Jak určit poloměr ohybu plechu?

Ohýbání tlustého plechu se provádí na profesionálním zařízení a po vypracování projektu na požadovaný výrobek. Pouze za těchto podmínek lze zaručit, že budou zachovány potřebné provozní vlastnosti a zákazníkovi nevzniknou neplánované náklady na nákup kovu nebo přepracování vadných materiálů.

Vlastní ohýbání může být realizováno několika způsoby. V našem článku vám prozradíme, jak tento typ obrábění kovů probíhá, jaký je postup při výpočtu technických parametrů a také z čeho se skládá algoritmus pro objednávání a výrobu ohýbání kovů.

Klíčová pravidla pro ohýbání kovů

Ohýbání tlustého plechu musí být prováděno za určitých pravidel:

• Aby se zabránilo vzniku trhlin a prasklin na povrchu kovového obrobku, musí být minimální poloměr ohybu větší než tloušťka součásti. V takovém případě, pokud hrozí závady, můžete ohýbání okamžitě zastavit a pokud možno je odstranit.
• V domácích podmínkách je možné ohýbat pouze tenké plechy o tloušťce maximálně 0,3–1 cm.Při práci se silnějšími obrobky je potřeba drahé profesionální vybavení.
• Než začnete ohýbat tlustý plech, musíte vyvinout budoucí díl, vzít v úvahu přídavky a vypočítat požadovanou délku pracovní plochy. Ten by neměl být větší než 4 m, jinak bude výsledek méně přesný.
• K ohýbání se nejlépe hodí tvárné slitiny, jako jsou plechy nebo obrobky obsahující uhlíkové nečistoty. Se značkami tvárných slitin se můžete seznámit ve speciálních tabulkách.
• Při zahřívání se zvyšuje plasticita kovů. V některých případech lze požadovaný úhel ohybu získat pouze zahřátím, bez dalšího mechanického působení. Vysoké teploty zpracování navíc minimalizují riziko prasklin na povrchu kovových obrobků.
• Ohýbání se provádí různými nástroji: jak ručními (například svěrák na upínání plechu), tak automatickými (speciální stroje, které řežou polotovary). Ty umožňují zohlednit povolenky a získat vysoce kvalitní díly.

Ohýbání tlustého plechu se provádí pomalu, protože je nutné sledovat stav povrchu plechu, aby se zabránilo vzniku trhlin a jiných defektů.

2 technologie pro ohýbání tlustého plechu

Zpracování plechů se provádí dvěma hlavními způsoby:

• Nejběžnější je „vzduchové“ (volné) ohýbání. Při tomto způsobu zpracování zůstává mezi dílem a stěnami matrice ve tvaru V vzduchová mezera.
• „Kalibrace“, při které je obrobek pevně přitlačen ke stěnám matrice. Tato technologie se používá již dlouhou dobu a v některých případech je nejvýhodnější.

1. Vzduchové (volné) ohýbání.

Výhodou tohoto typu ohýbání tlustého plechu je jeho plasticita, nevýhodou malá přesnost výsledku.

Plechový obrobek je přitlačován traverzou s razníkem do požadované hloubky drážky zápustky podél osy Y. Mezi obrobkem a stěnami zápustky zůstává vzduchová mezera. Úhel ohybu u této metody závisí na poloze osy Y, nikoli na tvaru použitého nástroje.

Doporučené články o kovoobrábění

Přesnost seřízení moderních lisů je až 0,01 mm na ose Y. Úhel ohybu však ovlivňují i ​​další ukazatele, včetně nastavení spouštěcího zdvihu příčníku, tloušťky kovu, pevnosti v tahu, odolnosti obrobku proti deformace a stavu pracovního nástroje.

Mezi výhody volného ohýbání tlustého plechu patří:

• vysoká flexibilita umožňující jednomu nástroji dosáhnout libovolného úhlu ohybu v rozsahu otevření matrice ve tvaru V (od 35° do 180°);
• dostupné náklady na vybavení;
• menší úsilí vynaložené na deformaci obrobku ve srovnání s kalibrací;
• volba síly v závislosti na úhlu otevření matrice (čím větší, tím menší síla je zapotřebí);
• malá investice, protože stačí lis s menší námahou.

Peníze ušetřené na pořízení ohraňovacího lisu lze investovat do dalšího vybavení, například do nákupu zadních náprav nebo manipulátorů.

Nevýhody vzduchového ohýbání plechů jsou:

• nedostatečná přesnost úhlů při zpracování tenkých plechů;
• pokud je rozdíl v kvalitě materiálů obrobku, budou se lišit i výsledky práce;
• technologie není vhodná pro provádění specifických ohýbacích operací.

Ohýbání vzduchem je optimální pro zpracování plechů o tloušťce větší než 1,25 mm. Pro obrobky menší tloušťky je vhodná kalibrace.

Minimální vnitřní poloměr ohybu musí být větší než tloušťka součásti. Pokud se tloušťka plechu rovná poloměru ohybu, mělo by být zpracování provedeno pomocí metody kalibrace. Při práci s měkkými, snadno deformovatelnými materiály (například mědí) je povolena tloušťka plechu větší, než je poloměr ohybu.

Pro zvětšení poloměru je nutné posouvat zadní doraz krok za krokem. Pokud technická specifikace vyžaduje nejen určitý poloměr ohybu, ale také vysokou přesnost a kvalitu součásti, měli byste použít kalibraci na speciálním zařízení.

2. Kalibrace.

Kalibrace je vysoce přesná metoda ohýbání plechu. Jeho nevýhodou je, že není příliš flexibilní. Úhel ohybu závisí na použité síle a také na použitém nástroji. Obrobek je umístěn v matrici ve tvaru V, těsně přitisknuté ke stěnám. Elastická deformace u této metody je nulová, vlastnosti kovu neovlivňují úhel ohybu.

Pro získání vysoce kvalitního výsledku je třeba přesně vypočítat ohybovou sílu. Ohybovou sílu hydraulického zkušebního lisu je nejlepší vyzkoušet na krátkém zkušebním vzorku.

Metoda stanovení síly pro ohýbání tlustého plechu

Síly působící při ohýbání tlustého plechu závisí na parametrech, jako je plasticita materiálu a intenzita jeho zpevnění při deformaci. Je také nutné vzít v úvahu směr válcování výchozího obrobku. Na konci válcování je zbytkové napětí podél jeho osy nižší než v opačném směru. To znamená, že ohýbání kovu ve směru vláken sníží riziko zničení obrobku. S ohledem na to musí být ohýbací žebro umístěno tak, aby směr válcování svíral minimální úhel k plechu obrobku.

Pro výpočet síly se musíte rozhodnout pro způsob zpracování tlustého plechu. Obrobek může být v matrici uložen na svěrkách (dorazech), deformace bude buď volná, nebo působením síly, při které se v konečném okamžiku ohybu součást opře o povrch matrice. Volné ohýbání je jednodušší způsob ohýbání obrobků, ale výsledek bude horší než u kalibrovaného ohýbání.

Při mírném zpevnění kovu (například při práci s hliníkovým předvalkem) se používá následující vzorec:

ve kterém σт je mez kluzu kovu před ražením.

Intenzita kalení součásti závisí na úhlu ohybu (více než 45°) a rozměrech průřezu. V tomto případě musíte použít vzorec:

ve kterém b je šířka obrobku.

Pro výpočet technologické síly P pro jednoúhlové volné ohýbání se používá vzorec:

kde Ɛ znamená největší deformaci části obrobku a určuje se takto:

σ_b – mezní hodnota pevnosti kovu.

Při ohýbání s kalibrací se síla vypočítá podle vzorce:

ve kterém F_пр – projekční plocha ohýbaného obrobku;

p_пр – specifická ohybová síla s kalibrací. Tento parametr se liší pro různé kovy:

• u hliníku se pohybuje od 30 do 60 MPa;
• pro nízkouhlíkové oceli – od 75 do 110 MPa;
• pro středně uhlíkové oceli – od 120 do 150 MPa;
• pro mosaz – od 70 do 100 MPa.

Pro správný výběr zařízení pro ohýbání tlustého plechu je nutné k hodnotám získaným ve výpočtech přidat 25–30 % a poté je porovnat s pasovými údaji ohýbacích strojů.

Zařízení pro ohýbání tlustého plechu

K ohýbání silných plechů se používají různé typy zařízení. Nejjednodušší stroje jsou vhodné pro výrobu úhelníků a kanálů. Mezi lisy používané v průmyslových podnicích patří:

• Rotační, ve kterém se ohýbá plech při průchodu mezi speciálními válci. Stroje mohou být mobilní nebo stacionární. Vhodné pro výrobu malých sérií velkých dílů.
• Rotační, ve kterém se ohýbání provádí pomocí ohýbacích nosníků a desek. Ve spodní části stroje je stacionární deska a nahoře otočná deska. Zařízení slouží k práci s malými, tvarově jednoduchými plechovými výrobky.
• Obyčejný hydraulický nebo pneumatický, ve kterém je obrobek ohnut, umístěný mezi matricí a razníkem. Stroje jsou vhodné pro výrobu velkých i malých sérií dílů, pro ohýbání silných plechů. Většina podniků používá hydraulické ohraňovací lisy.

Za nejmodernější je považováno rotační zařízení pro zpracování tlustého plechu. Díky CNC a automatickému provozu nemusí obsluha ručně počítat optimální ohybovou sílu.

Obráběcí stroje s rotujícím paprskem pracují také v automatickém režimu. Obsluha umístí do stroje jeden pozinkovaný nebo běžný plech, který se následně ohýbá podle zadaných parametrů. Malé kovodělné podniky jsou vybaveny takovými stroji.

Fáze ohýbání tlustého kovu

Před zahájením ohýbání tlustého plechu se technologické procesy vyvíjejí v několika fázích:

• analyzovat návrh součásti;
• vypočítat požadované úsilí a práci;
• zvolte standardní velikost požadovaného ohýbacího zařízení;
• připravit výkresy původního obrobku;
• vypočítat deformační přechody;
• vypracovat návrh technologického zařízení.

Než začnete ohýbat silný plech, musíte si prostudovat materiál obrobku, abyste zjistili, zda splňuje požadavky zákazníka. Abyste pochopili, zda je možné lisování podle daných parametrů, musíte věnovat pozornost:

• plasticita materiálu, tj. jeho schopnost ohýbat se bez porušení na požadované parametry (u nízkoplastických kovů a slitin se používá tepelné zpracování a/nebo několik přechodů);
• možnost ohnutí dílu do požadovaného úhlu, poloměru ohybu, při kterém nevznikají trhliny v místě deformace;
• pravděpodobnost deformace součástí složitého tvaru pod vysokým tlakem.

Pokud není možné ohýbat předložený kov podle požadavků zákazníka, dodavatel mu nabízí několik možností řešení problému:

• vyberte kov nebo slitinu s větší tažností;
• předehřejte obrobek;
• zahřejte díl na požadovanou teplotu.

Před ohýbáním tlustého plechu je nutné vypočítat následující parametry: úhel ohybu, poloměr ohybu, úhel odpružení.

Při výpočtu poloměru ohybu se bere v úvahu plasticita kovu, poměr velikosti a rychlosti deformace. Čím tenčí je obrobek, tím menší by měl být poloměr.

Koeficient redukce tloušťky kovu ukazuje, jak moc se díl ztenčí po dokončení ohýbání. Pokud se tento indikátor ukáže jako nepřijatelný, je nutné použít tlustší obrobek.

Minimální poloměr ohybu je ovlivněn plasticitou kovu, jeho tloušťkou a umístěním válcovaných vláken.

Při zpracování kovového výrobku s malým poloměrem ohybu může dojít k deformaci horní vrstvy kovových vláken, což negativně ovlivní kvalitu hotového dílu.

Proto je pro výpočet minimálního poloměru ohybu nutné použít indikátory maximální deformace vnějších prvků obrobku, s přihlédnutím k relativnímu zúžení zpracovávaného kovu.

Pro výpočet zpětného odpružení je nutné určit skutečné úhly zpětného odpružení, přičemž je třeba vzít v úvahu sílu působící na ohyb tlustého plechu.

Silové parametry jsou ovlivněny plasticitou kovu a intenzitou jeho kalení při zpracování. Po dokončení ohýbání se fyzikální vlastnosti kovu mění v závislosti na směru ohýbání.

Aby se snížilo riziko prasklin, měl by být obrobek ohnut podél vláken válcovaného kovu.

Pro přesnější výpočet indikátorů výkonu je nutné vzít v úvahu způsob ohýbání tlustého plechu:

• ohýbáním kovového plechu umístěného mezi svorkami;
• s aplikací síly, kdy se na konci ohýbání obrobek opře o povrch matrice.

První technologie je vhodná pro výrobu jednoduchých dílů, nevyžaduje značnou spotřebu energie a je snadno implementovatelná. Druhý je optimální pro výrobu složitých produktů.

Ohýbání tlustého plechu je možné pro jakékoli slitiny, včetně slitin s legujícími nečistotami ve složení. Technologii nelze použít pouze při práci s křehkými materiály náchylnými k deformaci.

I přes poměrně složitý postup technologie pomáhá získat výrobky požadovaného tvaru bez deformací, ke kterým dochází například při svařování. Aby byl výsledek kvalitní, je důležité najít zkušené specialisty, kteří nejprve vypočítají potřebné parametry ohybu a poté provedou samotný postup.

Ohýbání plechu na CNC ohýbačkách plechu je jednou z nejběžnějších metod zpracování kovů. Pomocí této technologie se vyrábí prostorové díly s trvalými spoji bez svařování dvou nebo více prvků umístěných v různých rovinách. Samotný ohyb je v tomto případě zaoblený roh, jehož poloměr by neměl být menší než přípustná hodnota.

Proč je důležité dodržovat minimální poloměr při ohýbání plechů?

Tabulka 1 ukazuje minimální poloměr ohybu kovu za studena v závislosti na tloušťce plechu a druhu kovu.

Během procesu ohýbání se plech na linii ohybu deformuje tahem na vnější ploše a stlačením na vnitřní straně rohu. Tím se změní struktura krystalové mřížky a v místech přepětí může dojít k její destrukci.

Takové přepětí v důsledku silného ohýbání plechu vede k jeho zlomení podél linie ohybu. Jinými slovy, pro bezpečné ohýbání plechu je nutné zvolit takovou hodnotu poloměru ohybu, aby natažení vně rohu a stlačení uvnitř nevedlo ke kritickému přepětí a kov sám si udržel svou pevnost v ohybu. Tyto hodnoty jsou sestaveny výpočtovými a empirickými (experimentálními) metodami a jsou uvedeny v referenčních tabulkách.

Dodržení minimálního poloměru při ohýbání plechů vede k nutnosti zohlednit jej při volbě délky přířezu plechu. Jinými slovy, pokud potřebujete použít ohýbání k výrobě součásti s kolmými stranami a и b, poté k určení požadované délky obrobku, na množství a и b musíte přidat délku kruhového sektoru vybraného poloměru. Jinak se celkové rozměry hotového dílu budou lišit od konstrukčních.

Délka tohoto sektoru se vypočítá pomocí neutrální čáry. Pokud je vnější strana rohu při ohýbání plechu natažena a vnitřní strana je stlačena, pak někde uvnitř části plechu je čára, podél které nebyl kov stlačen nebo natažen. Vzdálenost od vnitřního povrchu plechu v místě ohybu k neutrální čáře se nazývá K-faktor, který je nutné vzít v úvahu při procesu návrhu součásti, stejně jako v nastavení stroje při ohýbání.

Co určuje hodnotu minimálního poloměru při ohýbání plechu?

• Druh kovu. Každý materiál má své vlastní charakteristiky týkající se tekutosti a křehkosti, tahových a kompresních poměrů, tažnosti a dalších mechanických vlastností. Pro každý konstrukční listový materiál byly vytvořeny referenční tabulky pro stanovení minimálního poloměru ohybu.
• Tloušťka plechu. Na tomto parametru závisí K-faktor a samotný poloměr ohybu kovu. V referenčních tabulkách je spolu s typem plechového materiálu uvedena i jeho tloušťka, vůči které se určuje minimální poloměr ohybu.
• Úhel ohybu. Toto je další důležitý parametr, který je třeba vzít v úvahu při určování minimálního poloměru ohybu plechu pomocí referenčních tabulek. Velikost napětí na tahové a tlakové straně přímo závisí na úhlu ohybu.
• Směr ohybové linie vzhledem k vláknům válcovaného plechu. Plech má ve své struktuře válcovaná vlákna – rovnoběžné linie vznikající při průchodu obrobku válcovací stolicí. Ovlivňují mechanické vlastnosti kovu a jeho schopnost odolávat tahovému a tlakovému zatížení. Pokud se ohýbání provádí rovnoběžně s vlákny, bude minimální poloměr menší, pokud je ohyb kolmý, bude větší.

Hodnotu rádiusu navíc ovlivňuje i kvalita plechu, přítomnost otřepů, žíhání, kalení za studena atp.