Технология обработки листового металла постоянно совершенствуется, особенно в некоторых областях применения, таких как гибка прецизионной нержавеющей стали, гибка декоративных деталей из нержавеющей стали, гибка алюминиевых сплавов, гибка деталей самолетов, гибка медных пластин и т. д., что предъявляет еще более высокие требования к качеству поверхности готовой детали. Традиционный процесс гибки с большей вероятностью может повредить поверхность детали. Поверхность, контактирующая с пресс-формой, образует заметную вмятину или царапину, что влияет на эстетику конечного продукта и снижает оценку пользователем ценности продукта.

1.Причины образования вмятин при гибке

Возьмем в качестве примера гибку V-образной детали. Гибка листового металла - это процесс формообразования, при котором металлический лист сначала подвергается упругой деформации, а затем переходит в пластическую деформацию под давлением пуансона или штампа гибочного станка. На начальной стадии пластического изгиба лист свободно изгибается. По мере того как пуансон или штамп прижимают лист, лист и внутренняя поверхность V-образной канавки штампа постепенно сближаются, а радиус кривизны и плечо изгиба постепенно уменьшаются. Продолжайте повышать давление до окончания хода, так чтобы штамп и лист находились в полном контакте в трех точках, и в этот момент завершается V-образный изгиб.

Во время гибки металлический лист будет сжиматься гибочным штампом и подвергаться упругой деформации, а точка контакта между листом и штампом будет скользить по мере выполнения процесса гибки. В процессе гибки лист пройдет через два явных этапа: упругую деформацию и пластическую деформацию. Также в процессе гибки будет происходить процесс удержания давления (трехточечный контакт между штампом и листом), поэтому после завершения процесса гибки будут образованы три линии вдавливания. Эти линии вдавливания обычно вызваны сжатием и трением между листом и плечом V-образного паза штампа, поэтому они называются плечевыми вдавливаниями. Основные причины образования плечевых вдавливаний можно просто классифицировать следующим образом.

1.Метод гибки

Поскольку ранее упоминалось, что образование отступа на плече связано с контактом между листом и плечом V-образного паза штампа, разные зазоры между пуансоном и штампом во время процесса гибки влияют на сжимающее напряжение листа, и вероятность и степень отступа также будут разными. При одинаковых условиях V-образного паза, чем больше угол изгиба изгибаемой заготовки, тем больше растягивающая деформация металлического листа и тем длиннее расстояние трения металлического листа на плече V-образного паза; более того, чем больше угол изгиба, тем дольше пуансон оказывает давление на лист, и тем заметнее отступ, вызванный этими двумя факторами.

b.Структура V-образного паза штампа

При гибке металлических листов различной толщины выбранная ширина V-образной канавки также различается. При одинаковых условиях пуансона, чем больше размер V-образной канавки матрицы, тем больше размер ширины отпечатка. Соответственно, трение между металлическим листом и плечом V-образной канавки матрицы меньше, и глубина отпечатка естественно уменьшается. Напротив, чем тоньше толщина плиты, тем уже V-образная канавка, и тем заметнее отпечаток.

Говоря о трении, еще одним фактором, связанным с трением, который нам необходимо учитывать, является коэффициент трения. Угол R плеча V-образной канавки штампа различен, и трение, вызываемое листом в процессе гибки листа, также различно. С другой стороны, с точки зрения давления, оказываемого V-образной канавкой штампа на лист, чем больше угол R V-образной канавки штампа, тем меньше давление между листом и плечом V-образной канавки штампа, и тем легче отпечаток, и наоборот.

c.Степень смазки V-образного паза штампа

Как упоминалось ранее, поверхность V-образной канавки штампа будет контактировать с листом и создавать трение. Когда штамп изнашивается, контактная часть между V-образной канавкой и листом становится все более и более шероховатой, а коэффициент трения увеличивается. Когда лист скользит по поверхности V-образной канавки, контакт между V-образной канавкой и листом фактически представляет собой точечный контакт между бесчисленными шероховатыми выпуклыми точками и поверхностью, поэтому давление на поверхность листа будет соответственно увеличиваться, а отпечаток будет более заметным.

С другой стороны, если V-образный паз штампа не был очищен перед гибкой заготовки, остаточный мусор на V-образном пазе часто вызывает явные вмятины на листе. Такая ситуация обычно возникает, когда оборудование гнет оцинкованные листы, листы из углеродистой стали и другие заготовки.

2. Применение технологии гибки без отметин

Поскольку мы знаем, что основной причиной следов изгиба является трение между листом и плечом V-образного паза штампа, мы можем начать с причинно-следственного мышления и использовать технологию процесса для уменьшения трения между листом и плечом V-образного паза штампа. Согласно формуле трения f=μ·N, факторами, влияющими на трение, являются коэффициент трения μ и давление N, и оба пропорциональны трению. Соответственно, можно сформулировать следующие технологические планы.

a.Использование неметаллических материалов для плеча V-образного паза штампа

Традиционный метод простого увеличения угла R плеча V-образной канавки штампа не очень эффективен для улучшения изгибающего отступа. С точки зрения снижения давления в паре трения, можно рассмотреть возможность изменения плеча V-образной канавки на неметаллический материал, который мягче листа, такой как нейлон, PU эластомер и т.д., при условии сохранения исходного требуемого эффекта экструзии. Учитывая, что эти материалы легко изнашиваются и требуют регулярной замены, в настоящее время существует несколько структур V-образных канавок, использующих эти материалы, как показано на рисунке.

b.Изменение плеча V-образного паза штампа на структуру с шариком и роликом

Также, основываясь на принципе снижения коэффициента трения фрикционной пары между листом и V-образным пазом матрицы, скользящую фрикционную пару листа и плеча V-образного паза матрицы можно преобразовать в катящуюся фрикционную пару, тем самым значительно уменьшив силу трения на листе и эффективно избежав появления изгибов. В настоящее время этот процесс широко применяется в индустрии штампов, и бесшариковый гибочный штамп является типичным примером применения.

Для того чтобы избежать жесткого трения между роликом и V-образным пазом шарикоподшипникового бесшовного гибочного штампа, а также чтобы облегчить вращение и смазку ролика, добавляются шарики, тем самым достигается эффект снижения давления и коэффициента трения одновременно. Следовательно, детали, обработанные шарикоподшипниковым бесшовным гибочным штампом, могут практически не иметь видимых вмятин, однако бесшовный гибочный эффект на мягких пластинах, таких как алюминий и медь, не является хорошим. С экономической точки зрения, поскольку структура шарикоподшипникового бесшовного гибочного штампа более сложна, чем несколько упомянутых выше структур штампов, стоимость обработки высока, а обслуживание затруднено, это также фактор, который менеджеры предприятий должны учитывать при выборе.

c.Плечо V-образного паза штампа изменено на переворачивающуюся структуру

В промышленности существует еще один тип пресс-формы, который использует принцип вращения точки опоры для достижения изгиба детали путем переворота плеча штампа. Эта пресс-форма изменяет традиционную V-образную структуру стереотипного штампа и устанавливает наклонные поверхности с обеих сторон V-образной канавки в механизм переворота. Когда пуансон давит на лист, механизм переворота с обеих сторон штампа переворачивается внутрь от вершины пуансона с помощью давления пуансона, так что лист изгибается и формируется. В этих рабочих условиях лист и штамп не производят явного местного трения скольжения, но приближаются к плоскости переворота и близки к вершине пуансона, чтобы избежать вмятин на деталях. Структура этой пресс-формы сложнее предыдущих структур, с натяжной пружиной и структурой переворотной пластины, а затраты на обслуживание и обработку выше.

d.V-образный паз штампа изолирован от металлического листа

Вышеупомянутые методы направлены на достижение бесшовного изгиба путем изменения гибочной формы. Для руководителей предприятий нецелесообразно разрабатывать и приобретать новый комплект форм для достижения бесшовного изгиба отдельных деталей. С точки зрения фрикционного контакта, пока форма и лист разделены, трение не существует. Следовательно, без изменения гибочной формы можно достичь бесшовного изгиба, используя мягкую пленку для предотвращения контакта V-образного паза штампа с листом. Эта мягкая пленка также называется гибочной бесшовной пресс-пленкой, а материалы обычно представляют собой резину, ПВХ (поливинилхлорид), ПЭ (полиэтилен), ПУ (полиуретан) и т.д. Преимущества резины и ПВХ заключаются в низкой стоимости сырья, а недостатки в том, что они не устойчивы к давлению, имеют плохие защитные свойства и короткий срок службы; ПЭ и ПУ являются отличными инженерными материалами, и бесшовная гибочная пресс-пленка, произведенная с их использованием в качестве основы, обладает хорошей устойчивостью к разрыву, поэтому имеет длительный срок службы и хорошую защиту.

Защитная пленка для гибки в основном играет буферную роль между заготовкой и плечом штампа, компенсируя давление между штампом и листом, тем самым предотвращая образование вмятин на заготовке при гибке. При использовании достаточно положить пленку для гибки на штамп, что имеет преимущества низкой стоимости и простоты использования. Толщина пленки для штамповки без гибки, представленной в настоящее время на рынке, как правило, составляет 0,5 мм, а размер может быть изготовлен по индивидуальному заказу в соответствии с потребностями. Пленка для штамповки без гибки обычно может достигать срока службы около 200 изгибов под давлением 2т, обладает высокой износостойкостью, высокой устойчивостью к разрыву, отличными характеристиками гибки, высокой прочностью на растяжение и удлинением при разрыве, а также устойчивостью к смазочным маслам и алифатическим углеводородным растворителям.

Конкуренция на рынке в отрасли обработки листового металла очень жесткая. Если компании хотят закрепиться на рынке, им необходимо постоянно совершенствовать свою технологию обработки. Не только функциональность продукта должна быть достигнута, но также следует учитывать технологичность и эстетику продукта, а также экономическую эффективность обработки. Применяя более эффективные и экономичные методы обработки, продукт можно сделать легче в обработке, экономичнее и красивее.