5.2.7. Гибка листового материала

Гибка – одна из наиболее распространённых формообразующих операций холодной штамповки, позволяющая изменять кривизну заготовки практически без изменения её линейных размеров. . Схема гибки листовой заготовки с помощью

а б

Рис.5.42

пуансона (2)) и матрицы (3) приведена на рис.5.42(а). Гибка листового материала осуществляется в результате упругопластической деформации, причём процесс этот на разных сторонах изгибаемой заготовки протекает неравномерно. При деформации внутренние слои испытывают сжимающие, а внешние – растягивающие усилия Рис.5.42(б).

Если толщина заготовки S соизмерима с шириной В, то её сечение искажается.. Происходит утонение материала (пунктирная линия), уширение В₁ с внутренней стороны в поперечном направлении и сужение В₂ с наружной стороны с образованием поперечной кривизны R_п. Если по условиям эксплуатации выпучивание сторон недопустимо, необходимо предусматривать механическую обработку поверхностей. Утонение материала сопровождается смещением нейтрального слоя в сторону сжатых волокон. На практике радиус кривизны нейтрального слоя при изгибе прямоугольных заготовок определяется по формуле

(5.10)

где r – внутренний радиус гибки; k – коэффициент, определяющий расстояние нейтрального слоя от внутреннего радиуса изгиба. Знание положения нейтрального слоя позволяет правильно рассчитать размеры листовой заготовки. Значение коэффициента х для гибки на 90⁰ для сталей и алюминиевых сплавов приведены в таблице 5.6. В процессе гибки происходит деформация металла, величина которой зависит от радиуса . Если величина деформации превысит допустимое значение, может произойти образование микротрещин и разрушение заготовки

Таблица 5.6

Сталь10,20				Алюминиевые сплавы
r/S	x	r/S	x	r/S	x
0,5	0,38	4	0,447	0,5	0,25
0,8	0,408	5	0,48	0,8	0,3
1	0,42	7	0,49	1	0,35
1,5	0,44	10	0,5	5	0,43
2	0,45			12	0,5
3	0,47

Для исключения разрушения заготовки должна быть ограничена минимальная

величина радиуса R_min, которая зависит от физико-механических свойств материала и расположения линий гибки и определяется по формуле

R_min = kS (5.11)

Значения коэффициента k, учитывающего пластические свойства материала при гибке на 90⁰ приведены в таблице 5.7..

В процессе проектирования деталей из листового материала конструктор должен оценить рациональность её изготовления, и в частности определить коэффициент использования материала (КИМ). Выполнение данной задачи может быть достигнуто при расчёте листовой заготовки, из которой будет изготовлена деталь. Таблица 5.7

где k – коэффициент, учитывающий пластические свойства материала; S – толщина заготовки. Материал	В отожженном состоянии		В наклёпанном состоянии		Относительное удлинение ,%
	Значение коэффициента k = Rmin S
	Поперёк волокна	Вдоль волокна	Поперёк волокна	Вдоль волокна
1	2	3	4	5	6
Алюминий	0	0,3	0,3	0,8	20-28
Латунь Л68	0	0,3	0,4	0,8	25
Сталь 05, 08 КП	0	0,3	0,2	0,5	35
Стали о8,10, Ст1	0	0,4	0,4	0,8	31-33
15-20, Ст3	0,1	0,5	0,5	1,0	25-27
25-30, Ст-4	0,2	0,6	0,6	1,2	21-23
35-40, Ст5	0,3	0,8	0,8	1,5	19-20
45-50, Ст-6	0,5	1,0	1,0	1,7	14-16
Нержавеющая сталь Х18Н9Т	1,0	2,0	3,0	4,0	40
Дюралюминий
Твёрдый	1,0	1,5	1,5	2,5	15
Мягкий	2,0	3	3,0	4,0	12
АМГ5М	1,3	1,8	2,0	3,0	12-15
Алюминиевые сплавы	0,5	1,0	1,5	2,2
Титановые сплавы
ВТ1	1,5	2,0	3,0	4,0	25-30
ВТ5	3	4,0	5,0	6,0	15

Размер и форма заготовки определяется по рабочему чертежу детали. Поскольку при гибке толщина материала изменяется мало, размеры развёрток определяют из равенства площадей сечений детали и развёртки. Для расчёта размеров развёртки (рис.5.43) необходимо: определить положение нейтральной линии; разбить контур детали на прямолинейные и криволинейные участки; просуммировать длины этих отрезков.

Тогда для детали, получаемой гибкой, длина развёртки может быть определена из формулы

(5.12)

Где -сумма длин прямолинейных участков; - сумма длин криволинейных участков детали по нейтральной линии сечения.

Рис.5.43 Рис.5.44

Иногда, для упрощения расчётов величину х в формуле принимают равной 0,5.

Когда гибку ведут до соприкосновения сторон (рис.5.44), длину заготовки рассчитывают по формуле

L = l₁ + l₂ – 0.43S (5.13)

Д ля деталей коробчатой формы с прямыми или наклонными бортами, изготовляемых гибкой, расчёт заготовки ведётся аналогично. При построении развёртки нужно учитывать особенности сопряжения стенок в углах . Для того чтобы в углах не возникало дополнительных напряжений или разрывов материала, обеспечивалось прилегание кромок отогнутых стенок друг к другу, необходимо в заготовке делать вырезы (рис.5.45).

Рис.5.45

В зависимости от угла отбортовки вырезается сектор с углом при вершине, равным углу отгиба стенок. Вершина угла совмещается с центром отверстия, расположенным на биссектрисе угла. Радиус отверстия r 0,35 l, где l – ширина зоны гибки листового материала по нейтральному слою.

Для обеспечения герметичности и увеличения жёсткости кромки короба, в местах их стыка, сваривают.