Огъване на ламарини – описание на процедурата

Огъването е технологична операция за промяна на формата и размерите на полуфабрикатите, без отстраняване на материал, тоест формата на полуфабриката се изменя чрез плоско извиване около права ръбова линия.

Огъването е метод за обработка чрез пластична деформация, при който плосък ламаринен детайл се огъва с определен радиус на огъване „R”. По време на огъването на материал с дебелина „g” само неутралното влакно запазва първоначалните си размери (остава недеформирано). Външното влакно се удължава поради опънни напрежения, които възникват върху външната повърхност на ламарината в зоната на огъване, докато вътрешното влакно се скъсява поради натискови напрежения, които възникват във вътрешната зона на извивката.

Фиг. 1: Схема на процеса на огъване

Познатата позиция на недеформираното влакно в зоната на огъване „B“ (Фиг. 1) е много полезна при определяне размерите на полуфабриката, която предстои да бъде огъната. Ако се приеме, че неутралното влакно (Rfn) има радиус на кривина Rfn = R + 0,45g, тогава дължината на неутралното влакно в зоната на огъване се определя чрез следната зависимост:

$B=\left (R+0.45\times \mathit{g} \right )\frac{2\pi \alpha }{360}$

където $\alpha$ α е ъгълът на огъване, а $g$ g е дебелината на материала.

В действителност деформациите в зоната на огъване са много по-сложни, но ако съотношението между ширината и дебелината на ламарината е по-голямо от 8, може да се счита, че възникват само деформации на надлъжните влакна, успоредни на неутралната ос.

Тъй като деформациите са значително по-големи, когато отношението $\frac{g}{r}$ rg е по-голямо, трябва да се внимава да не се появят пукнатини по опънатата повърхност на материала. Поради тази причина радиусът на огъване се изразява като кратен на дебелината на ламарината. За предотвратяване на напукване на ламарината и повреда на инструментите за деформация се препоръчва този радиус на огъване да бъде минимум 0,8 mm, дори при висока пластичност на материала.

Минималният радиус на огъване може да се определи с достатъчно висока точност, вземайки под внимание стойността на стеснението „Z“, получено при изпитването на опън на материала, като се използва една от следните зависимости:

$R_{min.}=\mathit{g}\left (\frac{1}{2Z}-1 \right )$ , когато Z < 0.2

$R_{min.}=\mathit{g}\left (\frac{1-Z^{2}}{2Z-Z^{2}}\right )$ , когатоZ > 0.2

Пластичната деформация на ламарината е придружена и от еластична деформация (в съответствие със закона за съвместно съществуване на еластичната и пластичната деформация). Тази еластична деформация кара материала след огъване да се върне към нов радиус „Rf“, различен от радиуса на огъване „R0“ на материала под натоварване (Фиг. 2).

Фиг. 2: Еластично възстановяване на материала след огъване (ao – ъгъл на огъване; ax – ъгъл на огъване след релаксация на материала)

Съществуват множество изчислителни зависимости за определяне на еластичното възстановяване, но нито една от тях не води до напълно точни стойности. Поради това е необходима експериментална проверка на стойността на възстановяването. За да се намали броят на експерименталните определяния, все пак се препоръчва използването на такива изчислителни зависимости. Например, за огъване на ламарини от огнеупорни сплави се препоръчва следната зависимост:

$\frac{R_{0}}{R_{f}} = 4\left (\frac{R_{0}\sigma _{c}}{E \times g} \right )^{3}-3\frac{R_{0}\sigma _{c}}{E\times g}+1$

където:

σc – границата на провлачване на материала
E – модулът на еластичност

Компенсирането на еластичното възстановяване се извършва чрез подходящо оразмеряване на инструментите, като те се конструират с радиус „Ref“, който е по-малък от радиуса „R0“, предвиден за детайла в чертежа за изпълнение.

Огъването при големи радиуси се извършва в устройства с ролки или чрез използване на специални шаблони.

Огъването в устройство с три ролки (валиране) се извършва чрез въвеждане на ламарината между ролките 1, 2 и 5 (Фиг. 3). Придвижването на ламарината напред и назад се извършва чрез задвижващата ролка 1, която се върти ръчно или механизирано. Необходимата сила за процеса на огъване се осигурява чрез ролка 2. Промяната на радиуса на огъване се извършва чрез регулиране положението на ролки 2 и 5.

Фиг. 3: Огъване в устройство с 3 ролки (валиране)
CC – огъващи цилиндри; SF – полуфабрикат; PC – огънат продукт.

С този тип устройство могат да бъдат получени различни ъгли и радиуси на огъване, като е възможно дори оформянето на цилиндър, при което двата края на ламарината се съединяват. Огъването при големи ъгли или малки радиуси се извършва постепенно.

Огъването с една ролка (Фиг. 4) се извършва само по радиуса на ролката.

Фиг. 4: Огъване с една ролка

За тази операция ламарината 3 се закрепва към ролката 6 посредством закрепващия механизъм 4 (скоби, болтове и др.). Огъването се извършва чрез въртене на ролка 6, докато ламарината се поддържа в контакт с нея с помощта на опънната сила Fj. Радиусът на огъване може да бъде малък, в технологичните граници на обработка на ролката. Ъгълът на огъване може да достигне почти 180°.

Огъване със сегментна ролка

Фиг. 5: Огъване със сегментна ролка

Това е операция, подобна на огъването в устройство с ролка. В този случай ламарината 3 се подава в контакт с огъващата ролка чрез помощна ролка 2, която се притиска с сила F. Ъгълът на огъване е ограничен от ъгъла на сегмента на ролката.

Огъване при малки радиуси на огъване

Най-често за огъване при малки радиуси на големи по размер детайли се използва ръчна машина за огъване (Фиг. 6). В този случай ламарината 4 се фиксира между челюстите 1 и 2, които едновременно служат като ръбове около които се извършва огъването. Подвижна челюст 3, която може да се върти около ос, успоредна на ръбовете на фиксиращите челюсти и преминаваща през върха им, огъва материала под желания ъгъл. Възможностите за огъване са ограничени както по отношение на ъглите, радиуса на огъване, така и по отношение на комбинациите от операции.

Фиг. 6: Ръчна машина за огъване

Огъването на ламарина на машини с механично задвижване (Фиг. 7) се извършва в матрица, което осигурява по-висока точност на огъване и по-голяма производителност.

На работната маса 4 на машината е монтирана матрицата 2. Ламарината 1 (детайлът) се огъва с помощта на поансона 3, върху който действа огъваща сила F. Тази сила се изчислява чрез следната зависимост:

$F=K\frac{b \times g^{2}}{L}\sigma _{r}$

където:

K – коефициент, определен в зависимост от съотношението между разстоянието между опорите (K = 1,25 ÷ 1,6 за l = (15 ÷ 5)g);

L – разстоянието между опорите;
b – ширината на полуфабриката;
σr – якост на опън при разрушаване.

Фиг. 7: Машина за огъване на ламарина с механично задвижване (Абкант)

Огъване чрез въртене (rotary bending)

Пуансонът представлява цилиндър, който има канал с желан ъгъл на огъване. Ламарината се поставя върху матрицата, така че зоната за огъване да бъде разположена по ръба на матрицата. Не се използват устройства за фиксиране на ламарината. Силата се предава на пуансона, който принуждава ламарината да се огъне. Каналът на цилиндъра има две повърхности: едната осигурява контакт с ламарината и предава натиска, а другата задържа ламарината в позиция върху матрицата.

Фиг. 8: Огъване чрез въртене

Огъване в матрица

В този случай процесът се извършва на машини за огъване с механично задвижване, като се използват матрици с по-голяма сложност, което води до повишаване на производителността. Чрез този метод се получават профили с различни конфигурации, функционални или носещи, в големи серии и с високо качество.

За получаване на детайла (Фиг. 9), материалът 1, изрязан до необходимите размери, се поставя в матрицата 2 и се позиционира правилно спрямо нейната кухина. Пуансонът 3, задвижван от сила F, ще огъне ламарината съгласно геометрията на кухината на матрицата. След приключване на огъването, поради еластичното възстановяване на материала, детайлът остава в матрицата и се изважда с помощта на изхвъргач 4, който действа върху него със сила на изваждане Fs.

Фиг. 9: Огъване в матрица

Tehnipedia – Предоставя технически данни само с информативен характер за предлаганите продукти.