Работы с металлическим листом

Обновлено: 07.01.2025

Один из наиболее древних способов обработки металлов

Литье – это процесс изготовления отливок путем заливки литейных форм расплавленным металлом. После отвердевания металлический расплав приобретает конфигурацию внутреннего пространства формы. Современные технологии литья обеспечивают возможность изготавливать отливки сложных форм с минимально возможными припусками на дальнейшую механообработку.

Типы обработки металла литьем:

В песчаные формы. Это самая массовая и недорогая литейная технология, позволяющая изготавливать грубые заготовки. Отверстия и полости в них образуют с помощью стержней, помещаемых в форму для литья.
В кокиль – разборную, чаще всего металлическую форму. Методика позволяет получать качественные полуфабрикаты. Отвердевшее изделие извлекают из кокиля.
Под давлением в пресс-формах. Способ применяется в основном для цветных сплавов и некоторых марок стали.
По выплавляемым моделям. Этот метод позволяет изготавливать сложные по форме изделия. Для этого из стеарина и другого материала изготавливают высокоточную модель детали, а затем на нее наносят суспензию, формирующую оболочку. Высушенную и прокаленную оболочковую форму заполняют металлическим расплавом. Охлаждение –на открытом пространстве или в термостате.

Методы компенсации

Были разработаны определенные методы, при помощи которых имеется возможность компенсировать эффект пружинения металла.

Первый метод — это увеличение угла гибки металла на угол пружинения. Этот способ будет наиболее эффективным в том случае, если перед началом работы с листовым металлом были точно определены характеристики, а также марка сплава.
В определенных случаях используется гибочный станок для листового металла с гидроприводом. Данное дополнение дает возможность выдерживать сырье под воздействием нагрузки более длительный срок, что существенно снижает коэффициент пружинения.
Прежде чем поступать на обработку, пластины могут подвергаться отжигу. Данная операция существенно увеличивает пластичные способности материала, однако появляется и определенный минус — образовывается окалина, которую придется удалить прежде, чем приступить к гибке.
Некоторые пуансоны или, в редких случаях, матрицы снабжены дополнительными конструктивными элементами — выемками или поднутрениями. Использование этих приспособлений существенно снижает проявление пластичных сил.

Основные виды механической обработки металлов

Механообработка металлических заготовок включает процессы, в результате которых изменяются геометрические характеристики деталей. Ее можно разделить на две основные категории. К первой группе, называемой обработкой давлением, относятся операции, происходящие без снятия поверхностного слоя металла. Это прокатка, ковка, штамповка, прессование. Вторая группа – технологические операции, называемые обработкой резанием. К ним относят токарную обработку, фрезерование, строгание, долбление, сверление.

Способы обработки металлов давлением (ОМД)

Задачи, решаемые различными видами ОМД: получение полуфабрикатов или изделий заданных геометрических параметров, улучшение микроструктуры металла, снижение усадочной пористости отливок, улучшение физико-механических характеристик заготовок. Существует два основных направления ОМД:

холодные процессы – осуществляются при температурах ниже порога начала рекристаллизационных процессов;
горячая ОМД– происходит выше температур рекристаллизации.

Основные виды обработки металлов давлением:

Горячая прокатка. Этот способ механической обработки применяется в производстве листового, трубного, сортового и фасонного проката. Горячекатаные полуфабрикаты могут служить исходным материалом для различных способов холодного деформирования.
Холодная прокатка. Ее цель – повышение точности размеров, улучшение качества поверхности и других характеристик горячекатаных полуфабрикатов.
Холодное и горячее волочение. Осуществляется протягиванием заготовки через отверстие заданной формы с целью получения требуемого поперечного сечения длинномерного проката. Площадь сечения отверстия всегда меньше площади сечения заготовки. Этот способ металлообработки применяется при производстве прутков (круглых, квадратных, многоугольных)и фасонного проката с малым размером сечения, тонкостенных труб небольшого диаметра.
Горячая и холодная штамповка. Этот вид ОМД известен на протяжении нескольких веков. А холодная штамповка длительное время была основным способом производства металлической посуды благодаря простой реализации и невысокой стоимости процесса. Штамповка бывает листовой и объемной. В результате объемной штамповки происходит пространственное изменение формы объемной заготовки. Обычно целью такой технологической операции является получение из заготовки простой формы (шара, цилиндра, параллелепипеда, куба) изделия более сложной конфигурации. Листовая штамповка – вид обработки металлов, с помощью которого получают как небольшие детали, так и корпуса различных видов транспорта.
Ковка. Осуществляется при нагреве заготовки. Бывает ручной (такой способ сейчас применяется в основном для создания художественных изделий) и механизированной.
Холодное и горячее прессование (экструдирование). Экструзия заключается в обработке заготовок путем их выдавливания через один или несколько каналов. Без нагрева обычно прессуются мягкие цветные металлы (алюминий, медь) и сплавы на их основе. Для стальных заготовок обычно применяют горячее прессование. Экструдирование – современный метод металлообработки, позволяющий получать длинномерные профильные изделия.
Комбинированная обработка. Очень часто для получения необходимого результата комбинируют несколько технологий ОМД и/или ОМД сочетают с другими типами металлообработки.

Виды металлообработки резанием

Обработка резанием – совокупность процессов, подразумевающих срезание слоев металла с переходом их в стружку или разделение заготовок на части. Разделяют черновую, получистовую и чистовую обработку. Заготовками служат: отливки, все виды проката, штампованные, кованые, прессованные детали.

Основные методы обработки металлов резанием:

Токарная обработка (точение). Реализуется на станках токарной группы с помощью резцов. Точение позволяет создавать конические, цилиндрические и фасонные детали.
Сверление. Дополнительные операции, которые могут сочетаться со сверлением – растачивание, развертывание, рассверливание, зенкерование. Их цель – получение отверстий нужного диаметра и глубины – сквозных или глухих. Применяемое оборудование – сверлильные станки различных типов, токарные станки.
Фрезерование. Осуществляется на фрезерных станках с помощью дисковых, цилиндрических, торцевых, концевых, угловых фрез.
Шлифование. Эта операция относится к чистовым. С ее помощью снижают шероховатость поверхности до значения, указанного в чертежах на изделие. Рабочий орган шлифовальных станков – абразивные круги, ленты, хонинговальные головки.
Операции по разделению заготовок на части – резка и рубка. Резка осуществляется ручным или механизированным инструментом, как вариант – термическим воздействием. В серийном производстве для рубки проката применяют ножницы-гильотины, пресс-ножницы, механические и гидропрессы, угловысечные станки.

Для реализации скоростных методов резания используются металлообрабатывающие станки с ЧПУ, выполняющие все операции в автоматическом режиме в соответствии с заложенной в них компьютерной программой.

Разновидности технологий

Естественно, что в случае применения ручного станка для обработки листового металла, усилие, которое может быть приложено к заготовке сильно ограничивается физическими возможностями человека. По этой причине были изобретены различные технологические методы проведения этой процедуры.

Первый способ — это свободная гибка непрофилированным инструментом. При использовании данного метода заготовка фиксируется при помощи двух опор, которые расположены друг напротив друга. Деформация происходит при помощи пуансона, который имеет определенный радиус рабочей области. Этот метод чаще всего используется для обработки листового металла, одноуглового V-образной гибки. Особенность технологии заключается в том, что для гибки потребуется минимальное усилие.
Еще один метод — это калибрующая гибка. Данный процесс осуществляется внутри матрицы. Из этого следует, что станок, предназначенный для обработки листового металла, таким образом, должен быть снабжен более мощной станиной и столом.

Термическая обработка металлов

Термообработкой металлов и сплавов называют совокупность операций нагрева до установленных температур, выдержки и охлаждения с различной скоростью и в различных средах. Их цель –получение микроструктуры и физико-механических характеристик, соответствующих запланированной технической задаче. Основные виды термообработки:

ОтжигIиIIрода. Отжиг I рода для стальных заготовок обычно подразумевает нагрев до температур, при которых не происходят фазовые превращения стали. В зависимости от условий проведения этот вид т/о включает процессы гомогенизации, рекристаллизации, снятия остаточных напряжений и некоторого снижения твердости. Отжиг II рода для сталей сопровождается фазовыми превращениями. В результате такой т/о падают показатели прочности и твердости стали, повышается ее пластичность и ударная вязкость. Обычно отжиг II рода применяют для подготовки к различным видам механообработки.
Закалка. Применяется для металлов и сплавов, в которых в твердом состоянии при нагреве до высоких температур и охлаждении в воде или масле происходят фазовые превращения. Закалка всегда сочетается с отпуском, который уменьшает хрупкость и напряжения, характерные для закаленных сталей. После закалки и отжига повышаются прочность, твердость, износостойкость стальной заготовки.
Термомеханическая обработка (ТМО). Сочетает пластическую деформацию с термообработкой. Горячая пластическая деформация сочетается с закалкой, холодная – со старением. ТМО применяется для сталей, алюминиевых и магниевых сплавов.

Сварка металлов и сплавов

Сущность сварки заключается в нагреве кромок свариваемых деталей до температуры плавления и дальнейшем образовании между ними неразъемного соединения.

Существует несколько способов сварки:

Электрическая. Самый распространенный вид сварочного процесса. Электродуговая сварка осуществляется покрытыми плавящимися электродами, неплавящимися электродами в среде инертных газов, с использованием сварочной проволоки. Еще один вид электросварки – контактная сварка. Различают точечную и роликовую электросварку. В последнем случае токопроводящий ролик соединяет две детали сплошным швом.
Газовая. Окислителем в этом процессе является кислород, а функции горючего газа выполняют: ацетилен, его более экономичная альтернатива – МАФ (метилацетилен-алленовая фракция), природный газ, пропанбутановая смесь, водород и др.
Химическая. Для нагрева кромок используется тепло, выделяемое в результате химической реакции. Химическая сварка применяется в труднодоступных местах и даже под водой.

Электрическая обработка металлов и сплавов

Электрообработка металлических заготовок основана на способности металла разрушаться при подаче высокоинтенсивных электрических разрядов. Этот вид металлообработки применяется для изготовления отверстий в тонких металлических листах, работы с полуфабрикатами из твердых сплавов, заточки инструментов.

Помимо видов металлообработки, служащих для получения необходимых технических характеристик металлоизделий, существует художественная обработка металлических заготовок. Ее цель – создание декоративных предметов или украшение изделий, имеющих практическое применение. Для этой цели применяют литье, чеканку, ковку, сварку.

Ручная гибка

Начать стоит с того, что любой металл, который подвергается гибке, обладает упругими свойствами. По этой причине во время обработки листового металла, когда к заготовке прилагается кратковременное деформирующее усилие, характеристики материала не всегда успевают реализоваться в полной мере. Другими словами, после приложения усилия к металлической заготовке она частично будет восстанавливать свою исходную форму. В промышленности это стали называть пружинением. Также стоит добавить, что использование гибочных станков для листового металла механического типа, а не ручного не решит эту проблему, так как время соприкосновения пуансона с заготовкой не изменится.

Гибка листового металла - методы и советы по проектированию [часть 1]

Гибка - одна из наиболее распространенных операций по изготовлению листового металла. Этот метод, также известен как прессование, отбортовка, гибка штампа, фальцовка и окантовка, этот метод используется для деформации материала до угловой формы.

Это достигается за счет приложения силы к заготовке. Сила должна превышать предел текучести материала для достижения пластической деформации. Только так можно получить стойкий результат в виде изгиба.

Какие методы гибки наиболее распространены? Как пружинистость влияет на изгиб? Что такое k-фактор? Как рассчитать допуск на изгиб?

Все эти вопросы обсуждаются в этом посте вместе с некоторыми советами по гибке.

Методы гибки:

Существует довольно много различных методов гибки. У каждого есть свои преимущества. Обычно возникает дилемма между стремлением к точности или простоте, в то время как последняя находит все большее применение. Более простые методы более гибкие и, что наиболее важно, для получения результата требуется меньше различных инструментов.

V-образный изгиб:

V-образная гибка является наиболее распространенным методом гибки с использованием пуансона и штампа. Она имеет три подгруппы - гибка на основе или нижняя гибка, «свободная» или «воздушная» гибка и чеканка. На воздушную гибку и гибку на основе приходится около 90% всех операций гибки.

Приведенная ниже таблица поможет вам определить минимальную длину фланца b (мм) и внутренний радиус ir (мм) в зависимости от толщины материала t (мм). Вы также можете увидеть ширину матрицы V (мм), которая необходима для таких характеристик. Для каждой операции нужен определенный тоннаж на метр. Это также показано в таблице. Вы можете видеть, что более толстые материалы и меньшие внутренние радиусы требуют большей силы или тоннажа. Выделенные параметры являются рекомендуемыми спецификациями для гибки металла.

График силы изгиба

Допустим, у меня есть лист толщиной 2 мм, и я хочу его согнуть. Для простоты я также использую внутренний радиус 2 мм. Теперь я вижу, что минимальная длина фланца для такого изгиба составляет 8,5 мм, поэтому я должен учитывать это при проектировании. Требуемая ширина матрицы составляет 12 мм, а тоннаж на метр - 22. Самая низкая общая производительность стенда составляет около 100 тонн. Линия гибки моей заготовки составляет 3 м, поэтому общая необходимая сила составляет 3 * 22 = 66 тонн. Таким образом, даже простой верстак, с достаточным количеством места, чтобы согнуть 3-метровые листы, подойдет.

Тем не менее, нужно помнить об одном. Эта таблица применима к конструкционным сталям с пределом текучести около 400 МПа. Если вы хотите согнуть алюминий , значение тоннажа можно разделить на 2, так как для этого требуется меньше усилий. С нержавеющей сталью происходит обратное - требуемое усилие в 1,7 раза больше, чем указано в этой таблице.

Нижнее прессование:

При нижнем прессовании, пуансон прижимает металлический лист к поверхности матрицы, поэтому угол матрицы определяет конечный угол заготовки. Внутренний радиус скошенного листа зависит от радиуса матрицы.

По мере сжатия внутренней линии требуется все большее усилие для дальнейшего манипулирования ею. Нижнее прессование позволяет приложить это усилие, так как конечный угол задан заранее. Возможность приложить большее усилие уменьшает пружинящий эффект и обеспечивает хорошую точность.

Разница углов учитывает эффект пружинящего отката

При нижнем прессовании важным этапом является расчет отверстия V-образной матрицы.

Ширина проема V (мм)
Метод / Толщина (мм)	0,5…2,6	2,7…8	8,1…10	Более 10
Нижнее прессование	6т	8т	10т	12т
Свободная гибка	12. 15т
Чеканка	5т

Экспериментально доказано, что внутренний радиус составляет около 1/6 ширины проема, что означает, что уравнение выглядит следующим образом: ir = V/6.

Воздушная гибка:

Частичная гибка, или воздушная гибка, получила свое название от того факта, что обрабатываемая деталь фактически не касается деталей инструмента полностью. При частичном гибе заготовка опирается на 2 точки, и пуансон толкает изгиб. По-прежнему обычно выполняется на листогибочном прессе, но при этом нет фактической необходимости в боковом штампе.

Воздушная гибка дает большую гибкость. Допустим, у вас есть матрица и пуансон на 90°. С помощью этого метода вы можете получить результат от 90 до 180 градусов. Хотя этот метод менее точен, чем штамповка или чеканка, в его простоте и заключается его прелесть. В случае, если нагрузка ослабнет, и упругая отдача материала приведет к неправильному углу, его легко отрегулировать, просто приложив еще немного давления.

Конечно, это результат меньшей точности по сравнению с нижним прессованием. В то же время большим преимуществом частичной гибки является то, что для гибки под другим углом не требуется переналадка инструмента.

Чеканка:

Раньше чеканка монет была гораздо более распространена. Это был практически единственный способ получить точные результаты. Сегодня техника настолько хорошо контролируема и точна, что такие методы больше не используются.

Чеканка при гибке дает точные результаты. Например, если вы хотите получить угол в 45 градусов, вам понадобятся пуансон и матрица с точно таким же углом. Не о чем беспокоиться.

Почему? Потому что штамп проникает в лист, вдавливая углубление в заготовку. Это, наряду с большим усилием (примерно в 5-8 раз больше, чем при частичной гибке), гарантирует высокую точность. Проникающий эффект также обеспечивает очень маленький внутренний радиус изгиба.

U-образная гибка:

U-образная гибка в принципе очень похожа на V-образную. Есть матрица и пуансон, на этот раз они имеют U-образную форму, что приводит к аналогичному изгибу. Это очень простой способ, например, гибки стальных U-образных каналов, но он не так распространен, поскольку такие профили также можно производить с использованием других, более гибких методов.

Ступенчатая гибка:

Ступенчатая гибка - это, по сути, многократная V-гибка. Этот метод, также называемый гибовкой вразбежку, использует множество последовательных V-образных изгибов для получения большого радиуса заготовки. Окончательное качество зависит от количества изгибов и шага между ними. Чем их больше, тем более гладким будет результат.

Валковая гибка:

Валковая гибка используется для изготовления труб или конусов различной формы. При необходимости может также использоваться для изгибов с большим радиусом. В зависимости от мощности машины и количества рулонов можно выполнять один или несколько изгибов одновременно.

При этом используются два приводных ролика и третий регулируемый. Этот ролик движется за счет сил трения. Если деталь необходимо согнуть с обоих концов, а также в средней части, требуется дополнительная операция. Это делается на гидравлическом прессе или листогибочном станке. В противном случае края детали получатся плоскими.

Гибка с вытеснением:

При гибке с вытеснением листовой металл зажимается между прижимной подушкой и штампом для протирания. Форма штампа для протирки, расположенного внизу, определяет угол получаемого изгиба. После того, как металлический лист был надежно зажат, перфоратор опускается на свисающий конец металлического листа, заставляя его соответствовать углу протирочной матрицы. Конечным результатом обычно является чеканка металлического листа вокруг протирочного штампа.

Ротационная гибка:

Другой способ - ротационная гибка, она имеет большое преимущество перед гибкой вытеснением или V-образной гибкой - она не царапает поверхность материала. На самом деле, существуют специальные полимерные инструменты, позволяющие избежать каких-либо следов от инструмента, не говоря уже о царапинах. Ротационные гибочные станки также могут сгибать более острые углы, чем 90 градусов. Это очень помогает с общими углами.

Наиболее распространенный метод - с двумя валками, но есть также варианты с одним валком. Этот метод также подходит для производства U-образных каналов с близко расположенными фланцами, так как он более гибкий, чем другие методы.

Возврат при сгибе:

При сгибании заготовка естественным образом немного отскакивает после подъема груза. Следовательно, эту величину необходимо компенсировать при изгибе. Заготовка изгибается под необходимым углом, поэтому после упругого возврата она принимает желаемую форму.

Еще один момент, о котором следует помнить, - радиус изгиба. Чем больше внутренний радиус, тем больше пружинящей эффект. Острый пуансон дает маленький радиус и снимает пружинящий эффект.

Почему происходит пружинение? При сгибании деталей сгиб делится на два слоя разделяющей их линией - нейтральной линией. С каждой стороны происходят разные физические процессы. «Внутри» материал сжимается, «снаружи» - вытягивается. Каждый тип металла имеет разные значения нагрузок, которые они могут воспринимать при сжатии или растяжении. И прочность материала на сжатие намного превосходит прочность на разрыв.

В результате, на внутренней стороне труднее достичь постоянной деформации. Это означает, что сжатый слой не деформируется окончательно и пытается восстановить свою прежнюю форму после снятия нагрузки.

Допуск на изгиб

Если вы проектируете гнутые детали из листового металла в программе CAD, которая имеет специальную среду для работы с листовым металлом, используйте ее. Она существует не просто так. При выполнении изгибов она учитывает спецификации материалов. Вся эта информация необходима при изготовлении плоского шаблона для лазерной резки.

Длина дуги нейтральной оси должна использоваться для расчета развертки.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Какие существуют виды обработки листового металла?

Несмотря на все успехи материаловедения, металл был и остаётся основой промышленности и строительства. Главной задачей технологов и конструкторов является разработка способов металлообработки, которые отличались бы наибольшей точностью, производительностью, и обеспечивали бы минимальный расход сырья.

Общая классификация
Токарно-фрезерная обработка
Энергосберегающие методы пластического деформирования металлов
Высокоэнергетические способы формоизменения

Общая классификация

Различают три основных направления:

Формоизменение при помощи высокоточных методов пластического деформирования.
Применение традиционных способов металлообработки, но отличающихся повышенной точностью и производительностью.
Использование высокоэнергетических методов.

Выбор оптимального метода обработки определяется производственными требованиями и серийностью производства. Например, переутяжелённые конструкции оборудования вызывают повышенный расход энергии, а сниженная точность изготовления отдельных деталей и узлов – низкую производительность техники. Некоторые технологии не могут обеспечить необходимые прочностные свойства и микроструктуру металла, что в итоге сказывается на долговечности и стойкости деталей, пусть даже и изготовленных с минимальными допусками. Новая технология обработки металла основана на использовании нетрадиционных источников энергии, которые обеспечивают его размерное плавление, испарение или формообразование.

Новейшие разработки в производстве сложных и малоразмерных деталей

Какая бы совершенная не была механическая обработка у нее есть свой предел по минимальным габаритам производимой детали. В современной радиоэлектронике используются многослойные платы, содержащие сотни микросхем, каждая из которых содержит тысячи микроскопических деталей. Производство таких деталей может показаться волшебством, но это возможно.

Электроэрозионный метод обработки

Технология основана на разрушении и выпаривании микроскопических слоев металла электрической искрой.

Процесс выполняется на роботизированном оборудовании и контролируется компьютером.

Ультразвуковой метод обработки

Этот способ похож на предыдущий, но в нем разрушение материала происходит под воздействием высокочастотных механических колебаний. В основном ультразвуковое оборудование применяют для разделительных процессов. При этом ультразвук используется и в других областях металлообработки ‒ в очистке металла, изготовлении ферритовых матриц и др.

Токарно-фрезерная обработка

Мехобработка, связанная со снятием стружки, развивается в направлении изготовления особо высокоточных изделий преимущественно в мелкосерийном производстве. Поэтому традиционные станки уступают место оперативно переналаживаемым металлообрабатывающим комплексам с ЧПУ. Сравнительно невысокий коэффициент использования материала (при мехобработке он редко когда превышает 70…80%) компенсируется минимальными допусками и высоким качеством финишной поверхности изделий.

Производители систем с числовым управлением делают основной упор на расширенные технологические возможности рассматриваемого оборудования, использовании современных высокостойких инструментальных сталей и исключении ручного труда оператора. Все подготовительно-заключительные операции на таких комплексах выполняет робототехника.

Энергосберегающие методы пластического деформирования металлов

Технология обработки металлов давлением, кроме повышенного коэффициента использования металла, обладает и другими существенными достоинствами:

В результате пластического деформирования улучшается макро- и микроструктура изделия;
Производительность оборудования для штамповки в разы превышает аналогичный показатель для металлорежущих станков;
После обработки давлением повышается прочность металла, возрастает его стойкость от динамических и ударных нагрузок.

Прогрессивные процессы холодной и полугорячей штамповки – дорнование, точная резка, выдавливание, ультразвуковая обработка, штамповка в состоянии сверхпластичности, жидкая штамповка. Многие из них реализуются на автоматизированном оборудовании, оснащаемом компьютерными системами контроля и управления. Точность изготовления штампованных изделий во многих случаях не требует последующей их доводки – правки, шлифования и т.д.

Решения для разных сфер работы с металлом

Все чаще предприятия пользуются лазерными технологиями резки, фрезерования, формования и художественной обработки. Лазер может быть твердотельным или оптическим, точность работы такого оснащения самая высокая. Но установки достаточно большие и тяжелые, поэтому их применение возможно только в специально подготовленном цехе.

Преимущества лазерных технологий:

точнейший комплекс, который позволяет обрабатывать детали любых размеров и форм;
отсутствие погрешностей, максимальное соблюдение заданных размеров и параметров детали;
применение эффективного механизма управления инструментом, который движется во всех направлениях;
автоматическое управление компьютером по заранее составленному проекту для детали.

При лазерной резке предприятия достигают обработки листового металла, труб, прутков и прочих заготовок за один проход во всех нужных режимах.

Такое оборудование очень дорогое и сложное в эксплуатации, поэтому переход на него в России пока медленный. Но это инновационные технологии металлообработки, за которыми будущее.

Высокоэнергетические способы формоизменения

Высокоэнергетические технологии применяются в тех случаях, когда традиционными методами изменять форму и размеры металлической заготовки невозможно.

При этом используются четыре вида энергии:

Гидравлическая — давления жидкости, либо отдельных элементов, приводимых ею в движение.
Электрическая, при которой все процессы съёма материала выполняются с помощью разряда – дугового или искрового.
Электромагнитная, реализующая процесс металлообработки при воздействии на заготовку электромагнитного поля.
Электрофизическая, действующая на поверхность направленным лучом лазера.

Существуют и успешно развиваются также комбинированные способы воздействия на металл, при которых используются два и более источника энергии.

Гидроабразивная металлообработка основана на поверхностном воздействии жидкости высокого давления. Подобные установки применяются, в основном, с целью повышения качества поверхности, снятия микронеровностей, очистки поверхности от ржавчины, окалины и т.п. При этом струя жидкости может воздействовать на изделие как непосредственно, так и через абразивные компоненты, находящиеся в потоке. Абразивный материал, содержащийся в эмульсии, постоянно обновляется, чтобы обеспечить стабильность получаемых результатов.

Электроэрозионная обработка – процесс размерного разрушения (эрозии) поверхности металла при воздействии на него импульсного, искрового или дугового разряда. Высокая плотность объёмной тепловой мощности источника приводит к размерному плавлению микрочастиц металла с последующим выносом их из зоны обработки потоком диэлектрической рабочей среды (масла, эмульсии). Поскольку при металлообработке одновременно происходят процессы локального нагрева поверхности до весьма высоких температур, то в результате твёрдость детали в зоне обработки существенно увеличивается.

Магнитоимпульсная обработка заключается в том, что обрабатываемое изделие помещается в мощное электромагнитное поле, силовые линии которого воздействуют на заготовку, помещённую в диэлектрик. Таким способом производят формовку малопластичных сплавов (например, титана или бериллия), а также листовых заготовок из стали. Аналогичным образом на поверхность действуют и ультразвуковые волны, генерируемые магнитострикционными или пьезоэлектрическими преобразователями частоты. Высокочастотные колебания применяются также и для поверхностной термообработки металлов.

Наиболее концентрированным источником тепловой энергии является лазер. Лазерная обработка – единственный способ получения в заготовках сверхмалых отверстий повышенной размерной точности. Ввиду направленности теплового действия лазера на металл, последний в прилегающих зонах интенсивно упрочняется. Лазерный луч способен производить размерную прошивку таких тугоплавких химических элементов, как вольфрам или молибден.

Электрохимическая обработка – пример комбинированного воздействия на поверхность химическими реакциями, возникающими при прохождении через заготовку электрического тока. В результате происходит насыщение поверхностного слоя соединениями, которые могут образовываться лишь при повышенных температурах: карбидами, нитридами, сульфидами. Подобными технологиями может выполняться поверхностное покрытие другими металлами, что используется для производства биметаллических деталей и узлов (пластин, радиаторов и т.д.).

Современные технологии обработки металлов непрерывно совершенствуются, используя новейшие достижения науки и техники.

Современные технологии по лазерной или гидроабразивной резке металла отличаются уникальными возможностями, обеспечивающими изготовление высокоточных машиностроительных деталей, пластин сложной конфигурации, металлических изделий художественного назначения. К преимуществам обработки стального листа с использованием лазерной резки является отсутствие деформаций и загрязнений обрабатываемой поверхности, высокая точность и чистота кромки детали.

Технология, обеспечивающая резку металла и других материалов при помощи подаваемой под высоким давлением через отверстие малого диаметра тонкой струи воды, смешиваемой с гранатовым песком – называемой гидроабразивной резкой. Несмотря на то, что этот вид резки различных материалов является достаточно дорогим, возможность производить с его помощью продукцию сложной конфигурации, обладающей высокой точностью и качеством кромки.

Металл толщиной до двенадцати миллиметров может быть разрезан на пластины или полосы при помощи гильотины. Технология обеспечивает хорошую точность и качество кромок, но позволяет производить детали с прямым ровным краем. Плазменной установкой можно разрезать толстолистовой металл, но край будет иметь неровности, окалину, наплывы и нуждаться в дополнительной обработке. гораздо менее ровным, неизбежна окалина и наплывы металла. Отмечается высокий спрос на стальные пластины типа косынка имеющие форму прямоугольного прямоугольника, изделие применяется в качестве элемента усиления жесткости в местах сварного или болтового соединения отдельных фрагментов металлической конструкции.

Резка с применением плазменного оборудования, имеет невысокую стоимость и является наиболее часто используемой для раскроя металлических листов. Плазма – ионизированный газ, обладающий хорошей электрической проводимостью и наполненный заряженными частицами. Резка листов производится под воздействием воздушно плазменной струи, выдувающей нагретый расплавленный металл.

У нас вы можете заказать полосы, пластины, косынки и другой раскрой приобретаемого металла. Пластины, косынки и полосы могут быть изготовлены на гильотине, а также на оборудовании для плазменной, лазерной или гидроабразивной резки. Косынкой называется стальная пластина в форме прямоугольного треугольника, используемая для усиления жесткости при сварке металлических конструкций. Каждый из перечисленных вариантов имеет свои преимущества и особенности. Выбор технологии резки металла зависит от свойств материала, толщины листов, требований к качеству и точности кромки или к запрашиваемой стоимости изделия.

При продаже порезка может быть выполнена с целью удешевления доставки и удобства выгрузки приобретаемого металлопроката. Так как стоимость Газели с длиной кузова 3 метра меньше, чем у 12-ти метрового КАМАЗа, то заказ дополнительной услуги по резке проката может значительно снизить расходы на его транспортировку.

Если вы желаете получить подготовленный к отгрузке порезанный металлопрокат – сообщите об этом менеджеру, так как подготовка металла к отгрузке требует дополнительного времени. При размещении заказа на изготовление стальных пластин, дополнительно может быть выполнена сверловка отверстий, окраска грунтовыми эмалями, порошковое окрашивание горячее оцинкование.

PCBWay: основы обработки листовых металлов

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Штамповка, гибка, вырубка и другие методы формования листовых металлов находят широчайшее применение в производстве самой разной техники. В этой статье мы поделимся некоторыми моментами, которые необходимо учитывать на этапе проектирования изделий из листовых металлов.

Пробивка листового металла

1. При изготовлении перфорированных листов желательно, чтобы расстояние между краями соседних отверстий было не меньше, чем полторы толщины листа, в противном случае возрастает риск повреждения матрицы, а это дополнительные расходы на ремонт. Если требуются меньшие расcтояния, необходимо использовать пробивку с неполным диаметром и дальнейшую механическую обработку.

Круглые отверстия дают самую высокую прочность и простоту изготовления матриц, но наименьшую относительную площадь пробивки. Квадратные отверстия дают максимальную относительную площадь пробивки, но углы матриц наиболее подвержены износу. Правильные шестиугольные (гексагональные) отверстия, то есть с внутренними углами в 120 градусов, отличаются более высокой прочностью, но меньшей относительной площадью, чем квадратные.

2. При пробивке или вырубке листового металла будут образовываться закругления и облой. По мере износа пуансонов и матриц объемы облоя нарастают до такой степени, что могут вызывать порезы на незащищенных руках, поэтому при пробивке необходимо учитывать направление образования облоя в зависимости от назначения и планируемой установки изделия.

3. В зависимости от процесса — пробивки или вырубки — также необходимо закладывать необходимые допуски с учетом того, что размер и форма отверстий зависят от размера и формы пуансона, а размер и форма вырубки — от размера и формы матрицы.

Гибка листового металла

1. После гибки листа по краям на месте сгиба образуются выступы, чей размер напрямую зависит от толщины материала. Во избежание образования выступов можно заранее сделать полукруглые вырезы по краям на линии сгиба. Диаметр вырезов должен быть как минимум в полтора раза больше толщины листа.

2. Внутренний диаметр сгиба оптимально должен быть равен или превышать половину толщины самого листа.

3. Так как листовой металл легко деформируется, угол сгиба можно зафиксировать 45-градусными ребрами жесткости в местах, где они не будут мешать сборке с другими деталями.

4. Плоские поверхности тоже подвержены деформациям под нагрузками, особенно когда речь идет об узких и длинных деталях. В таких случаях по возможности следует использовать листы, согнутые в L или П-образные профили. Также можно сформовать необходимые ребра жесткости, например в тех случаях, когда сгибание листов в профили по всей длине будет мешать сборке с другими деталями.

5. Во избежание образования облоя в местах сгиба желательно проделывать тонкие прорези, в противном случае может потребоваться дополнительная механическая обработка после сгибания. Длина прорезей должна быть равна или превышать полторы толщины листа. Не забывайте соблюдать минимальный внутренний радиус сгиба, так как матрицы с прямыми и острыми углами более подвержены растрескиванию.

6. Плавные сгибы также предпочтительны в целях безопасности, если только дизайн не требует прямых углов с острыми кромками на сгибе.

7. Загибание кромок разделяется на одно- и двухстороннюю бортовку. Двухсторонняя предпочтительна, если имеются повышенные требования к точности. Высота загнутой кромки в идеале должна быть не менее 3 мм, иначе возможны нестабильные результаты.

8. При сгибании кромок внутренние выступы не должны располагаться слишком близко к линии сгиба. Минимальное рекомендуемое расстояние — 10 мм, в противном случае радиус в этом месте будет выше, чем по остальной длине сгиба из-за неспособности проработать пуансоном участок под выступом. Если соблюдение этого условия не представляется возможным, образования выпуклости можно избежать предварительной вырубкой отверстия необходимой длины на линии сгиба под выступом.

9. Отверстия в кромках при отбортовке должны располагаться как минимум в трех миллиметрах от линии сгиба, иначе вероятна деформация кромок самих отверстий. При слишком близком расположении можно избежать деформаций, предварительно пробив на участке линии сгиба под отверстием щель аналогичной отверстию длины и шириной в полторы толщины сгибаемого листа.

Резьбовые отверстия

Обычно используются три способа создания резьбовых отверстий:

1. Можно пробить или наметить отверстие на плоскости, а затем использовать саморез. В таких случаях лучше всего подходят саморезы с треугольной резьбой, менее склонные к сдиранию и с более высоким запирающим усилием.

Если используется саморез диаметром 3 мм, диаметр отверстия должен быть 2,4-2,5 мм.

Если используется саморез диаметром 4 мм, диаметр отверстия должен быть 3,4-3,5 мм.

2. Можно пробить отверстие, а затем нанести резьбу метчиком, обычно M3 или M4. Если диаметр метчика 4 мм, диаметр отверстия перед нанеcением резьбы должен быть не выше 3,6 мм.

Если толщина листа невелика, порядка 1-1,2 мм, вместо пробивки отверстие желательно отбортовать для лучшего сцепления: при толщине в 1,2 мм резьба M3 даст всего два с половиной шага, а такую резьбу легко сорвать.

3. Можно пробить отверстие и установить резьбовую заклепку. Диаметр отверстия стоит подбирать по рекомендациям производителей гаечных заклепок. Установка таких крепежей — трудоемкая задача, поэтому на большинстве крупных профильных производств для соединения листовых металлов используются обычные заклепки.

Сборка шасси из листового металла

При точечной сварке шасси необходимо заранее точно подогнать соединяемые детали с помощью разметки, установочных штифтов или других приспособлений. При сборке с помощью винтов или шпилек дополнительные средства, как правило, не требуются, так как на деталях уже имеются совпадающие отверстия. В то же время стоит помнить, что зачастую отверстия имеют продолговатую форму для точной подгонки, которую необходимо выполнять перед затягиванием крепежных элементов.

Перед раскройкой деталей шасси желательно заранее продумать нанесение маркировки. Можно нанести разметку — это просто и дешево, но тогда шильдик будет выступать над поверхностью и легко царапаться. Второй вариант — чеканка углубления под форму шильдика с допуском примерно в 0,3 мм. Так или иначе, рекомендуется предусмотреть защиту от дурака — скос на одном из углов шильдика и разметки или углубления, чтобы во время сборки кто-нибудь не установил табличку вверх ногами.

Внутренние стенки не только повышают прочность конструкции, но и могут служить основой для крепления различных компонентов, например вентиляторов. Пластиковые крепежи в местах соединения внутренних стенок с корпусом использовать нежелательно, так как они помешают выполнять дополнительные роли экранирования и шумозащиты.

Как заказать услуги по работе с листовыми металлами

PCBWay делает услуги промышленного прототипирования максимально доступными всем желающим, опираясь на богатый опыт а прототипировании и производстве печатных плат, а также постоянно модернизируя оборудование в сторону повышения качества и производительности.

Оформить заказ можно через удобный сайт: например, если вам требуется штамповка, необходимо лишь заполнить форму, выбрать необходимые параметры и залить CAD-файлы.

Партнерский материал

Подпишитесь на автора

Работа с листовым металлом в SOLIDWORKS

В данном видео уроке рассмотрим работу с листовым металлом в SOLIDWORKS на примере создания детали «Короб с вентиляционным отверстием».

На плоскости Спереди создадим эскиз, который будет являться четвертью будущей детали.

На вкладке Листовой металл воспользуемся элементом Базовая кромка/выступ.

Толщину листового металла введем 1,5 мм, допуск сгиба оставим Коэффициент K и зададим значение 5. Это будет означать, что длина в плоском состоянии будущей детали будет рассчитываться по средней линии толщины детали.

Далее воспользуемся элементом Кромка под углом. Для создания плоскости для эскиза выберем верхнюю грань существующей детали.

Для создания эскиза будущей кромки, перейдем в плоскость создания эскиза.

После выхода их эскиза появится предварительный просмотр создаваемой кромки.

Выберем дополнительную смежную кромку.

Далее воспользуемся элементом Ребро-кромка.

Выберем место для создания будущих кромок, вторым щелчком левой кнопки мыши укажем направление создания будущей кромки, укажем вторую смежную кромку.

В поле раздела настройки фланцев в графической области укажем расстояние зазора – 1 мм, угол – 52° градуса, длина фланца – 21 мм.

В Расположение кромки поставим – Материал снаружи.

Снова активируем команду Ребро-кромка.

В поле раздела Настройки фланца, выберем кромку. Вторым щелчком левой кнопки мыши выберем направление создания кромки, выберем смежную, угол установим – 44°, расстояние зазора – 1 мм, длина фланца – 44 мм.

Для добавления материала снаружи уже существующей кромки, сменим угол на 40° и Расположение кромки выберем – Сгиб снаружи. Нажимаем ОК.

Далее на Вид спереди создадим эскиз, который будет являться вспомогательным эскизом для создания изгибов на детали.

На только что созданной грани создадим изгибы под 90°.

Для этого на существующей грани создадим эскиз и спроецируем линию ранее нарисованного вспомогательного эскиза на вновь создаваемый эскиз.

С помощью инструмента Преобразование объекта на вкладке Листовой металл, выберем элемент Изгиб.

В Дереве конструирования выберем необходимый для использования существующий эскиз.

В разделе Зафиксированные грани выберем зафиксированную грань.

Расстояние смещения введем – 10 мм, угол изгиба – 90°. Уберем радиус по умолчанию и введем радиус – 1 мм. Нажимаем ОК.

На второй грани проделаем ту же операцию, только воспользуемся другим способом – не создавая эскиз предварительно, а создав эскиз непосредственно уже в команде.

Выберем элемент Изгиб, выберем плоскую грань, на которой необходимо нарисовать линию сгиба и спроецируем из вспомогательного эскиза линию для создания сгиба.

После выхода из эскиза, в разделе Зафиксированная грань выберем зафиксированную грань. Как видим, настройки сохранились из предыдущей команды, поэтому нажимаем ОК.

Создадим зеркальное отражение получившейся детали.

На вкладке Элементы выберем инструмент Зеркальное отражение. Выберем грань для зеркального отражения.

В поле Копировать тела выберем деталь. Нажимаем ОК.

Скроем вспомогательный эскиз для того, чтобы он не мешал. И дальше создадим еще одну половину детали.

Воспользуемся тем же элементом Зеркальное отражение.

В разделе Зеркальное отражение плоскости, выберем грань для зеркального отражения → копировать тела. Нажимаем ОК.

На получившейся грани создадим эскиз.

В разделе Граница выберем границу для вентиляционного отверстия.

В разделе Свойства геометрии выберем грань, на которой будет создаваться отверстие, радиус скругления поставим – 1 мм, в разделе Ребра выберем линии для создания направляющих ребер.

Глубина ребер в данном случае является толщиной детали. Ввод их не доступен, так как толщина детали из листового металла по умолчанию составляет – 1,5 мм. Ширина ребер – 5 мм.

В поле раздела Перекладины выберем элемент для создания области. Введем значение ширины перекладины – 10 мм.

В поле Границы заполнения, выберем элементы эскиза, которыми будут являться границами заполнения. Нажимаем ОК.

Для того, чтобы посмотреть на деталь в развернутом виде, нужно выбрать элемент на вкладке Листовой металл → Развертка.

Чтобы выйти из режима развертки необходимо повторно нажать на элемент Развертка.

Для того, чтобы создать чертеж из файла детали, необходимо в главном меню выбрать пункт Файл → Создать чертеж из детали.

Необходимо выбрать шаблон чертежа и нажать ОК.

Автоматически откроется создание файла чертежа для данной детали. Документы чертежа для данной детали.

Справа из палитры видов можно выбрать необходимый вид и зажатием левой кнопки мыши перенести на чертеж.

Удалим ненужные надписи с чертежа. Из палитры видов перенесем вид Спереди.

Отводя мышь в сторону, автоматически будут создаваться проекционные виды.

Нажатием левой кнопки мыши получим боковой вид Слева, а также вид Сверху.

Для того, чтобы получить изометрический вид, нужно левой кнопкой мыши нажать в какой-то из диагональных сторон от базового вида детали. После завершения создания видов нажимаем ОК.

Далее следует проставить необходимые размеры. Также необходимо обозначить размеры изгибов и габаритные размеры.

Для того, чтобы на чертеже получить развертку детали, необходимо из палитры видов перенести вид Развертка.

Естественно нужно проставить все недостающие размеры и пояснения, а также добавить основную надпись.

Читайте также: