Vážení kolegovia inžinieri vo výrobe, ak nemáte vo svojej dielni k dispozícii ohraňovací lis a stále potrebujete presne tvarovať plech, táto príručka pokrýva spoľahlivé alternatívy. Plech tvárnenie zohráva ústrednú úlohu v odvetviach, ako sú vozidlá, lietadlá a zákazková výroba. Menšie prevádzky alebo opravy na mieste často nemajú ťažké vybavenie, čo robí tieto stratégie bez brzdenia nevyhnutnými. Znižujú náklady, zvyšujú prispôsobivosť a efektívne zvládajú jedinečné úlohy.
Ohýbanie je technologická operácia, pri ktorej dochádza k trvalej deformácii materiálu v požadovanom smere a tvare. Vhodným využitím sily a ohybového momentu sa dosiahne požadovaná zmena tvaru bez podstatnej zmeny základného prierezu ohýbaného materiálu. Materiál na vonkajšej strane sa naťahuje a na vnútornej strane stláča. Ohýbanie môže byť jednoduché alebo môže pozostávať z jednotlivých krokov a kombinácií ohybov v tvare písmena V a U. Väčšinou sa ohýba za studena, v prípade hrubých materiálov sa ohýba za tepla.
Tento článok sa bude zaoberať významom ohýbania plechu, ako sa to robí a jeho úlohou v procesoch výroby plechu. Obsahuje tiež niekoľko užitočných ohýbacích tipov na ohýbanie oceľových plechov.
Čo znamená ohýbanie plechu?
Proces ohýbania alebo tvarovania plechov na vytvorenie produktu so špecifickou geometriou sa nazýva ohýbanie kovov. Pomocou ohýbačky plechu sa na obrobok pôsobí silou, aby sa zmenila jeho geometria a vytvoril sa požadovaný tvar. Vykonávanie postupu ohýbania plechu nie je také jednoduché, ako sa zdá; mnohé požiadavky zahŕňajú kontrolu materiálu produktu, výpočet k-faktora, určenie tvaru kovu a mnohé ďalšie. Kov je obzvlášť jedinečný pri operáciách ohýbania kvôli svojej kujnosti.
Pochopenie vlastností plechov pre ohýbanie bez brzdenia
Pre efektívne ohýbanie bez brzdenia sa zamerajte na vlastnosti kovu: typ, hrúbku a smer valcovania. Oceľ ponúka odolnosť, ale má tendenciu sa viac odrážať ako mäkší hliník. Napríklad nehrdzavejúca oceľ dobre odoláva hrdzi, a preto je vhodná na výrobu súčiastok kuchynských strojov. V situáciách bez brzdenia je však potrebné zvládnuť jej spätný ráz, ktorý môže zmeniť uhly o niekoľko stupňov.
Hliník sa ľahko ohýba, ale pri prílišnom zatlačení riskuje prasknutie - predstavte si tvarovanie ocele 6061 pre konštrukcie bicyklov v domácej dielni. Smer valcovania ovplyvňuje výsledky; jeho dodržiavanie znižuje riziko zlomenia. V prípade medi v krytoch vodičov prispôsobenie ohybu vláknam zachováva elektrický tok. Hrúbka je kľúčová - tenšie kusy s hrúbkou menšou ako niekoľko milimetrov lepšie znášajú ručné metódy, hrubšie kusy do štvrť palca môžu vyžadovať zahrievanie alebo opakované prechody.
Bežné predmety naprieč technikami: svorky na stôl, úderníky, spojovacie prvky a občas aj plamene. Uprednostnite ochranu - rukavice a štíty, pretože rezné rany sú ostré. Najlepšie výsledky dosiahnete vtedy, keď je plech stabilne uchytený - či už v zveráku, medzi dve drevené hranoly alebo k pevnej hranej doske. Pri ručnom ohýbaní sa vždy snažte pracovať pomaly a s rovnomerným tlakom, aby ste predišli prasknutiu či zvlneniu plechu.
Metódy ohýbania plechu
Na ohýbanie plechu sú k dispozícii rôzne stroje. Najpopulárnejším typom zariadenia, ktoré sa zvyčajne nachádza v malých strojárňach, je ohraňovací lis. Dá sa ovládať manuálne alebo pomocou počítačového numerického riadenia (CNC) a hydraulického systému. Oba stroje fungujú na rovnakých princípoch, ale skúsenosti operátora sa líšia. Nižšie sú uvedené štandardné metódy ohýbania plechu:
1. Techniky manuálneho ohýbania s použitím základných nástrojov
Začnite s jednoduchým tvarovaním bez brzdenia pomocou zariadenia, ktoré máte pravdepodobne poruke. Ideálne pre malé série alebo keď presnosť umožňuje určitú voľnosť. Domáce ohýbanie plechu zvládnete aj bez profesionálnej ohýbačky - postačí šikovnosť a pár bežných pomôcok. Ako provizórnu ohýbačku môžete použiť dva drevené hranoly, ktoré vytvoria pevnú hranu na ohyb. Menšie kusy plechu sa dajú jednoducho tvarovať pomocou zveráka a klieští, pri dlhších ohyboch pomôže kovová lišta pevne priskrutkovaná k pracovnej doske. Na finálne dotvarovanie ohybu je ideálne gumené kladivo, ktoré nepoškodí povrch plechu a rozloží tlak rovnomerne.
Metóda kladiva a zveráka
Upevnite kus v svorke v mieste prehybu a potom jemne udrite mäkkým kladivom, aby ste vytvarovali krivku. Toto pripomína základné nastavenie raznice, ale zjednodušené. Napríklad, pri zostavovaní krytu pre obvody, z ocele strednej hrúbky nakreslite čiaru, zarovnajte ju s okrajmi svorky a narežte závit od stredu ku koncom. Tým sa zabráni krúteniu - ktoré sa vyskytuje pri zostavovaní osobných počítačov pre kryty na mieru, čím sa dosiahnu čisté pravé uhly.
- Výhody: Nízke náklady, minimálna inštalácia.
- Nevýhody: Vyžaduje si to úsilie, existuje riziko nerovností.
Technika upínania a blokovania
Ako podkladové formy použite drevené alebo oceľové bloky. Plech poukladajte vo vrstvách, pevne ho upevnite a ohnite cez okraj. Napríklad pri výrobe skladovacích regálov, v prípade základných oceľových jednotiek v skladovacích priestoroch vytvarujte bloky do potrebnej krivky, upevnite kov a vytvarujte ich pomocou páky. Výsledkom sú rovnomerné oblúky bez preliačin - typické pri výrobe svietidiel.
Bodovanie a skladanie
Čiaru vyleptajte čepeľou alebo nástrojom na okraje a potom ju prehnite ručne alebo pomocou úchytov. Vhodné pre jemné hrúbky. Napríklad, pri výrobe reklamných nápisov, plytké leptanie zabraňuje pretrhnutiu. Záhyby na dotyk - používajú sa v reklamných outfitoch na rýchle vyskúšanie.
2. Metódy ohýbania s pomocou tepla
V odvážnejších prípadoch teplo zmäkčí materiál, čo napomáha procesu. Niektoré kovy sú pri násilnom ohýbaní náchylné na zlomenie alebo prasknutie. Takéto kovy vyžadujú skôr teplo ako silu, aby sa dosiahol požadovaný ohyb plechu. Čo sa týka ohýbania teplom, používajú sa dva odborné výrazy: tvárnenie za tepla a žíhanie. Žíhanie zmäkčuje kov, čím sa stáva tvárnejším. Ohýbanie za horúca je jednoducho zahrievanie kovu, kým nezčervená, a potom použitie sily na jeho ohýbanie. Tieto techniky výrazne znižujú pravdepodobnosť rozbitia a prasknutia kovu.
Ohýbanie horákom
Na zónu aplikujte plynový plameň a potom ju vytvarujte pomocou pomôcok. Napríklad, titán opatrne zahrievajte, aby ste sa vyhli jeho oslabeniu, tvarujte ho na kryty. Dôraz v štúdiách na tepelné limity na ochranu vnútornej štruktúry. Pozor: Zabezpečte prúdenie vzduchu proti výparom.
Tvárnenie za tepla pomocou matríc
Vytvorte základné teplé formy z dreva alebo zliatiny, zohrejte kus a stlačte ho. Napríklad, teplý hliník, forma medzi drevom pre klenuté kryty - štandard na staveniskách rekonštrukcií. Údaje ukazujú polovičné zníženie potrebného úsilia.
3. Pokročilé techniky bez brzdenia
Pre presnejšiu kontrolu zvážte prepracovanejšie možnosti z výskumných prác.
Inkrementálne tvárnenie plechov (ISF)
Pomocou obrábacieho stroja alebo ramena upravte plech bod po bode. Napríklad, vyfrézujte zaoblený koniec na tvarovanie hliníka kúsok po kúsku, pre rôzne zákruty bez použitia vlastných dielov. V dokumentoch sa poukazuje na prispôsobivosť ISF pre obmedzené množstvo.
Laserové ohýbanie
Nasmerujte lúč pozdĺž dráhy tepelných rozdielov, čím vyvoláte prehyb. Napríklad, tvar nosníka z jemnej ocele pre doskové zápalky. Schopnosť rýchlo a presne ohýbať extrémne hrubé plechy je len jednou z mnohých výhod tejto techniky ohýbania. Okrem toho umožňuje vytváranie ohybov s extrémne ostrými uhlami bez rizika prasknutia alebo deformácie plechu.
Princíp čistenia laserom - Ako funguje laserové čistenie?
Tvarovanie gumových podložiek
Pomocou flexibilnej výplne zatlačte plech do formy. Napríklad, vytvarujte hliník na výčnelok pomocou sily podložky. Všestranné pre rôzne formy.
4. Metódy ohýbania na ohraňovacích lisoch
Ohraňovací lis je nevyhnutný na výrobu konštrukcií zahŕňajúcich opracovanie plechu. Kovový plech sa ohýba razením do požadovaného tvaru proti raznici. S týmto strojom môžete ohýbať plechy až do hrúbky 20 mm. Mechanické a hydraulické ohraňovacie lisy sú dva typy ohraňovacích lisov.
- Ohýbanie rotačného ťahu: Proces ohýbania rotačným ťahaním zahŕňa upnutie plechu na otočnú matricu a ťahanie kovu okolo matrice, aby sa vytvoril tvar, ktorého polomer zodpovedá požadovanému polomeru ohybu. Pri tejto technike sa často používa vnútorný podporný tŕň, aby sa ohnutý plech nekrčil.
- Ohýbanie valcov: Plech je možné ohýbať do zvitkov, rúrok, kužeľov alebo zakrivených tvarov pomocou techniky ohýbania zvitkov. V tomto špeciálnom procese tvárnenia plechu sa používajú súpravy valcov na podávanie a ohýbanie kovového materiálu do požadovaného zakrivenia.
- Spodok (Bottoming): Variácia ohýbania v tvare V známa ako „spodné ohýbanie“ alebo „spodné ohýbanie“ tiež rieši problém s pružinou. Po ohnutí to znamená vyvinutie dodatočnej sily cez hrot razidla na deformáciu plechu v oblasti ohybu.
- Ohýbanie vzduchom (Air Bending): Podobne ako pri technike ohýbania do V, aj pri ohýbaní vzduchom sa na ohýbanie plechu používa razník a matrica v tvare V. Dierovač v technike vzduchového ohýbania, na rozdiel od tradičnej metódy ohýbania v tvare V, nevtláča plech na dno dutiny.
- Ohýbanie utierok (Wipe Bending): Technika ohýbania stieraním využíva prítlačnú podložku na pridržiavanie plechu proti utierkovej matrici. Okraj listu, ktorý vyčnieva za matricu a prítlačnú podložku, je potom razníkom nútený ohnúť sa cez koniec matrice.
- V-ohýbanie: Najpopulárnejšou technikou ohýbania plechu je V-ohýbanie. Metóda v-ohýbania, ako už názov napovedá, používa razidlo a matricu v tvare V na ohýbanie kovu v požadovaných uhloch.
Faktory ovplyvňujúce ohýbanie plechu
Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú ohýbanie, najmä polomer zaoblenia hornej matrice, materiál, hrúbka materiálu, nižšia pevnosť matrice, veľkosť spodného ústia matrice atď. Aby sa splnili potreby produktu a zároveň sa zabezpečilo bezpečné používanie ohýbacieho stroja, výrobcovia štandardizovali matrice ohýbacích nožov.
Hrúbka plechu
Hrúbka plechu výrazne určuje, aký postup pri ohýbaní zvoliť - čím je materiál masívnejší, tým viac sily a presnejšej techniky si vyžaduje. Tenšie plechy (0,3 - 0,8 mm) sa ohýbajú veľmi jednoducho, často stačí pevná rovná hrana a mierny, rovnomerný tlak rukou. Pri plechoch hrúbky 1 - 2 mm je už potrebné silnejšie pritlačenie a ideálne použitie zveráka spolu s gumeným kladivom, ktoré pomáha vytvoriť čistý a rovný ohyb. Plechy nad 2 mm sú podstatne tvrdšie a odporúča sa ohýbanie pomocou ohýbacích líšt alebo strojových ohýbačiek, aby sa predišlo praskaniu či nežiadúcemu zvlneniu. Nech už pracujete s akoukoľvek hrúbkou, vždy platí zásada: čím hrubší plech, tým väčší rádius ohybu.
Materiály vhodné na ohýbanie
Základný materiál musí mať dostatočnú ťažnosť pre ohyb. Ohýbačka nedokáže ohýbať elasticko-plastový materiál. Ak sa o to pokúsite, môže to aj poškodiť váš stroj. Pri výbere materiálov na ohýbanie plechov vo výrobnom procese je potrebné venovať osobitnú pozornosť. Poďme sa pozrieť na niektoré z najlepších materiálov na ohýbanie a tvarovanie plechov:
- Meď: Najsilnejší antikorózny materiál je zároveň najlacnejší. Meď sa používa na výrobu vysoko presného ohýbania plechov.
- Nerezová oceľ: Keď výsledný produkt vyžaduje robustnosť a väčšiu pevnosť kovu, nehrdzavejúca oceľ je prvý materiál, ktorý ma napadne.
- Titán: Titán je odolný voči korózii a vysoko pevný materiál, ktorý je ideálny pre techniky ohýbania plechov.
- Hliník: Hliník sa bežne vyskytuje v ľahkých aplikáciách. Ohýbanie hliníkového materiálu si vyžaduje špeciálnu starostlivosť, aby nedošlo k zrúteniu alebo prasknutiu v rohoch.
- Uhlíková oceľ: Uhlíková oceľ je jedným z najuniverzálnejších a najodolnejších materiálov na výrobu plechov. Keďže je tento materiál recyklovateľný, prispeje aj k zníženiu uhlíkovej stopy.
K-faktor a prídavok na ohyb
Pri ohýbaní na ohraňovacom lise sa vnútorná časť plechu stlačí, zatiaľ čo vonkajšia sa vysunie. To znamená, že existuje časť listu, kde vlákna nie sú ani stlačené, ani predĺžené. Túto časť nazývame „neutrálna os“. Vzdialenosť od vnútornej strany ohybu k neutrálnej osi je to, čo nazývame K faktor. Táto hodnota prichádza s materiálom, ktorý kupujeme, a nie je možné ju zmeniť. Táto hodnota je vyjadrená v zlomkoch. Čím menší je faktor K, tým bližšie bude neutrálna os k vnútornému polomeru plechu.
Prídavok na ohyb je vlastnosť kovu, ktorá určuje, ako ľahko sa dá ohnúť. Odporúčame vám vykonať výpočty prídavkov na ohyb, aby ste určili dĺžku plechu potrebnú na vytvorenie špecifického uhla a polomeru ohybu. Zváženie prídavku na ohyb a ohybovej sily počas výrobného procesu vám pomôže dosiahnuť úhľadnejší výsledok produktu. Pomôže vám tiež pri výrobe presne splošteného výrobného modelu.
Vzorec prídavku na ohyb (BA) pre ohyby do 90°:
BA = (π/2) * (iR + K * S) - 2 * iR
Vzorec prídavku na ohyb (BA) pre ohyby od 91° do 165°:
BA = (π * Β / 180) * (iR + K * S)
- iR = vnútorný polomer
- S = hrúbka
- Β = uhol
- Π = 3,14159265…
- K = K faktor
Odraz (Springback)
Po odľahčení ohýbacej sily sa materiál vráti o určitý uhol. Tento uhol sa nazýva uhol odpruženia a je nutné s ním pri ohýbaní počítať. Znamená to, že ohýbaný materiál sa na dosiahnutie požadovaného rozmeru musí prehnúť viac o uhol odpruženia. Tento uhol je závislý od vlastností samotného materiálu.
Ak má váš dizajn funkcie, ktoré sa spoliehajú na tesné uhly ohybu alebo na presné umiestnenie, komunikujte s výrobcom. Niekedy sa ako defekt považuje aj to, keď je konečný uhol vypnutý v dôsledku nedostatočného alebo nadmerného kompenzácie Springback. Napríklad ste chceli 90 stupňov, ale časť vyšla na 95 stupňov, pretože materiál pramení späť viac, ako sa očakávalo.
Výzvy a riešenia v ohýbaní bez brzdenia
Pri ohýbaní plechov sa môžu objaviť rôzne problémy, pre ktoré existujú osvedčené riešenia:
- Odraz: Protiútok dodatočným uhlom alebo zmäkčením. Výrobcovia motocyklov upravujú odraz hliníka pomocou testovaných ofsetov.
- Rozštiepenie/prasknutie: Použite pomôcky pri šmyku alebo teplo. Snáď najzávažnejšou defektom je, že trhlina sa môže objaviť pozdĺž vonkajšieho polomeru ohybu, ak je materiál prehnaný. Praskliny sú často spôsobené polomerom ohybu príliš malý pre materiál/hrúbku alebo nesprávny smer zŕn (ohýbanie sa s obilím).
- Deformácia z nerovnomerného odtlačenia: Rozloženie zaťaženia. Vnútri ohybu je pod kompresiou, a ak materiál nemá kam ísť, môže sa spustiť alebo vrások, najmä na zákrutách okolo 90 stupňov alebo v ťažných, hrubých materiáloch.
- Príliš krátke ohýbané rameno: Ak je ohýbané rameno príliš krátke, jedna strana plechového dielu nebude položená na ohýbacom nástroji. Kovový dielec tým pádom nie je možné vyrobiť. Riešenie: Rameno musí byť predĺžené alebo musia byť posunuté ohyby v tvare Z ohybu.
- Kolízie s nástrojom: Účkové profily alebo krabice s príliš dlhými bočnicami voči základni, niekedy nie je možné vyrobiť. Bočnice komponentu kolidujú pri ohýbaní s nástrojom alebo pri väčších konštrukciách s ohýbacím strojom. Existujú špeciálne nástroje, s ktorými sa dajú vyrobiť bočnice o niečo dlhšie. Riešenie: Ak je to možné, skráťte rameno profilu, stačí, ak skrátite iba jedno. Ak je dlhšie rameno ohýbané ako prvé, nekoliduje s nástrojom pri ohýbaní.
Aplikácie ohýbaného plechu
V kovospracujúcom priemysle je jedným z najdôležitejších procesov ohýbanie plechov. Napríklad, keďže automobilky experimentujú s rôznymi formami, aby našli ideálny automobilový komponent, ktorý dopĺňa ich dizajn, táto fáza je kľúčová. Pomocou tohto procesu na priemyselnej úrovni je možné vyrábať veľké časti motora. Dokáže však vyrobiť aj malé súčiastky, ktorými nahradí opotrebované súčasti motora. Všetky metódy ohýbania plechu berú do úvahy štandardné postupy na zabezpečenie presnosti počas celého výrobného procesu, aj keď sú zahrnuté mnohé procesy.
Ohnuté súčiastky a výrobky sú v dnešnej dobe na trhu veľmi rozšírené. Nachádzajú sa takmer všade okolo nás, či už samostatne alebo v hotových celkoch a výrobkoch. Vďaka vývoju ohýbania nastal obrovský rozvoj, došlo k nárastu efektívnosti, zníženiu výrobných nákladov, zjednodušeniu pracovných postupov.
tags: #skratenie #plechu #priohbani