Обзор листового металла

Изготовление изделий из листового металла:

Изготовление изделий из листового металла — это комплексный процесс холодной обработки тонких металлических листов (обычно толщиной менее 6 мм), включающий резку, штамповку, гибку, сварку, клепку, штамповку в штампах и обработку поверхности. Его важной особенностью является постоянство толщины одной детали.

Методы изготовления изделий из листового металла:

1. Изготовление без применения штампов: в этом процессе используется оборудование, такое как станки с ЧПУ для штамповки, лазерная резка, гильотинные ножницы, гибочные станки и клепальные машины, для обработки листового металла. Обычно применяется для изготовления образцов или мелкосерийного производства и имеет более высокую стоимость.

2. Изготовление с применением штампов: в этом процессе используются фиксированные штампы для обработки листового металла. Распространенные штампы включают штампы для вырубки и формовочные штампы. В основном применяется для массового производства и имеет более низкую стоимость.

Методы обработки листового металла:

1. Обработка без применения штампов: в этом процессе используется оборудование, такое как станки с ЧПУ для штамповки, лазерная резка, гильотинные ножницы, гибочные станки и клепальные машины, для обработки листового металла. Обычно применяется для изготовления образцов или мелкосерийного производства и является относительно дорогой.

2. Обработка с применением штампов: в этом процессе используются фиксированные штампы для обработки листового металла. Обычно это штампы для вырубки и формовочные штампы. В основном применяется для массового производства и является относительно недорогой.

Технологический процесс обработки листового металла

l Вырубка: станки с ЧПУ для штамповки, лазерная резка, гильотинные ножницы; Формовка — гибка, вытяжка, штамповка: гибочные станки, прессы и т.д.

l Другая обработка: клепка, нарезание резьбы и т.д.

l Сварка

l Обработка поверхности: порошковая окраска, гальванизация, травление, трафаретная печать и т.д.

Процессы изготовления изделий из листового металла — Вырубка

Методы вырубки листового металла в основном включают штамповку на станках с ЧПУ, лазерную резку, гильотинные ножницы и вырубку штампами. Штамповка на станках с ЧПУ в настоящее время является наиболее часто используемым методом. Лазерная резка в основном применяется на этапе прототипирования, но ее стоимость обработки высока. Вырубка штампами в основном используется для массового производства.

Ниже мы в основном рассмотрим вырубку листового металла с использованием станков с ЧПУ.

Штамповка на станках с ЧПУ, также известная как координатно-пробивная штамповка, может использоваться для вырубки, пробивки отверстий, вытяжки отверстий и добавления ребер жесткости и т.д. Ее точность обработки может достигать +/-0,1 мм. Толщина листового металла, которую можно обрабатывать на станках с ЧПУ, составляет:

Холоднокатаный лист, горячекатаный лист <3.0 мм;

Алюминиевый лист <4.0 мм;

Лист из нержавеющей стали <2.0 мм.

1. Существуют минимальные требования к размерам для пробивки. Минимальный размер пробивки связан с формой отверстия, механическими свойствами материала и толщиной материала. (См. рисунок ниже)

2. Расстояние между отверстиями и от кромки при ЧПУ-пробивке. Минимальное расстояние между кромкой пробитого отверстия и наружным контуром детали имеет определенные ограничения в зависимости от формы детали и отверстия. Когда кромка пробитого отверстия не параллельна наружной кромке детали, это минимальное расстояние не должно быть меньше толщины материала t; когда они параллельны, оно не должно быть меньше 1,5t. (См. рисунок ниже)

3. При вытяжке отверстий минимальное расстояние между вытянутым отверстием и кромкой составляет 3T, минимальное расстояние между двумя вытянутыми отверстиями — 6T, а минимальное безопасное расстояние между вытянутым отверстием и кромкой изгиба (внутренней) — 3T + R (где T — толщина листового металла, R — радиус изгиба).

4. При пробивке отверстий в вытянутых, изогнутых и глубоко вытянутых деталях следует соблюдать определенное расстояние между стенкой отверстия и прямой стенкой. (См. схему ниже)

Технология обработки листового металла — формовка

Формовка листового металла в основном включает гибку и растяжение.

1. Гибка листового металла

1.1. Гибка листового металла в основном осуществляется с использованием гибочных станков.

Точность обработки на гибочном станке:

Первый изгиб: +/-0,1 мм

Второй изгиб: +/-0,2 мм

Более двух изгибов: +/-0,3 мм

1.2. Основные принципы последовательности гибки: гибка изнутри наружу, от малого к большому, сначала гибка специальных форм, затем общих форм, обеспечивая, чтобы предыдущая операция не влияла и не мешала последующим операциям.

1.3. Распространенные формы гибочного инструмента:

1.4. Минимальный радиус гибки гнутых деталей: При изгибе материала внешний слой растягивается, а внутренний слой сжимается в области скругления. При постоянной толщине материала, чем меньше внутренний радиус (r), тем сильнее растяжение и сжатие. Когда растягивающее напряжение на внешнем скруглении превышает предел прочности материала, возникают трещины и разрушение. Поэтому при конструктивном проектировании гнутых деталей следует избегать чрезмерно малых радиусов скругления при гибке. Минимальные радиусы гибки для материалов, обычно используемых в компании, приведены в таблице ниже.

Таблица минимальных радиусов изгиба для гнутых деталей:

1.5. Высота прямого участка гибочных деталей. Как правило, минимальная высота прямого участка не должна быть слишком мала. Требование к минимальной высоте: h > 2t

Если высота прямого участка h < 2t гибочной детали, ее необходимо сначала увеличить, затем увеличить высоту гибки, а затем обработать до требуемого размера после гибки; или перед гибкой в зоне гибочной деформации следует обработать неглубокий паз.

1.6. Высота прямого участка со скошенной стороной: когда гибочная деталь имеет скошенную сторону, минимальная высота стороны составляет: h = (2~4)t > 3 мм

1.7. Расстояние между отверстиями на гибочных деталях: после пробивки отверстие должно располагаться вне зоны гибочной деформации, чтобы избежать деформации при гибке. Расстояние от стенки отверстия до края гибки показано в таблице ниже.

1.8. Для местно гнутых деталей линия изгиба должна избегать мест резких изменений размеров. При частичном изгибе участка кромки, чтобы предотвратить концентрацию напряжений и образование трещин на острых углах, линию изгиба можно сместить на некоторое расстояние от места резкого изменения размеров (Рисунок a), или можно создать технологическую канавку (Рисунок b), или пробить технологическое отверстие (Рисунок c). Обратите внимание на размерные требования на рисунках: S>R, ширина канавки k≥t; глубина канавки L>t+R+k/2

1.9. Скошенный край гибочного края должен избегать зоны деформации.

1.10. Конструктивные требования к глухим краям. Длина глухого края связана с толщиной материала. Как показано на рисунке ниже, минимальная длина глухого края L > 3.5t + R. Где t — толщина стенки материала, а R — минимальный внутренний радиус гибки предыдущей операции (как показано справа на рисунке ниже).

1.11. Добавлены технологические установочные отверстия: для обеспечения точного позиционирования заготовки в штампе и предотвращения смещения заготовки при гибке, ведущего к браку, в конструкции следует заранее добавлять технологические установочные отверстия, как показано на рисунке ниже. Особенно для деталей, подвергаемых многократной гибке и формовке, технологические отверстия должны использоваться в качестве базовых для позиционирования, чтобы уменьшить накопленные погрешности и обеспечить качество продукции.

1.12. Различные размеры приводят к разной технологичности:

Как показано на диаграмме выше, а) пробивка отверстия сначала, а затем его гибка облегчает обеспечение точности размера L и упрощает обработку. б) и в) если точность размера L высока, необходимо сначала выполнить гибку, а затем обработать отверстие, что является более сложным.

1.13. Пружинение гибочных деталей: на пружинение влияют многие факторы, включая механические свойства материала, толщину стенки, радиус гибки и нормальное давление при гибке.

Чем больше отношение внутреннего радиуса угла к толщине листа гибочной детали, тем больше пружинение.

Выдавливание ребер жесткости в зоне гибки не только улучшает жесткость заготовки, но и помогает подавлять пружинение.

2. Вытяжка листового металла

Вытяжка листового металла в основном выполняется с помощью ЧПУ-пробивки или обычной пробивки, требуя различных пуансонов или штампов для вытяжки.

Форма вытянутой детали должна быть как можно более простой и симметричной, и по возможности вытягиваться за одну операцию.

Для деталей, требующих многократных операций вытяжки, должны допускаться следы, которые могут образоваться на поверхности в процессе вытяжки.

При обеспечении соответствия сборочным требованиям следует допускать определенную степень наклона на боковых стенках вытянутой детали.

2.1. Требования к радиусу скругления между дном вытянутой детали и прямой стенкой:

Как показано на рисунке, радиус скругления между дном вытянутой детали и прямой стенкой должен быть больше толщины листа, т.е. r>t. Для более плавного процесса вытяжки r1 обычно принимается равным (3+5)t, а максимальный радиус скругления должен быть меньше или равен 8 толщинам листа, т.е. r1<8t.

2.2. Радиус скругления между фланцем и стенкой вытянутой детали:

Как показано на рисунке, радиус скругления между фланцем и стенкой вытянутой детали должен быть больше удвоенной толщины листа, т.е., r2>2t. Для обеспечения более плавного процесса вытяжки, r2 обычно принимается равным (5 - 10)t. Максимальный радиус фланца должен быть меньше или равен 8 толщинам листа, т.е., r2<8t.

2.3. Радиус скругления между фланцем и стенкой вытянутой детали: Как показано на На рисунке радиус скругления между фланцем и стенкой растянутой части должен быть больше удвоенной толщины пластины, то есть r2>2t. Чтобы процесс растяжения проходил более плавно, r2 обычно принимают равным (5-10)t. Максимальный радиус фланца должен быть меньше или равен восьмикратной толщине пластины, то есть r2<8t.

2.4. Диаметр внутренней полости круглых вытянутых деталей: Как показано на рисунке, диаметр внутренней полости круглых вытянутых деталей должен быть D>d+10t, чтобы прижимная пластина не морщилась во время вытяжки.

2.5. Радиус скругления между смежными стенками прямоугольной вытянутой детали: Как показано на рисунке, радиус скругления между смежными стенками прямоугольной вытянутой детали должен быть r3 > 3t. Для уменьшения количества операций вытяжки, r3 по возможности должен быть больше H/5, чтобы можно было вытянуть за один проход.

2.6. При формовании круглой вытянутой детали без фланца за один шаг, размерное соотношение между её высотой и диаметром должно соответствовать следующим требованиям:

Как показано на рисунке, при формовании круглой вытянутой детали без фланца за один шаг, отношение высоты H к диаметру d должно быть меньше или равно 0,4, т.е., H/d < 0,4.

2.7. Изменение толщины вытянутых деталей: Из-за различного уровня напряжений в разных местах толщина материала в вытянутой детали изменяется после вытяжки. Как правило, центр дна сохраняет исходную толщину, материал истончается на закругленных углах дна, материал утолщается возле фланца в верхней части, и материал утолщается на закругленных углах прямоугольных вытянутых деталей. При проектировании вытянутых изделий размеры на чертеже изделия должны четко указывать, какие размеры должны быть гарантированы — наружные или внутренние; одновременно нельзя указывать и внутренние, и наружные размеры.

3. Другие способы формовки листового металла:

Усиливающие рёбра —— Рёбра выдавливаются на деталях из листового металла для увеличения жёсткости конструкции.

Жалюзи —— Жалюзи обычно используются в различных корпусах или кожухах для вентиляции и отвода тепла.

Отбортовка отверстий (вытяжка отверстий) —— Используется для нарезания резьбы или повышения жёсткости отверстий.

3.1. Усиливающие рёбра:

Выбор структуры и размеров усиливающих рёбер

Предельные размеры шага пуансонов и расстояния от края пуансона

3.2. Жалюзи (венецианские):

Метод формирования жалюзи заключается в использовании одного края пуансона для резки материала, в то время как остальная часть пуансона одновременно растягивает и деформирует материал, образуя волнистую форму с одной открытой стороной.

Типичная структура жалюзи. Требования к размерам жалюзи: a>4t; b>6t; h<5t; L>24t; r>0.5t.

3.3. Отбортовка отверстий (вытяжка отверстий):

Существует много видов отбортовки отверстий, наиболее распространенной является отбортовка внутренних отверстий под нарезку резьбы.

Технология изготовления листового металла – сварка

При проектировании сварных конструкций из листового металла следует руководствоваться принципом 'симметричного расположения швов и сварных точек, избегая сближения, скопления и наложения'. Второстепенные швы и сварные точки могут прерываться, а основные швы и сварные точки должны быть соединены. Часто используемые методы сварки в листовом металле включают дуговую сварку и контактную сварку.

1. Дуговая сварка:

Между деталями из листового металла должно быть достаточно пространства для сварки. Максимальный зазор сварки должен составлять 0.5-0.8 мм, а шов должен быть равномерным и плоским.

2. Контактная сварка

Поверхность сварки должна быть плоской и без складок, пружинения и т.д.

Размеры для контактной точечной сварки показаны в таблице ниже:

Расстояние между точками контактной пайки

В практических применениях при сварке мелких деталей можно использовать данные из таблицы ниже в качестве ориентира. При сварке крупных деталей расстояние между точками можно соответствующим образом увеличить, как правило, не менее 40-50 мм. Для не несущих нагрузку деталей расстояние между точками можно увеличить до 70-80 мм.

Толщина листа t, диаметр сварной точки d, минимальный диаметр сварной точки dmin, минимальное расстояние между сварными точками e. Если пластины имеют разную толщину, выберите толщину на основе наиболее тонкой пластины.

Количество слоев пластин и соотношение толщин при контактной сварке

Контактная точечная сварка обычно включает два слоя пластин, максимум три слоя. Соотношение толщин каждого слоя в сварном соединении должно быть между 1/3 и 3.

Если для сварки требуется три слоя, сначала следует проверить соотношение толщин. Если оно разумное, можно приступать к сварке. Если нет, рассмотрите возможность создания технологических отверстий или вырезов, сварки двух слоев отдельно и смещения точек сварки.

Технология обработки листового металла - Поверхностная обработка

Поверхностная обработка листового металла служит как антикоррозионным, так и декоративным целям. Распространенные методы поверхностной обработки листового металла включают: порошковое окрашивание, электрооцинковку, горячее цинкование, анодирование, браширование и трафаретную печать. Перед поверхностной обработкой с поверхности листового металла следует удалить масло, ржавчину, сварочный шлак и т.д.

1. Порошковое окрашивание:

Существует два типа поверхностного покрытия листового металла: жидкая краска и порошковая краска. Мы обычно используем порошковую краску. С помощью таких методов, как распыление порошка, электростатическая адсорбция и высокотемпературное обжигание, на поверхность листового металла наносится слой краски различных цветов для улучшения его внешнего вида и повышения коррозионной стойкости материала. Это распространенный метод поверхностной обработки.

Примечание: между листами, окрашенными разными производителями, будет наблюдаться некоторая разница в цвете. Поэтому листовой металл одного цвета, произведенный на одном оборудовании, в идеале должен окрашиваться одним и тем же производителем.

2. Электрооцинковка и горячее цинкование методом погружения:

Цинкование поверхности листового металла - это распространенный метод антикоррозионной обработки поверхности, который также улучшает внешний вид. Цинкование можно разделить на электрооцинковку и горячее цинкование.

Электрооцинковка дает более яркий и гладкий внешний вид, а слой цинка тоньше, поэтому она используется чаще.

Горячее цинкование дает более толстый слой цинка и создает слой цинк-железного сплава, который обеспечивает более высокую коррозионную стойкость по сравнению с электрооцинковкой.

3. Анодирование поверхности:

В этом разделе в основном рассматривается анодирование поверхности алюминия и алюминиевых сплавов.

Анодирование поверхности алюминия и алюминиевых сплавов позволяет получать различные цвета, служа как защитным, так и декоративным целям. Одновременно на поверхности материала образуется анодная оксидная пленка. Эта пленка обладает высокой твердостью и износостойкостью, а также хорошими электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами.

4. Браширование поверхности:

Материал помещается между верхним и нижним валками брашировальной машины. На валки закреплены абразивные ленты. Приводимый в движение двигателем, материал протягивается через абразивные ленты, создавая линии на его поверхности. Толщина линий варьируется в зависимости от типа абразивной ленты. Основная цель - улучшение внешнего вида. Эта обработка брашированием поверхности обычно рассматривается только для алюминиевых материалов.

5. Трафаретная печать:

Трафаретная печать - это процесс нанесения различных маркировок на поверхность материалов. Обычно существует два метода: плоская трафаретная печать и тампопечать. Плоская трафаретная печать в основном используется для плоских поверхностей, но для более глубоких углублений требуется тампопечать.

Для трафаретной печати требуется трафаретная форма.

Гибка листового металла требует опыта; наблюдайте, как опытные мастера гнут листы и почему они делают это именно так. Чтобы узнать больше о гибочных станках или процессах гибки, пожалуйста, свяжитесь с нашей командой JUGAO CNC MACHINE.