Учебные пособия

Слесарно-инструментальные работы

Раздел:  Строительство. Ремонт

Гибка является одной из наиболее распространенных формоизменяющих операций холодной штамповки, которая широко используется для получения разнообразных деталей из листового металла, профильного проката, труб и проволоки. В процессе гибки металл подвергается одновременному действию растягивающих и сжимающих усилий. На наружной стороне заготовки в месте изгиба волокна металла растягиваются и длина их увеличивается; на внутренней стороне волокна сжимаются, а длина их укорачивается. И только центральный слой или нейтральная линия, в момент сгиба не испытывает сжатия и растяжения. Длина нейтральной линии после изгиба заготовки не изменяется. В тех случаях, когда напряжения изгиба не превышают предела упругости материала, деформации заготовки будут упругими, и после снятия, напряжений заготовка примет свой первоначальный вид.

Существует и другой вид гибки, при котором обеспечивается получение точных углов и радиусов изгиба. Это так называемая гибка с растяжением, когда заготовка при гибке подвергается действию добавочного растягивающего усилия. При этом все волокна испытывают растяжение и наблюдается лишь некоторое сокращение площади поперечного сечения, тогда как угол и радиус гибки остаются без изменения.

Наибольшее распространение в слесарно-инструментальной практике получили гибочные работы.

При получении деталей с очень малыми радиусами изгиба возникает опасность разрыва наружного слоя заготовки в месте изгиба вследствие чрезмерного для данного материала относительного удлинения этого слоя. Опасность разрыва увеличивается из-за наличия дефектов поверхности заготовки (трещин, вырывов). Величина минимально допустимого радиуса изгиба зависит от механических свойств материала заготовки, от применяемой технологии гибки и качества поверхности заготовки.

Детали с очень малыми радиусами закругления следует изготовлять из пластичных материалов или предварительно подвергать исходный материал термической обработке — отжигу. При изготовлении деталей из малопластичных материалов с относительно малыми радиусами  закруглений  необходимо  применять технологические процессы гибки, при которых возникают незначительные растягивающие усилия. Растягивающие усилия уменьшаются вследствие трения заготовки о гибочное приспособление или штамп. Радиус изгиба детали не следует принимать близким к минимально допустимому, если это не вызвано конструктивными требованиями. По технологическим соображениям даже дли наиболее пластичных материалов целесообразно не допускать   радиус   изгиба   меньше   толщины заготовки (табл.  11).

Следует принимать во внимание, что при вырубке материал заготовки вблизи линии среза наклёпывается (уплотняется) и его пластичность снижается, это приводит к увеличению значения минимально допустимого радиуса. С увеличением толщины пластические свойства листового проката снижаются, вследствие чего величина минимально допустимого радиуса значительно повышается. Несоблюдение основных положений при выборе радиуса гибки заготовок или деталей приводит к появлению трещин, и других пороков.

Разновидности гибки обусловлены требованиями к свойствам готовых деталей и формой исходных заготовок, скоб, петель, кронштейнов, колец и других изделий из листового, круглого и профильного металла.

Заготовки можно сгибать под углом, по радиусу и по фасонным кривым. В зависимости от размеров и формы детали, профиля исходной заготовки и характера производства гибка осуществляется в штампах, на эксцентриковых, кривошипных, фрикционных и гидравлических прессах; на специальных ручных или механизированных устройствах и на специальных гибочных  и  профилировочных  станках. Как правило, длина заготовки указывается  на  чертеже.   В  тех  случаях,  когда длина заготовки не указана, профиль следует разбить на участки, определить длину каждого из них и, суммируя, определить общую длину. Например, необходимо определить длину заготовки для угольника из полосового металла. Длина угольника состоит из трех участков двух прямолинейных   и   криволинейного.  

На 167 показан способ гибки листового материала на двухроликовом ги-бочно-разрезном станке. Станок состоит из  чугунной  пустотелой  станины  1,  во внутренней ее части смонтированы электродвигатель с механизмом привода, осуществляющий вращение маховика 10 со шпинделями,   на   которых   установлены фасонные ролики 4 и 6. На передней части нижнего шпинделя установлено ограничительное  полукольцо  3,  определяющее длину гибки профиля заготовки. Вращение и торможение шпинделя с маховиком осуществляют рукоятками 8 и 9, а регулирование шпинделей с роликами 4 ж 6 по высоте на требуемую толщину материала рукояткой 7, а по длине осью 2. Процесс гибки контуров круглых листовых заготовок производится в такой последовательности: вначале круглую заготовку берут двумя руками и пропускают между роликами 4 и 6, затем с помощью рукоятки 7 опускают ползун с роликом б и прижимают к ролику 4 заготовку 5 с таким расчетом, чтобы оставался припуск на изгиб по наружному контуру заготовки. После этого включают станок, слегка придерживая с двух сторон руками заготовку, направляют ее по ходу вращения роликов. Ролики, захватывая заготовку, выгибают требуемый контур на высоту Н и диаметр  D.

Гибку сложных профилей из листовой стали можно производить на профилеги-бочной машине (168, а), состоящей из двух вертикальных стоек / и двух головок 4 и 9, закрепленных на столе 6. По направляющим головок с помощью штурвалов 12 и 16 перемещается (вручную вверх и вниз) траверса 5; нижняя часть головок шарнирно соединена с траверсой 15, на оси 2 которой с двух сторон закреплены противовесы 3 и 10.

В процессе гибки на стол 6 укладывают заготовку 7 с кубиком 8 так, чтобы боковая сторона кубика совпала с разметочной линией на заготовке и верхней плоскостью  (с учетом  толщины материала) траверсы 5. Затем правой рукой, вращая штурвал 11, опускают траверсу 5 и слегка прижимают кубик 8 и заготовку 7. Вращая штурвалы 12 и 16, прижимают окончательно кубик и заготовку.  Убедившись, что кубик с заготовкой установлены правильно, двумя руками захватывают снизу рукоятки 13 и 15, поднимают (на себя) вверх траверсу 14 и производят гибку угла на заготовке.

На 168, б, в, г показаны примеры гибки типовых деталей. В результате соответствующей регулировки положения траверсы, осуществляющей настройку машины на заданный профиль изгиба детали, гибка сложных профилей деталей производится за несколько гибочных операций. Исходными материалами для профилируемых деталей служит холоднокатаная сталь 08, алюминий, латунь и другие цветные сплавы толщиной 0,02— 3,0 мм и шириной до  1000 мм.

Разнообразная номенклатура гибочных работ, выполняемых в трудоемких и дорогостоящих гибочных штампах, требует их замены на более простые и дешевые универсальные блоки штампов. В табл. 12 показано несколько типов универсальных блоков штампов для гибки простых и сложных профилей деталей.

Гибку сопряженных профилей в заготовках малых и средних размеров осуществляют в сложных гибочных штампах (170, а), состоящих из стальной плиты / с установленной на ней матрицей J-и закрепленной штифтами и винтами. Оформляющая поверхность матрицы имеет выпукло-вогнутый сопряженный профиль. Установленные на ее передних сторонах упорные планки 4 предназначены для укладки заготовок 6. Рабочая поверхность вставки пуансона 3 имеет такой же профиль, как и профиль матрицы, разница состоит лишь в том, что сопряжения радиуса выпукло-вогнутого профиля выполнены с учетом толщины заготовки 6. Вставка пуансона 3 вставляется в паз пуансонодержателя 2 и крепится с двух сторон контрольными штифтами.

Для обеспечения достаточной точности высота Н прямой части отгибаемых стемая и изогнутая). Прямые гибочные пуансоны обычно применяют на первых операциях гибки высоких и узких профилей, а также на вторых и последующих гибочных операциях при гибке угольников и деталей коробчатого типа 7 и 2 (см. 168, г). Радиусные гибочные пуансоны типа 3 и 4 применяются при гибке вогнутых и выпуклых профилей деталей и т. д. Кроме указанных выше гибочных станков и блоков штампов гибку угловых профилей на листовых заготовках можно производить на простейшем штампе (169, а), состоящем из стальной плиты 1, на которой установлена и закреплена винтами матрица 2. Рабочий профиль матрицы представляет собой гнездо, границы которого находятся под углом 90°. На боковых сторонах матрицы установлены и закреплены винтами упорные планки 5 для заготовок 4. Рабочий профиль пуансона 5 выполнен под углом 89е, с таким расчетом, чтобы после гибки заготовка слегка распрямлялась и был получен угол а = 90° ±15', как показано на 169, б

Если деталь имеет форму скобы с горизонтальными полками (170, д) и получается в одном штампе, то радиус R, обращенный в сторону матрицы, должен быть больше S. Если R < S, то в процессе гибки на боковых полках детали возможны вмятины и задиры, что особенно опасно для металлов, имеющих плакирующее покрытие. При малом радиусе процесс гибки следует производить в две операции: гибка в матрице R> S и гибка до получения заданного радиуса. Радиусы закругления у скоб должны быть равными, если это условие не выполнимо, получить деталь с одинаковой высотой полок трудно.

Для точности фиксирования заготовок в штампах и предотвращения их сдвига в момент гибки желательно предусматривать в деталях технологические отверстия.

Влияние каждого из приведенных факторов заключается в следующем: а) радиус гибки тем больше, чем меньше удлинение металла; б) с уменьшением угла гибки, особенно у металлов с малым относительным удлинением, величина радиуса R должна быть увеличена; в) наименьшее значение при прочих равных условиях радиус гибки R имеет в случае, когда линия гибки расположена поперек направления прокатки; при расположении линии гибки под углом 45° или по направлению прокатки радиус гибки должен быть увеличен; г) если при гибке заусенцы на кромке заготовки расположены наружу, т. е. в сторону матрицы, то необходимо значительное увеличение радиуса R.

Пуансон 6 не имеет верхней плиты, как у обычных штампов, а крепится винтами 5 к основанию хвостовика 4.

На 171, 6 показана развертка заготовки для гибки петли. Прежде чем приступить к гибке петли, устанавливают пуансон б в направляющее гнездо матрицы 7. Закрепляют хвостовик в ползуне, а нижнюю плиту 1 на столе пресса. Убедившись, что штамп установлен на прессе правильно, с помощью штурвала или гидравлической системы пресса поднимают пуансон, вставляют заготовку 3 в паз между двух секций 2 и 7 матрицы и опускают пуансон в направляющее гнездо матрицы; затем обжимают конец заготовки 3 радиусной выточкой, образующей профиль пуансона, и получают петлю необходимого размера.

Для гибки профиля сопряженной формы детали 4 (172, б) используется простой штамп (172, а), состоящий из нижней плиты 1 с продольным пазом посредине, в котором на штифтах 5 закреплена винтом 6 матрица 2. В процессе гибки к столу пресса крепят нижнюю плиту штампа, затем между оформляющей полостью матрицы 2 и пуансоном 3 укладывают листовые прокладки соответствующие толщине заготовки, закрепляют пуансон, в ползуне пресса, поднимают пуансон и вынимают прокладки из матрицы. Убедившись по оттиску прокладок, что их профиль совпадает с заданными размерами детали, приступают к гибке заготовки 4.

На 173, а показаны приемы ручной гибки и вальцовки профиля заготовок на двухроликовым гибочном станке. Станок состоит из чугунной пустотелой станины j, во врутренней части которой установлены на роликовых подшипниках 17 и 18 два регулируемых по высоте валика с подвижными шестеренками 16 и 20. На передней части станины / по направляющим перемещается вверх и вниз кронштейн 3, с которым шарнирно соединен осью   маховика   5  поворотный   стол   8.

На столе установлен и закреплен рукояткой 7 ползун 9 с тарельчатым диском 6. На конце ползуна в квадратном окне установлен и закреплен хобот 10. На передней части хобота имеются направляющие, по которым перемещается с помощью рычага 11 тарельчатый диск 12. Перед началом гибки круглую листовую заготовку пропускают между тарельчатыми дисками 6 и 12 и роликами 4 и 13, затем слегка с помощью рукоятки 14 опускают ползун с роликом 13 на заготовку и, захватив рукой рукоятку 15, нажимают ее слегка вперед. В это время вилка рукоятки, охватывающая с двух сторон шестеренку 16, переместит ее по шпонке валика и соединит ее зубья с зубьями шестеренки 20. Затем рычагом 11 опускают диск 12 и зажимают заготовку, лежащую на тарельчатом диске 6. После этого правой рукой захватывают ручку рукоятки 19 и поворачивают ее, а левой рукой, придерживая заготовку, производят гибку ее наружного контура. При гибке контуров из квадратных листовых заготовок вначале с помощью вилки рукоятки 15 выводят зубья шестеренки 16 из зубьев шестеренки 20, затем закрепляют валик рукояткой 2, снимают с него ролик 4 и на его место устанавливают призму 21 или 22 с уложенными на ней роликами 23, предназначенными для скольжения листовой заготовки в процессе гибки и вальцевания кантов по наружному контуру детали.

На 173, б показан обработанный профиль детали с угловым изгибом, закруглением по торцу и радиусным углублением. На 173, в показан обработанный профиль детали с угловыми бортами и ребрами жесткости посредине.

Гибка труб производится ручным и механизированным способами в горячем и холодном состоянии, с наполнителями и без наполнителей. Это зависит от диаметра трубы, размера угла загиба и материала. При горячей гибке с наполнителем трубу отжигают, размечают, а затем один конец закрывают деревянной или металлической пробкой. Для предупреждения смятия, выпучивания и появления трещин при гибке трубу через воронку плотно заполняют мелким сухим песком. Слабая набивка приводит к сплющиванию трубы в местах изгиба, поэтому песок необходимо уплотнять, обстукивая трубу снизу до верху. После заполнения песком другой конец трубы необходимо забить деревянной пробкой, у которой должны быть отверстия для выхода газов, образующихся при нагреве.

Иногда в качестве наполнителя используют воду, которую в трубе замораживают. Для каждой трубы, в зависимости от ее диаметра и материала, должен быть установлен минимально допустимый радиус изгиба. Радиус закругления при гиб-ке труб берется не меньше трех диаметров трубы, а длина нагреваемой части зависит от угла изгиба и диаметра трубы. Если трубу изгибают под углом 90°, то нагревают участок, равный четырем диаметрам трубы; если под углом 45° — трем диаметрам и т.  д.

При гибке наружная сторона трубы вытягивается, а внутренняя сжимается. При гибке труб диаметром 10 мм и больше необходимы специальные приспособления. Трубы диаметром 10—25 мм изгибают в специальном приспособлении типа рамки (174, а). Приспособление состоит из двух стальных планок 1 ж 15 изогнутой формы, соединенных между собой колонками 17. На планках с двух сторон симметрично расположены отверстия, в которые устанавливают пальцы 3 и 10 с роликами 12 и 16.

В центре планок установлена труба 6 и закреплена с двух сторон специальным винтом 5. Передний торец трубы запрессован в отверстие головки 7 и сварен по всей окружности. Эксцентрик рукоятки 8 шарнирно соединен осями с проушинами головки 7 и со штоком 4. Перед началом гибки труб приспособление крепят тремя болтами 2,9 и 11 к поверхности чугунной массивной плиты 18. Установив и закрепив приспособление на плите, вывинчивают винт 5 и снимают с колонок 17 верхнюю планку 75. Затем устанавливают в другие отверстия пальцы 3 и 10 с роликами • 12 и 16, к роликам прикладывают нагретую часть трубы 13, надевают на колонки планку 75 и закрепляют винтом 5. Затем левой рукой прикладывают к трубе фасонную вставку 14, имеющую диаметр и радиус гибки трубы, а правой, нажимая рукоятку 8 вниз, производят гибку требуемого радиуса на трубе. На   174, б показаны формы вставок.

Сварные трубы с продольным швом необходимо располагать при гибке так, чтобы шов был сбоку и снаружи, иначе он может разойтись. Тонкостенные трубы диаметром 30 мм и больше с малым радиусом изгиба гнут только в нагретом состоянии с наполнителями. Эта операция выполняется по заранее заготовленным фасонным вставкам 14 разных размеров и профилей (174, б). Трубы рекомендуется гнуть с одного нагрева, так как повторный нагрев ухудшает качество металла. При нагреве следует обращать внимание на прогрев песка. Нельзя допускать излишнего перегрева отдельных участков; от достаточно нагретой части трубы отскакивает окалина; в случае перегрева трубу охлаждают водой. После нагрева трубу изгибают по шаблону или копиру вручную. По окончании гибки пробки выколачивают или выжигают и высыпают песок. Плохое, неплотное заполнение трубы, недостаточный или неравномерный прогрев перед гибкой приводит к образованию складок или разрывов.

Гибка медных и латунных труб. Медные или латунные трубы при гибке в холодном состоянии, заполняют расплавленной канифолью. Процесс гибки аналогичен описанному выше. Канифоль после гибки выплавляют, начиная с концов трубы, так как при нагреве середины трубы, наполненной канифолью, происходит разрыв ее.

Медные и латунные трубы при гибке в холодном состоянии необходимо отжечь при температуре 600—700° С и охладить на воздухе.

Наполнителями при гибке медных труб в холодном состоянии является канифоль, а в нагретом — песок. Наполнители для латунных труб те же, что и при гибке медных труб. Дюралюминиевые трубы перед гибкой отжигают при температуре 350 — 400° С и охлаждают в воде. После такой обработки эти трубы хорошо гнутся в течение двух часов.

1Механизация гибки труб. При массовом изготовлении деталей из труб применяют ручные трубогибочные приспособления и рычажные трубогибы, а для гибки труб больших диаметров — специальные трубогибочные станки и прессы.

В последнее время широко используют гибку труб с растяжением заготовки и с нагревом токами высокой частоты. При гибке труб с растяжением заготовку подвергают растягивающим напряжениям, превышающим предел текучести металла, а затем гнут. Этот процесс осуществляется на гибочно-растяжных машинах с поворотным столом для гибки труб самолетов, автомашин, морских и речных судов и др.

Детали, изготовленные этим способом, имеют высокую прочность.

При гибке труб с нагревом токами высокой частоты нагрев, гибка и охлаждение происходят последовательно и непрерывно в специальной высокочастотной установке, которая состоит из механической и электрической частей. Механическая часть представляет собой станок для гибки труб, а электрическая состоит из электрооборудования и индуктора. Установка допускает гибку труб диаметром от 95 до 300 мм.

Указанный способ имеет ряд преимуществ: обеспечивает меньшую овальность в местах изгиба труб, высокую производительность (в 4—5 раз выше других способов), механизацию процесса. Правильно изогнутыми считаются трубы, не имеющие вмятин, выпучин и складок.

Причины брака при гибке и правке При гибке ме±алла брак чаще всего проявляется в косых загибах и механических повреждениях обработанной поверхности, как результат неправильной разметки или закрепления детали в тисках выше или ниже разметочной линии, а также неправильного   нанесения  ударов.

При правке основными причинами брака являются вмятины, следы от бойка молотка, забоины на обрабатываемой поверхности от молотка. Указанные причины  являются  следствием  применения молотка, на бойках которого имеются забоины и выщербины, неправильного нанесения ударов.