A lemezek hajlítása – az eljárás leírása

A hajlítás olyan technológiai művelet, amelynek során a félkész termékek alakját és méreteit módosítják anyageltávolítás nélkül, vagyis a félkész termék alakját síkbeli meghajlítással változtatják meg egy egyenes él mentén.

A hajlítás egy olyan alakító megmunkálási eljárás, amelynek során egy síklemezt egy meghatározott „R” hajlítási sugárral görbítenek meg. Egy „g” vastagságú anyag hajlítási folyamatában csak a semleges szál őrzi meg eredeti hosszát (azaz nem deformálódik). A külső szál megnyúlik a lemez külső felületén fellépő húzófeszültségek miatt az ívben, míg a belső szál megrövidül az ív belső részében fellépő nyomófeszültségek hatására.

1. ábra: A hajlítási folyamat sematikus ábrája

Az „B” hajlított zónában lévő nem deformálódó (semleges) szál ismerete (1. ábra) nagyon hasznos a hajlításnak alávetendő félkész termék méretezéséhez.

Ha feltételezzük, hogy a semleges szál (Rfn) görbületi sugara Rfn = R + 0,45g, akkor a semleges szál hossza a hajlított zónában az alábbi összefüggéssel számítható:

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

ahol α a hajlítási szög, g pedig az anyag vastagsága.

A valóságban a hajlított zónában létrejövő deformációk sokkal összetettebbek, de ha a lemez szélessége és vastagsága közötti arány nagyobb, mint 8, akkor feltételezhető, hogy csak a semleges tengellyel párhuzamos, hosszirányú szálak deformálódnak.

Mivel a deformációk annál nagyobbak, minél nagyobb a g/r arány, különös figyelmet kell fordítani arra, hogy ne keletkezzenek repedések az anyag feszített (külső) felületén. Ezért a hajlítási sugarat a lemezvastagság többszörösében szokás megadni. A repedések és a hajlító szerszámok sérülésének elkerülése érdekében ajánlott, hogy a hajlítási sugár legalább 0,8 mm legyen, még akkor is, ha nagy alakíthatóságú (plaszticitású) lemezről van szó.

A minimális hajlítási sugár meglehetősen pontosan meghatározható, ha figyelembe vesszük a Z szűkülési értéket, amelyet az anyag húzóvizsgálata során kapunk, az alábbi összefüggések valamelyikével:

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

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

A lemezek alakítása során a képlékeny (plasztikus) deformációt rugalmas (elasztikus) deformáció is kíséri, mivel az elasztikus és plasztikus deformációk együttélése egy törvényszerűség (a koegzisztencia elve).

Ez a rugalmas deformáció azt eredményezi, hogy a hajlítás után az anyag részben visszarugózik, és a hajlítási sugara megváltozik: a kialakuló „Rf” hajlítási sugár eltér attól a „R0” sugártól, amely a terhelés alatt álló anyagra volt jellemző (lásd 2. ábra).

2. ábra: Az anyag rugalmas ellazulása hajlítás után
(ao – hajlítási szög; ax – a hajlítási szög az anyag ellazulása után)

A rugalmas visszarugózás (ellazulás) kiszámítására többféle képlet létezik, azonban egyik sem ad pontos eredményt. Emiatt kísérleti úton történő meghatározásra is szükség van.

A kísérletek számának csökkentése érdekében ajánlott mégis ilyen számítási összefüggések alkalmazása.
Például a hőálló ötvözetekből készült lemezek hajlításánál az alábbi képlet használata javasolt:

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

ahol:

σc – az anyag folyáshatára
E – a rugalmassági modulus

A rugalmas visszarugózás kompenzálását a szerszámok megfelelő méretezésével végzik, oly módon, hogy a szerszám hajlítási sugara „Ref” kisebb legyen, mint a munkadarab műszaki rajzában megadott „R0” sugár.

Nagy hajlítási sugarak esetén a hajlítás görgős berendezésekben vagy speciális sablonok segítségével történik.

A háromgörgős hajlítás (vagy hengerlés) során a lemezt (3) az 1, 2 és 5 jelű görgők közé helyezik (3. ábra).
A lemez görgők közötti előre- és hátrairányú mozgatása az 1-es hajtógörgő kézi vagy gépi forgatásával történik.
A hajlításhoz szükséges erőt a 2-es görgő biztosítja
A hajlítási sugár módosítása a 2-es és 5-ös görgők állításával történik.

3. ábra: Hajlítás háromgörgős berendezéssel (hengerlés)

CC – hajlítógörgők; SF – félkész termék; PC – meghajlított termék

Ezzel a berendezéssel különböző hajlítási szögek és sugarak érhetők el, egészen addig, míg a lemezből teljes henger nem alakul ki, amely esetben a lemezvégek összeérnek.
Nagyobb hajlítási szögek vagy kisebb sugarak esetén a hajlítás fokozatosan, lépésekben történik.

Az egygörgős hajlítás (4. ábra) esetén a hajlítás csak a görgő sugarában lehetséges.

4. ábra: Hajlítás egy görgővel

Ehhez a lemezt (3) a 6-os görgőhöz rögzítik a 4-es rögzítőrendszerrel (pl. bilinccsel, csavarokkal stb.).
A lemez a 6-os görgő forgatásával hajlik meg, miközben az Fj húzóerő hatására folyamatosan érintkezésben marad a görgő felületével.

A hajlítási sugár igen kicsi is lehet, a görgő technológiai megmunkálhatóságának határain belül.
A hajlítási szög akár 180°-ig is elérhet.

Hajlítás görgőszegmenssel

5. ábra: Hajlítás görgőszegmenssel

Ez a művelet hasonló az egygörgős hajlításhoz. Ebben az esetben a lemezt (3) a hajlítógörgőhöz egy másodlagos görgő (2) nyomja hozzá egy F erő segítségével.
A hajlítási szög a görgőszegmens szögétől függően korlátozott.

Kis hajlítási sugarú hajlítás

Leggyakrabban nagy méretű munkadarabok kis hajlítási sugarú hajlításához kézi hajlítógépet használnak (6. ábra).
Ebben az esetben a lemezt (4) a 1-es és 2-es pofák közé szorítják, amelyek egyszersmind a hajlítás tengelyét is képezik.

Egy mozgatható pofa (3), amely egy a szorítópofák élével párhuzamos tengely körül forgatható, és amely a pofák élén halad keresztül, a kívánt szögben meghajlítja az anyagot.

A hajlítás lehetőségei korlátozottak – mind a hajlítási szög értékében, mind a hajlítási sugárban, valamint a hajlítási kombinációk tekintetében.

6. ábra: Kézi hajlítógép

A mechanikus hajlítású lemezhajlító gépeken végzett hajlítás (7. ábra) szerszámmal (matricával) történik, ami nagyobb hajlítási pontosságot és magasabb termelékenységet biztosít.

A hajlítógép asztalára (4) van felszerelve a matrica (2).
A lemezt (1) (munkadarabot) a 3-as nyomófej (poanson) segítségével hajlítják meg, amelyre egy hajlítóerő (F) hat.
Ez az erő a következő összefüggéssel számítható:

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

ahol:

K – egy stabilitási tényező, amely a támaszok közötti távolság arányától függ (K = 1,25 ÷ 1,6, ha l = (15 ÷ 5)·g);
L – a támaszok közötti távolság;
b – a félkész termék szélessége;
σr – a húzószilárdság (szakítószilárdság).

7. ábra: Mechanikus hajlítógép lemez hajlításához (Abkant gép)

Forgó hajlítás (rotary bending)

A poanson egy henger, amelynek egy csatornája van a kívánt hajlítási szöggel.
A lemezt a matricára helyezik úgy, hogy a hajlítani kívánt rész a matrica élén legyen.
A lemez rögzítésére nem használnak külön eszközt.
Az erő a poansonra hat, amely a lemezt hajlításra kényszeríti.

A henger csatornája két felületből áll:

az egyik érintkezik a lemezzel és közvetíti a nyomóerőt, a másik pedig a lemezt a matricán tartja megfelelő helyzetben.

Fig.8.: îndoire prin rotire

Hajlítás matricában

Ebben az esetben a folyamat mechanikus hajlítógépeken történik, összetettebb formájú matricák használatával, amelyek növelik a termelékenységet.

Ezzel az eljárással különböző konfigurációjú, funkcionális vagy teherbíró profilok készíthetők nagy sorozatban, magas minőségben.

A munkadarab elkészítéséhez (9. ábra) az anyagot (1), amelyet a szükséges méretekre vágtak, a matricába (2) helyezik, és megfelelően pozicionálják a matrica üregéhez képest.

A poanson (3) az F erő hatására a matrica üregének geometriai alakja szerint hajlítja meg a lemezt.

A hajlítás befejezése után, az anyag rugalmas ellazulása miatt a munkadarab a matricában marad, majd az 4-es kihúzó segédlettel (extractor), amely Fs kihúzóerőt fejt ki, kiveszik a formázott alkatrészt.

9. ábra: Hajlítás matricában

Tehnipedia – Szigorúan tájékoztató jellegű műszaki adatokat kínál a forgalmazott termékekről.