Przewodnik po gięciu blach: proces, narzędzia i wskazówki projektowe

1.0Czym jest gięcie blach?

Rola gięcia w rozwoju produktu

Gięcie blach oferuje inżynierom, projektantom i producentom znaczną elastyczność w tworzeniu złożonych geometrii z pojedynczego elementu metalowego, często bez konieczności montażu wtórnego. Takie podejście oferuje kilka kluczowych zalet:

• Zmniejsza potrzebę spawania i stosowania elementów złącznych
• Zwiększa wytrzymałość konstrukcyjną i spójność części
• Obniża koszty montażu i pracy ręcznej
• Uproszczenie produkcji poprzez minimalizację użycia skomplikowanych narzędzi

Gięcie jest powszechnie łączone z innymi procesami, takimi jak cięcie laserowe, co pozwala na stworzenie wydajnego rozwiązania dla produkcji nisko- i średnioseryjnej. Jest to szczególnie przydatne w zastosowaniach wymagających szybkiej realizacji i iteracji projektu w wielu wariantach produktu.

2.0Podstawy gięcia metali

Gięcie metalu to proces formowania, w którym siła jest przykładana wzdłuż prostej osi, aby odkształcić plastycznie płaski arkusz do określonego kąta lub kształtu. Jest to powszechnie stosowana metoda w obróbce blach do produkcji elementów o określonej geometrii.

Definicja: Gięcie metalu polega na nadawaniu płaskiemu arkuszowi wzdłuż linii gięcia pożądanego kształtu lub profilu. Podczas tego procesu materiał poddawany jest ściskaniu po stronie wewnętrznej i rozciąganiu po stronie zewnętrznej.

Zmiany w strukturze ziarna: Podczas gięcia wewnętrzna struktura ziaren metalu ulega przegrupowaniu. To przegrupowanie może wpływać na właściwości mechaniczne, potencjalnie prowadząc do miejscowego umocnienia zgniotowego lub zmniejszenia ciągliwości.

Kierunek włókien ma znaczenie: Podobnie jak drewno, metal ma strukturę słojów, która wynika z procesu obróbki.

• Pochylenie się równoległy do ziarna zwiększa ryzyko pękania.
• Pochylenie się pionowo do włókien, co zapewnia większą elastyczność i wytrzymałość.
• Wybór prawidłowego kierunku gięcia jest kluczowy dla zachowania integralności i wydajności części

Zagadnienia dotyczące promienia gięcia:

• Zbyt mały promień gięcia może spowodować pęknięcia lub trwałe uszkodzenie materiału.
• Zbyt duży promień może uniemożliwić uzyskanie pożądanego kąta lub wymiarów części.
• Optymalny minimalny promień gięcia zależy od takich czynników, jak grubość materiału, jego twardość i zastosowanie.

3.0Kluczowe zagadnienia projektowe dotyczące gięcia blach

Projektując elementy z blachy do procesów produkcyjnych, takich jak cięcie laserowe i gięcie CNC, ważne jest, aby uwzględnić charakterystykę i ograniczenia gięcia już na wczesnym etapie. Poniżej przedstawiono niektóre z najważniejszych czynników wpływających na jakość, wykonalność i wydajność gięcia blachy. Aby uzyskać bardziej szczegółowe wskazówki, zapoznaj się z naszą stroną. Przewodnik projektowania blach.

3.1Promień gięcia

Podczas gięcia zewnętrzna powierzchnia materiału jest rozciągana, a wewnętrzna ściskana, co powoduje powstanie zakrzywionej strefy przejściowej. Promień gięcia odnosi się do promienia krzywizny po wewnętrznej stronie gięcia.

Promień gięcia zależy od rodzaju materiału, stanu odpuszczenia (np. wyżarzane lub nie) i geometrii narzędzia.

Wskazówka projektowa: Zastosuj jednakowy promień gięcia we wszystkich zagięciach danej części, aby uprościć konfigurację narzędzi, zmniejszyć liczbę zmian i obniżyć koszty produkcji.

3.2Długość gięcia

Długość gięcia zależy od geometrii części, jednak nie może przekraczać maksymalnej szerokości formowania prasy krawędziowej.

Typowe ograniczenia: Większość pras krawędziowych CNC jest zoptymalizowana do gięcia na długość do 2 metrów.

Wskazówka projektowa: W przypadku dłuższych części należy skonsultować się z producentem, aby potwierdzić wykonalność i możliwości.

3.3Prześwit zakrętu

Niewielkie odstępy pomiędzy sąsiadującymi zagięciami mogą powodować kolizję narzędzi, zwłaszcza w przypadku profili w kształcie litery U lub części z długimi nogami podporowymi.

Rozwiązania tymczasowe: Należy rozważyć zastosowanie narzędzi o dużym odsunięciu lub przeprojektowanie części w celu uwzględnienia zespołów spawanych lub skręcanych, w przypadku których pojedyncza operacja gięcia nie jest możliwa.

3.4Odległość od otworu do zagięcia

Gięcie powoduje koncentrację naprężeń w pobliżu linii gięcia. Jeśli elementy takie jak otwory lub szczeliny zostaną umieszczone zbyt blisko gięcia, mogą pęknąć lub się odkształcić.

Praktyczna zasada: Zachowaj minimalną odległość między otworem a zagięciem wynoszącą co najmniej 2,5 × grubość materiału + promień gięcia.

3.6Tolerancje gięcia

Wszystkie operacje gięcia z natury obejmują tolerancje wymiarowe, na które wpływają grubość materiału, klasa tolerancji i precyzja maszyny.

Idealne kąty 90° lub ostre zagięcia bez promieni są zazwyczaj nieosiągalne w standardowym procesie formowania blach.

3.7Wymagania dotyczące siły zginania

Wymagana siła nacisku (tonaż) zależy od kilku czynników:

• Promień gięcia (mniejszy promień → większa siła)
• Rodzaj materiału i wytrzymałość na rozciąganie
• Grubość blachy
• Długość gięcia

Jeżeli pewne zagięcia wymagają dużego nacisku, konieczne jest wcześniejsze sprawdzenie nośności prasy krawędziowej.

3.8Strefa wpływu ciepła (HAZ)

Procesy takie jak cięcie laserowe lub plazmowe generują strefę wpływu ciepła w pobliżu krawędzi cięcia. Może to prowadzić do:

• Nierównomierne zginanie spowodowane utwardzaniem materiału
• Mikropęknięcia w pobliżu otworów lub krawędzi

W przypadku stosowania cięcia laserowego należy unikać umieszczania precyzyjnych zagięć zbyt blisko strefy wpływu ciepła, aby zapewnić jednolitą jakość formowania.

Wytyczne dotyczące minimalnej odległości dla obiektów w pobliżu zakrętów

Aby uniknąć deformacji lub defektów podczas gięcia, niektóre elementy powinny być umieszczone w bezpiecznej, minimalnej odległości od linii gięcia. Poniższa tabela zawiera zalecane wzory odstępów oparte na najlepszych praktykach branżowych:

4.0Główne rodzaje gięcia metalu

Procesy gięcia metali różnią się pod względem metody, charakterystyki formowania i zakresu zastosowania. Każdy ma swoje zalety i wady, w zależności od geometrii elementu, rodzaju materiału, precyzji i wielkości produkcji.

4.4Składanie

Arkusz jest zaciskany i składany za pomocą belki poruszającej się w górę lub w dół.

• Zalety:Idealny do dużych paneli, minimalne uszkodzenie powierzchni.
• Aplikacje:Obudowy, kanały HVAC, części wielkoformatowe.

4.6Jogging (zginanie w przód)

Do tworzenia profili w kształcie litery Z lub przesuniętych stosuje się metodę krok po kroku.

• Zalety:Elastyczny, nadaje się do długich części lub wzmocnień.
• Ograniczenia:Potencjalne zużycie powierzchni.
• Aplikacje:Łączniki, usztywnienia, szyny prowadzące.

5.0Kluczowa terminologia i parametry geometryczne w gięciu

Aby zapewnić spójność w projektowaniu, symulacji i produkcji, w gięciu metali powszechnie stosuje się kilka standardowych terminów i parametrów. Poniżej przedstawiono najważniejsze definicje:

6.0Kluczowe terminy dotyczące gięcia i parametry geometryczne

7.0Porównanie ciągliwości metali powszechnych i zalecenia dotyczące gięcia

Uwagi:

• W przypadku skomplikowanych zagięć należy nadać priorytet aluminium 5052, stal niskowęglowa, Lub miedź.
• W przypadku stopów twardych (np. 6061, brąz, stal sprężynowa) wyżarzanie lub podgrzewanie wstępne jest kluczem do uniknięcia pęknięć.
• W przypadku materiałów takich jak tytan, stal nierdzewna, I mosiądz wysokocynkowy, gięcie próbne Lub Symulacja MES Zaleca się ocenę ryzyka wystąpienia sprężynowania i pęknięć.

Polecana lektura: Czym jest blacha walcowana na gorąco (HRC)?

8.0Typowe wyzwania w gięciu metali i rozwiązania

9.0Rodzaje giętarek do blachy

Giętarki to specjalistyczne urządzenia do precyzyjnego gięcia blach za pomocą stempli i matryc. Pomimo swojej prostoty, utrzymanie dokładności kąta, powtarzalności i integralności materiału jest trudne. Giętarki klasyfikuje się głównie według rodzaju napędu i sterowania w następujący sposób:

• Prasa krawędziowa mechaniczna:  Wykorzystuje siłownik napędzany kołem zamachowym i przekładnię mechaniczną do wykonywania ruchów gięcia.
  Zalety i funkcje:
  Duża prędkość, odpowiednia do zastosowań o dużej liczbie cykli; duża sztywność mechaniczna gwarantuje dobrą powtarzalność; nieodpowiednia do gięcia w powietrzu lub zadań związanych z precyzyjną kontrolą; niższe bezpieczeństwo i elastyczność w porównaniu z nowoczesnymi maszynami.
• Pneumatyczna prasa krawędziowa:Wykorzystuje sprężone powietrze do napędzania tłoków, generując siłę skierowaną w dół, nadaje się do cienkich arkuszy i małych części.
  Zalety i funkcje:
  Łatwy w obsłudze i ekonomiczny; najlepszy do produkcji małotonażowej i małoseryjnej; odpowiedni do ograniczonej przestrzeni lub niskiego zapotrzebowania na energię.
• Prasa krawędziowa hydrauliczna:  Wykorzystuje układy hydrauliczne do napędzania siłownika, co zapewnia większe i bardziej stabilne siły gięcia.
  Zalety i funkcje:
  Precyzyjnie kontrolowane ciśnienie i skok; odpowiednie do metali grubych lub o dużej wytrzymałości; możliwość integracji z CNC w przypadku skomplikowanych zadań gięcia; szeroko stosowane w zastosowaniach wymagających wysokiej precyzji.
• Prasa krawędziowa CNC: Najbardziej zaawansowana maszyna do gięcia, łącząca technologie hydrauliczne, serwo, elektryczne i komputerowe.
  Zalety i funkcje:
  Wysoce zautomatyzowane, z programowo sterowanymi sekwencjami wielokrotnego gięcia; wyposażone w kompensację kąta i korektę sprężynowania dla uzyskania powtarzalnych rezultatów; idealne do elastycznej produkcji z wieloma typami produktów i małymi partiami.

10.0Zalety gięcia blachy CNC

Spośród wszystkich technik obróbki blachy, Gięcie CNC jest często niedoceniany, a mimo to oferuje kilka istotnych korzyści:

• Nie ma potrzeby stosowania dedykowanych matryc: W przeciwieństwie do procesów tłoczenia, gięcie CNC nie wymaga specjalistycznych narzędzi, co pozwala ograniczyć koszty opracowywania form i ich konserwacji.
• Krótkie terminy realizacji: Idealne rozwiązanie do szybkiej realizacji zamówień, znacznie skracające czas od projektu do gotowego produktu.
• Wysoka powtarzalność i dokładność: Urządzenia CNC umożliwiają stałą kontrolę kątów i wymiarów gięcia, gwarantując jednolitą jakość wszystkich partii.
• Silne możliwości automatyzacji: Łatwa integracja ze zautomatyzowanymi systemami załadunku/rozładunku i stanowiskami gięcia robotów w celu zwiększenia wydajności.

11.0Porównanie gięcia blach i innych procesów produkcyjnych

*Uwaga: Zakresy grubości oznaczone * mogą się różnić w zależności od rodzaju materiału i możliwości sprzętu.

12.0Odpowiednie scenariusze produkcyjne dla gięcia blach

Gięcie blach to elastyczny i wydajny proces obróbki plastycznej metali, szeroko stosowany w różnych sektorach przemysłu wytwórczego. Jest on szczególnie odpowiedni do precyzyjnej obróbki blach o średniej i cienkiej grubości. Wraz z rozwojem automatyzacji i technologii CNC, zakres jego zastosowań i opłacalność stale się rozszerzają.

Szeroki zakres materiałów i grubości, które można zastosować

Gięcie blach można stosować do różnych metali, w tym:

Metale powszechne: stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium;

Metale specjalistyczne: miedź, mosiądz, tytan, stopy niklu itp.

Mimo że termin „blacha” odnosi się zwykle do arkuszy metalu cieńszych niż 3 mm, współczesne urządzenia do gięcia umożliwiają obróbkę materiałów o grubości do 20 mm, zwłaszcza w przypadku części przemysłowych wymagających dużych promieni i wysokiej wytrzymałości konstrukcyjnej.

Zastosowania w wielu branżach

Gięcie blach odgrywa kluczową rolę w następujących sektorach:

• Motoryzacja i transport: Panele nadwozia, wsporniki podwozia, deski rozdzielcze;
• Sprzęt AGD: Lodówki, pralki, obudowy klimatyzatorów;
• Wyposażenie biura i domu: Szafki na dokumenty, metalowe biurka i krzesła, uchwyty oświetleniowe;
• Sprzęt przemysłowy: Skrzynki sterownicze, szafy, ramy przenośników elektrycznych;
• Budowa: Systemy kanałów, poręcze, ogrodzenia metalowe.

Redukcja kosztów i poprawa efektywności

Nowoczesny Prasy krawędziowe CNC może współpracować z maszynami do cięcia laserowego w celu wytwarzania złożonych kształtów poprzez cięcie i gięcie pojedynczego arkusza metalu, często eliminując potrzebę stosowania dodatkowych elementów złącznych lub spawania:

• Zmniejsza marnotrawstwo materiałów;
• Upraszcza procesy montażu;
• Skraca czas realizacji dostaw;
• Obniża koszty pracy.

13.0Często zadawane pytania (FAQ)

Jakie są podstawowe zasady gięcia blach?

Tolerancja kąta gięcia powinna mieścić się w granicach ±1°.

Należy zachować bezpieczną odległość między otworami gwintowanymi lub szczelinami a linią gięcia (zwykle nie mniejszą niż 2,5-krotność grubości blachy powiększona o promień gięcia).

Jeśli to możliwe, stosuj jednakowy promień gięcia przy wszystkich zagięciach.

Zaleca się, aby długość kołnierza była co najmniej czterokrotnie większa od grubości blachy, aby zwiększyć sztywność konstrukcji.

Jak giąć lekkie blachy?

• Gięcie ręczne: Do wykonywania małych gięcia cienkich blach należy używać prostych narzędzi, takich jak szczypce lub młotki, co jest przydatne w przypadku prototypów lub małych serii.
• Gięcie zaciskowe: Zamocuj metal w imadle i powoli, stosując siłę mechaniczną, wygnij go.
• Gięcie precyzyjne: Aby precyzyjnie kontrolować kąt gięcia, należy używać narzędzi do gięcia, takich jak prasy krawędziowe lub walcarki.

Jaka jest standardowa kolejność czynności przy gięciu blachy?
Generalnie zaleca się najpierw zginać krótsze krawędzie, a następnie dłuższe, szczególnie w przypadku całkowicie zamkniętych, czworokątnych elementów lub elementów przeznaczonych do późniejszego spawania. Pomaga to zmniejszyć zakłócenia i poprawić wydajność montażu.

Które materiały metalowe nadają się do gięcia?

• Stal miękka (stal niskowęglowa): Najbardziej powszechne, łatwe do formowania, tanie.
• Stal walcowana na zimno (CRS): Gładka powierzchnia, odpowiednia do części precyzyjnych.
• Stal walcowana na gorąco (HRS): Nadaje się do grubszych płyt, ekonomiczny.
• Stal stopowa wyżarzana: Dobra wytrzymałość, nadaje się do gięcia o średnim stopniu skomplikowania.
• Stopy aluminium (np. 5052, 6061): Lekkie, ale wymagają uwzględnienia ryzyka sprężynowania i pękania.

14.0Przewodnik po procesie gięcia blachy w formacie PDF

Szczegóły procesu obróbki blachy.pdf

 

Odniesienia:

fractory.com/gięcie-blach/

salamanderfabs.com/najnowsze-wiadomości/czym-jest-gięcie-blach/

www.komaspec.com/about-us/blog/guide-to-sheet-metal-bending/