poczta@prometalform.eu
+48 95 762 08 61
+48 95 762 08 61
Nowoczesne technologie obróbki metali
Cięcie laserem blach
Cięcie laserem rur i profili
Spawanie zrobotyzowane
Gięcie blach
+48 95 762 08 61
Cięcie laserem blach
Cięcie laserem rur i profili
Spawanie zrobotyzowane
Gięcie blach
Proces gięcia blach za pomocą pras krawędziowych jest jednym z kluczowych etapów w nowoczesnej obróbce blacharskiej. Choć sama technologia wydaje się prosta w założeniu, to w praktyce wymaga głębokiej wiedzy o właściwościach materiałowych i mechanice przeróbki plastycznej. Niniejszy artykuł koncentruje się na szczegółowej analizie wpływu właściwości materiałowych na proces gięcia, ze szczególnym uwzględnieniem zjawiska sprężynowania powrotnego, anizotropii właściwości mechanicznych oraz wpływu mikrostruktury.
Granica plastyczności (Re) jest jednym z najważniejszych parametrów, które decydują o zachowaniu blachy podczas gięcia. Definiuje ona moment, w którym materiał zaczyna się odkształcać plastycznie, czyli trwale zmienia swój kształt. Dla procesu gięcia kluczowe znaczenie ma:
Dla przykładu, stal S235JR o granicy plastyczności 235 MPa będzie wymagała znacznie mniejszych sił gięcia niż stal S700MC o granicy plastyczności 700 MPa, przy tej samej grubości materiału.
Moduł Younga (E), będący miarą sztywności materiału, bezpośrednio wpływa na wielkość sprężynowania powrotnego. Materiały o wyższym module Younga charakteryzują się mniejszym sprężynowaniem powrotnym, co przekłada się na lepszą przewidywalność procesu gięcia.
Porównując różne materiały:
Widać wyraźnie, że przy zachowaniu tych samych parametrów gięcia, aluminium będzie wykazywało znacznie większe sprężynowanie powrotne niż stal, co wymaga odpowiedniego dostosowania kąta gięcia.
Sprężynowanie powrotne jest jednym z najważniejszych zjawisk, które należy uwzględnić w procesie gięcia blach. Powstaje ono na skutek:
Podczas gięcia blachy, warstwy materiału znajdujące się po zewnętrznej stronie gięcia są rozciągane, natomiast warstwy po wewnętrznej stronie - ściskane. Pomiędzy nimi znajduje się tzw. warstwa neutralna, która nie zmienia swojej długości. Po zwolnieniu nacisku, część odkształcenia sprężystego zostaje odwrócona, co prowadzi do częściowego odprężenia materiału i zmiany kąta gięcia.
Sprężynowanie powrotne zależy od kilku kluczowych właściwości materiałowych:
Do określenia wielkości sprężynowania powrotnego stosuje się różne modele matematyczne, w tym:
Model Gardnera:
K = r/t * (Re/E) * (π/2 - α)
gdzie:
Model Bozdemir-Göloğlu:
K = C * (Re/E) * (r/t)^n
gdzie C i n są stałymi empirycznymi zależnymi od materiału
Badania eksperymentalne pokazują, że dla stali wysokowytrzymałościowych (np. DP800) sprężynowanie może być nawet o 300% większe niż dla stali niskowęglowych (np. DC01) przy tych samych parametrach gięcia.
Blachy metalowe wykazują anizotropię właściwości mechanicznych wynikającą z procesu ich wytwarzania. Kierunek walcowania blachy ma znaczący wpływ na:
Dla przykładu, stal DC04 przeznaczona do głębokiego tłoczenia charakteryzuje się wartością r > 1,6, co oznacza dobrą odporność na ścienienie podczas formowania, ale jednocześnie może prowadzić do nierównomiernego sprężynowania podczas gięcia w różnych kierunkach względem kierunku walcowania.
Minimalna wartość promienia gięcia (rmin) jest bezpośrednio związana z grubością materiału (t) i jego właściwościami mechanicznymi. Ogólna zależność jest często wyrażana wzorem:
rmin = K * t
gdzie K jest współczynnikiem zależnym od materiału i jego stanu:
Stan obróbki cieplnej materiału ma znaczący wpływ na proces gięcia:
Stale wysokowytrzymałościowe (HSS) i zaawansowane stale wysokowytrzymałościowe (AHSS) charakteryzują się:
Dla przykładu, stal DP600 (dual-phase) o granicy plastyczności około 400 MPa wykazuje sprężynowanie powrotne o około 30-40% większe niż stal DC04 o granicy plastyczności około 170 MPa.
Stopy aluminium, ze względu na niższy moduł sprężystości, wykazują:
Porównując różne stopy aluminium, seria 5xxx (np. 5083) charakteryzuje się dobrą giętnością, podczas gdy stopy serii 7xxx (np. 7075) wymagają precyzyjnego dostosowania parametrów gięcia.
Aby skompensować wpływ właściwości materiałowych na proces gięcia, stosuje się:
Dla materiałów o trudnej giętnośći stosuje się:
Siła nacisku wymagana do gięcia jest bezpośrednio związana z właściwościami materiału:
F = k * Re * b * t²/W
gdzie:
Materiały o wyższej granicy plastyczności wymagają proporcjonalnie większej siły nacisku, co przekłada się na większe wymagania dotyczące parametrów prasy krawędziowej.
Prędkość procesu gięcia może wpływać na zachowanie materiału:
Współczesne podejście do procesów gięcia blach uwzględnia zaawansowane metody badania właściwości materiałowych:
Rozwój metod numerycznych pozwala na dokładniejsze przewidywanie zachowania materiału podczas gięcia:
Rosnące wykorzystanie stali o ultrawysokiej wytrzymałości (UHSS) stawia nowe wyzwania:
Coraz szersze zastosowanie materiałów wielowarstwowych i kompozytowych wymaga:
Właściwości materiałowe odgrywają kluczową rolę w procesie gięcia blach na prasach krawędziowych. Zrozumienie wpływu tych właściwości pozwala na optymalizację parametrów procesu i uzyskanie wysokiej jakości wyrobów. Najważniejsze czynniki materiałowe wpływające na proces gięcia to:
Nowoczesne podejście do procesu gięcia blach uwzględnia zaawansowane metody badawcze i symulacyjne, które pozwalają na dokładniejsze przewidywanie zachowania materiału i optymalizację parametrów procesu. Wraz z rozwojem nowych materiałów o specyficznych właściwościach, techniki gięcia będą ewoluować, aby sprostać rosnącym wymaganiom jakościowym i wydajnościowym w przemyśle.