ∂ʋ / V

где S – толщина листового профиля металла; L – размер длины заготовки; ∂ʋ – предел прочности на растяжение (справочное значение); V – развертка матрицы (технический параметр станка).

На практике специалисты используют готовые шаблоны и таблицы в зависимости от типа и размеров металлического профиля. Из таблиц выбираются точные параметры заготовки и подбираются максимально допустимые усилия пресса с углами деформации.

Расчеты по формулам используются только при работе с нестандартными заготовками и единичными заказами, где важно соблюсти размеры в точности до 0,1 мм.

Стандартизация, параметры обработки

Государственных стандартов, непосредственно регламентирующих гибку листового материала, не существует, однако в справочниках рекомендации приводятся. Основаны они на практике заводов, исследованиях институтов. Начиная с 30-х годов, данные приводились в отраслевых документах (ОСТ), машиностроительных нормалях (МН), стандартах предприятий (СТП). ГОСТы на гнутые профили (уголок, швеллер, пр.) содержат требования к размерам радиусов.

Классический справочник конструктора, под редакцией Анурьева, содержит сведения о минимальных внутренних радиусах гиба (R) листового проката. Для мягких сталей величина равна удвоенной толщине листа: R = 2S. Деформация наклепанного металла или поперек волокон требует увеличения радиуса примерно вдвое.

ГОСТы на гибку листового металла

Наружные и внутренние волокна максимально растянуты и сжаты соответственно, возникающие напряжения могут привести к трещинам при циклических нагрузках. Негативный эффект ослабляют, увеличивая радиусы гибки, проводя рекристаллизационный отжиг. При горячей обработке, потребное усилие меньше за счет повышения пластичности. Оптимальный температурный интервал исключает рост зерен при перегреве, окисление по границам кристаллитов — неисправимый брак — пережог металла. Также учитывают скорость деформации, особенности оборудования.

Программа расчета длины развертки в Excel

Опубликовано 09 Июн 2013Рубрика: Механика |

Как я и обещал в комментариях к статье «Расчет усилия листогиба», сегодня поговорим о расчете длины развертки детали, согнутой из листового металла. Конечно, процессу гибки подвергают не только детали из листов. Гнут детали круглого и…

…квадратного сечений, гнут и все прокатные профили – уголки, швеллеры, двутавры, трубы. Однако холодная гибка деталей из листового металлопроката, безусловно, является наиболее распространенной.

Для обеспечения минимальных радиусов, детали перед гибкой иногда нагревают. При этом повышается пластичность материала. Используя гибку с калибрующим ударом, добиваются того, что внутренний радиус детали становится абсолютно равным радиусу пуансона. При свободной V-образной гибке на листогибе внутренний радиус получается на практике больше радиуса пуансона. Чем более у материала детали ярко выражены пружинные свойства, тем более отличаются друг от друга внутренний радиус детали и радиус пуансона.

На рисунке, представленном ниже, изображен согнутый из листа толщиной s и шириной b уголок. Необходимо найти длину развертки.

Расчет развертки выполним в программе MS Excel.

В чертеже детали заданы: величина внутреннего радиуса R, угол a и длина прямолинейных участков L1 и L2. Вроде все просто – элементарная геометрия и арифметика. В процессе изгиба заготовки происходит пластическая деформация материала. Наружные (относительно пуансона) волокна металла растягиваются, а внутренние сжимаются. В середине сечения – нейтральная поверхность…

Но вся проблема в том, что нейтральный слой располагается не в середине сечения металла! Для справки: нейтральный слой – поверхность расположения условных волокон металла, не растягивающихся и не сжимающихся при изгибе. Более того – эта поверхность (вроде как) не является поверхностью кругового цилиндра. Некоторые источники предполагают, что это параболический цилиндр…

Читайте также:  Если наклонить трубку торричелли что произойдет со столбиком ртути ответ

Я более склонен доверять классическим теориям. Для сечения прямоугольной формы по классическому сопромату нейтральный слой располагается на поверхности кругового цилиндра с радиусом r.

На базе этой формулы и создана программа расчета развертки листовых деталей из сталей марок Ст3 и 10…20 в Excel.

В ячейках со светло-зеленой и бирюзовой заливкой пишем исходные данные. В ячейке со светло-желтой заливкой считываем результат расчета.

1. Записываем толщину листовой заготовки s в миллиметрах

2. Длину первого прямого участка L1 в миллиметрах вводим

в ячейку D4: 40,0

3. Внутренний радиус сгиба первого участка R1 в миллиметрах записываем

4. Угол сгиба первого участка a1 в градусах пишем

в ячейку D6: 90,0

5. Длину второго прямого участка детали L2 в миллиметрах вводим

в ячейку D7: 40,0

6. Все, результат расчета — длина развертки детали L в миллиметрах

в ячейке D17: =D4+ЕСЛИ(D5=0;0;ПИ()/180*D6*D3/LN ((D5+D3)/D5))+ +D7+ЕСЛИ(D8=0;0;ПИ()/180*D9*D3/LN ((D8+D3)/D8))+D10+ +ЕСЛИ(D11=0;0;ПИ()/180*D12*D3/LN ((D11+D3)/D11))+D13+ +ЕСЛИ(D14=0;0;ПИ()/180*D15*D3/LN ((D14+D3)/D14))+D16=91.33

Используя предложенную программу, можно рассчитать длину развертки для деталей с одним сгибом – уголков, с двумя сгибами – швеллеров и Z-профилей, с тремя и четырьмя сгибами. Если необходимо выполнить расчет развертки детали с большим числом сгибов, то программу очень легко доработать, расширив возможности.

Важным преимуществом предложенной программы (в отличие от многих аналогичных) является возможность задания на каждом шаге различных углов и радиусов гибки.

А «правильные» ли результаты выдает программа? Давайте, сравним полученный результат с результатами расчетов по методике изложенной в «Справочнике конструктора-машиностроителя» В.И. Анурьева и в «Справочнике конструктора штампов» Л.И. Рудмана. Причем в расчет возьмем только криволинейный участок, так как прямолинейные участки все, надеюсь, считают одинаково.

Проверим рассмотренный выше пример.

«По программе»: 11,33 мм – 100,0%

«По Анурьеву»: 10,60 мм – 93,6%

«По Рудману»: 11,20 мм – 98,9%

Увеличим в нашем примере радиус гибки R1 в два раза — до 10 мм. Еще раз произведем расчет по трем методикам.

«По программе»: 19,37 мм – 100,0%

«По Анурьеву»: 18,65 мм – 96,3%

«По Рудману»: 19,30 мм – 99,6%

Таким образом, предложенная методика расчетов выдает результаты на 0,4%…1,1% больше, чем «по Рудману» и на 6.4%…3,7% больше, чем «по Анурьеву». Понятно, что погрешность существенно уменьшится, когда мы добавим прямолинейные участки.

«По программе»: 99,37 мм – 100,0%

«По Анурьеву»: 98,65 мм – 99,3%

«По Рудману»: 99,30 мм – 99,9%

Возможно Рудман составлял свои таблицы по этой же формуле, которую использую я, но с погрешностью логарифмической линейки… Конечно, сегодня «на дворе» двадцать первый век, и рыскать по таблицам как-то не с руки!

В заключение добавлю «ложку дегтя». Длина развертки — это очень важный и «тонкий» момент! Если конструктор гнутой детали (особенно высокоточной (0,1 мм)) надеется расчетом точно и с первого раза определить ее, то он зря надеется. На практике в процесс гибки вмешается масса факторов – направление проката, допуск на толщину металла, утонение сечения в месте изгиба, «трапециевидность сечения», температура материала и оснастки, наличие или отсутствие смазки в зоне гибки, настроение гибщика… Короче, если партия деталей большая и дорого стоит – уточните практическими опытами длину развертки на нескольких образцах. И только после получения годной детали рубите заготовки на всю партию. А для изготовления заготовок для этих образцов, точности, которую обеспечивает программа расчета развертки, хватит с лихвой!

Программы расчета «по Анурьеву» и «по Рудману» в Excel можете найти в Сети.

Жду ваших комментариев, коллеги.

Для УВАЖАЮЩИХ труд автора — скачать файл можно ПОСЛЕ ПОДПИСКИ НА АНОНСЫ СТАТЕЙ (подписная форма — чуть ниже и наверху страницы).

Для ОСТАЛЬНЫХ — можно скачать просто так…

Ссылка на скачивание файла: raschet-dliny-razvertki (xls 36,5KB).

Продолжение темы — в статье о К-факторе.

О расчете развертки при гибке труб и прутков читайте здесь.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни