Блог

Aug 10, 2023

Die Science: Основы гибки металла на штамповочном прессе, часть I

ZhakYarlavPhoto/iStock/Getty Images Plus Примечание. Это первая часть книги, состоящей из двух частей.

ЖакЯрославФото/iStock/Getty Images Plus

Примечание: Это первая часть серии из двух частей, посвященной основам гибки металла на штамповочном прессе. Прочтите Часть II здесь.

Меня как профессионального консультанта часто просят решить проблемы со штампами при операциях гибки металла, такие как невозможность добиться правильного угла изгиба, неодинаковый угол изгиба от детали к детали и растрескивание по радиусу изогнутой детали. Как бы просто это ни казалось, изгиб может оказаться очень сложной задачей.

Один из наиболее распространенных методов формовки, выполняемый в штампах для штамповки металла, — гибка, заключающаяся в деформации металла вдоль прямой оси. (Это отличает его от отбортовки, в которой используется изогнутая ось.) Его можно использовать для получения любого желаемого угла изгиба, хотя наиболее распространены изгибы под углом 90 градусов.

Такие элементы, как выступы и каналы, создаются с помощью процесса изгиба. Когда для создания U-образных деталей используется гибка, это называется U-образной формовкой или формированием канала.

Одной из самых больших проблем при гибке металла является пружинение. Это явление, также известное как упругое восстановление, представляет собой тенденцию материала возвращаться к своей первоначальной плоской форме при деформации.

Такие металлы, как медь и мягкая сталь, мягче и имеют более низкие значения упругого возврата, чем их более прочные аналоги, такие как высокопрочная сталь или пружинная сталь. Независимо от значения упругости металла, для достижения правильного окончательного угла изгиба вам необходимо согнуть металл до желаемого угла изгиба и дать ему возможность вернуться к правильному углу. Производители инструментов и штампов, а также инженеры обычно называют этот процесс чрезмерным изгибом.

Несмотря на усилия производителей стали, практически невозможно сохранить одинаковые механические свойства металла по всему рулону, и эти различия в свойствах влияют на величину возникающего пружинения.

Чем выше предел текучести и предел прочности материала, тем больше вероятность того, что значения упругости увеличатся, что потребует большего перегиба для компенсации. Толщина также имеет значение: более толстые металлы имеют меньшие значения упругости, чем более тонкие металлы того же типа, главным образом потому, что больший объем материала был деформирован и упрочнен в радиальной области. Кроме того, более толстый материал по своей природе более жесткий, чем более тонкий, поэтому он более эффективно сохраняет свою первоначальную форму.

Размер внутреннего радиуса изгиба также оказывает большое влияние на величину упругого возврата, возникающего в процессе изгиба. Большие радиусы приведут к увеличению значений упругого возврата, тогда как меньшие радиусы уменьшат величину упругого возврата. Однако если радиус слишком мал, это может привести к расколу металла по внешнему радиусу, где он испытывает наибольшее напряжение.

Весь рулонный материал прокатывается и имеет волокнистую направленность. Изгиб или формовка в направлении волокон повлияет на величину требуемого перегиба, а также на вероятность раскола в радиальной области. Когда раскалывание является проблемой, изгиб поперек (поперек волокон) направлению прокатки более желателен, чем изгиб параллельно направлению прокатки. Обязательно обратите пристальное внимание как на размер внутреннего радиуса изгиба, так и на направление изгиба относительно направления прокатки, особенно если материал высокопрочный или имеет плохую растяжимость.

Скорость деформации металла также влияет на величину возникающего пружинения. Помните, что металлы чувствительны к скорости деформации, а это означает, что разные скорости формовки приводят к разной степени растяжения и распределению растяжения.

Тип, величина и серьезность деформации, используемой для создания изгиба, являются другими переменными. Когда металл деформируется или подвергается наклепу, упругость уменьшается. Растягивающая деформация и сжимающие напряжения возникают естественным образом во время изгиба, когда металл растягивается и сжимается соответственно. Деформацию также можно создать, например, путем чеканки, при которой металл сжимается между пуансоном и штампом, чтобы уменьшить его толщину и вызвать упрочнение.