Гемс из листового металла: Типы, процесс и руководство по проектированию

Введение

Изготовление листового металла - важнейшая часть процесса создания широкого спектра промышленных изделий. Оно включает в себя изменение плоских листов металла в сложные 3D-компоненты. В рамках этой дисциплины используются многочисленные методы придания формы, резки и соединения металла. Создание каймы из листового металла - один из самых основных этапов процесса, хотя и очень важный. Подшивка представляет собой складку вдоль края листа и, несмотря на свою простоту, выполняет многофункциональные жизненно важные задачи, связанные с безопасностью, структурой и эстетикой.

Чтобы создавать функциональные детали, способные выдерживать нагрузки, такие специалисты, как инженеры, дизайнеры и производители, должны разбираться в различных распространенных типах подгибов листового металла, их конструктивных особенностях и методах изготовления. В этом руководстве вы найдете всю необходимую информацию об эффективных стратегиях применения и изготовления, позволяющих избежать ошибок и добиться желаемых результатов, о типах и распространенных способах применения подгибов из листового металла и многое другое.

Что такое Листовой металл Подол?

Подшивка металлического листа - это, по сути, вид обработки кромки, при котором край детали из листового металла загибается внутрь по направлению к задней стороне. Этот процесс подразумевает формирование материала под углом 180 градусов, хотя бывают и отклонения. Эта техника используется для нескольких целей, например, для повышения жесткости и прочности кромки, чтобы избежать острых или необработанных краев по соображениям безопасности и для придания аккуратного вида. Подогнутый край называется каймой. Сгиб может быть более или менее геометрическим и плотным, в зависимости от назначения и дизайна изделия. По сути, подшивка - это процесс сгибания края металла, при этом он подвергается пластической деформации, что позволяет получить правильный и прочный сгиб.

Изучение различных типов Листовой металл Хемс

В различных областях применения требуются разные типы листогибов, каждый из которых обладает уникальными характеристиками и преимуществами. Понимание этих различий необходимо для эффективного проектирования и производства.

Закрытый / плоский подол

Закрытая подшивка, также известная как плоская подшивка, используется, когда требуется аккуратный и прочный шов. Эта техника подразумевает складывание материала таким образом, чтобы сложенный фланец соприкасался с основной поверхностью листа под углом 180 градусов. Сгиб обычно выполняется с небольшим зазором между двумя слоями, что делает металлический край гладким.

Этот процесс обеспечивает плоский профиль кромок и повышает жесткость материала. Окончательный вид гладкий, что означает, что края хорошо отполированы. Однако при этом требуется большое усилие формовки из-за тугого изгиба, который может оказывать давление на материал. Риск растрескивания материала выше, особенно для толстых материалов (обычно используется для толщины не более 1,5 мм или 0,06 дюйма, в зависимости от материала) или материалов с низкой пластичностью. Для сгибания материала используемая оснастка должна выдерживать давление, возникающее в процессе.

Открытый подол

Техника открытой каймы выполняет фальцовку листа на 180 градусов, как и в закрытой кайме, но сохраняет воздушный зазор между фланцем и основной поверхностью листа. Этот зазор образуется в процессе формовки за счет большего внутреннего радиуса изгиба. Иногда он может использоваться для размещения других компонентов или проводов.

В результате внешний край получается менее плоским, чем в случае закрытой каймы, более пологим и гладким. Открытая кайма требует меньшего усилия при формовании, что выгодно для толстых или менее пластичных материалов, поскольку сводит к минимуму вероятность растрескивания материала.

Однако наличие зазора приводит к несколько меньшей жесткости, чем в случае с закрытой каймой. Если зазор не заделан или не обработан должным образом, в некоторых случаях в него может попасть влага или мусор.

Подол с каплей

Каплевидная кайма изготавливается путем сгибания материала более чем на 180 градусов, в результате чего край сложенного фланца поворачивается внутрь, придавая поперечному сечению каймы форму капли. Это отличает его от других подолов по форме.

Загиб края внутрь обеспечивает хорошую жесткость, а закругленный край безопасен в использовании. Это делает ее подходящей для материалов, которые могут треснуть под нагрузкой закрытой каймы, таких как некоторые алюминиевые сплавы или более твердая закаленная сталь. Каплевидная кайма используется как для структурной поддержки, так и для гладкой отделки, но для ее создания требуется квалифицированный труд.

Однако уникальная форма не всегда может подойти для задуманного дизайна в соответствии с предпочтениями дизайнера. Однако инструмент для подшивки, необходимый для этого процесса, может быть более сложным, чем тот, который требуется для открытого или закрытого процесса подшивки.

Веревочный подол

Веревочная кайма может быть определена как складывание края материала по заданному радиусу, часто с вложением проволоки или стержня в складку для дополнительной жесткости. Она также может означать полностью закругленную кайму без вставки, которая создается исключительно путем складывания.

Этот метод формирует большой округлый профиль кромки, который может быть дополнительно усилен внутренним армирующим элементом. В результате повышается жесткость кромки, которая представляет собой гладкий и надежный профиль, идеально подходящий для работы, особенно в условиях повышенной безопасности.

Метод может быть более сложным и дорогим, если использовать проволочную вставку, а также дополнительный объем по краю по сравнению с другими видами каймы.

Закатанный подол / завивка

Рулонная подшивка или скручивание похожа на веревочную подшивку, но обычно не включает в себя вставку. Она предполагает сгибание края листа в круглый или почти круглый валик, диаметр которого зависит от назначения.

В этом случае кромка приобретает форму полого цилиндра, который сглаживает острые края. Полая кромка придает материалу дополнительную жесткость, что очень полезно в случаях, когда требуется надежная и безопасная кромка.

Однако процесс создания рулонной каймы более сложен и предполагает использование фильер для завивки и увеличение толщины кромки. В некоторых условиях полая структура завитка может привести к застреванию в нем загрязнений, и это может потребовать определенных конструктивных решений.

Пошаговый процесс подшивания объясняется

Создание таких разнообразных профилей требует особых производственных процессов. Два основных метода, используемых в современном производстве листового металла, - это традиционная штамповка и валковая штамповка.

Традиционный процесс обработки швов

Этот традиционный метод предполагает использование листогибочного пресса со специальными пуансонами и штампами. Процесс обычно делится на два этапа:

Предварительный хэмминг (фланжирование): Край листа сгибается под острым углом, обычно от 30 до 60 градусов, с помощью пуансона и штампа. Этот первый изгиб формирует фланец, который впоследствии будет сложен для придания требуемой формы и размера, что позволяет удалить неровные или шероховатые края.

Окончательная подшивка (расправка): Затем деталь переставляется (или используются разные станции оснастки), и пуансон и штамп прикладывают давление, чтобы полностью загнуть предварительно согнутый фланец, либо вровень с листом (закрытая кайма), либо оставляя определенный зазор (открытая кайма). Настоящая закрытая кромка возможна только в том случае, если листогибочный пресс может обеспечить достаточную мощность для выполнения этой операции.

Инструменты: Листогибочный пресс, пуансоны и штампы для подшивки (для различных типов подшивки и толщины материала).

Плюсы: Подходит для массового производства относительно простых прямых кайм; при правильной настройке может создавать очень узкие закрытые каймы.

Недостатки: Не подходит для сложных изгибов или кромок различной формы; дорогостоящая оснастка, поскольку для каждого типа каймы и толщины требуются разные инструменты; большое усилие может стать проблемой для хрупких или толстых материалов.

Процесс обработки рулонной ткани

Рулонная подшивка более универсальна, особенно когда речь идет об изогнутых или сложных формах кромок, которые часто встречаются в автомобильных панелях или корпусах. Вместо того чтобы использовать один прижимной контакт, в этой процедуре применяется подшивочный ролик или несколько роликов для придания формы кромке пошагово вдоль фланца кромки.

Создание фланца: Как и при штамповке, сначала обычно создается кромка фланца, которая должна быть добавлена по всей остальной части детали, а затем остальные части пластически деформируются (обычно с помощью листогибочного пресса или другого процесса формовки).

Прогрессивный роллинг: После этого заготовка поступает на установку для подшивки валков. Роботизированный манипулятор с непрерывным управлением перемещает ролик по точно заданной траектории над фланцем, ролик прикладывает к фланцу усилие и в течение нескольких проходов придает ему постепенный изгиб, пока не будет достигнут желаемый профиль подшивки (открытый, закрытый или каплевидный).

Оборудование: Головка/агрегат с формовочными роликами, робот с ЧПУ или отдельный станок для обработки рулонов для сложных и автоматизированных траекторий, приспособления для точной фиксации детали.

Преимущества: Контур гибко повторяет сложные 2D- и 3D-кривые с большей точностью; экономически более эффективен в расчете на одну деталь при малом и среднем объеме производства или большом разнообразии продукции по сравнению со специализированными наборами штампов; более мягкое формование позволяет снизить нагрузку на материал по сравнению с ударным сплющиванием штампа.

Препятствия: Для специфических роботизированных приложений может потребоваться индивидуальное программирование; при крупносерийном производстве подшивка штампа занимает меньше времени, чем простая прямая подшивка; роботизированные системы требуют значительных предварительных затрат.

Рекомендации по дизайну и соображения для идеальных гемов

Успешная реализация подшивки требует тщательной проработки на этапе проектирования. Соблюдение установленных рекомендаций позволяет избежать производственных проблем, обеспечить качество деталей и оптимизировать затраты. К ключевым факторам относятся:

Изгиб Радиус (Внутри): Для закрытых кайм это значение должно быть равно нулю, но в реальности может быть небольшой внутренний радиус. Для открытых кромок радиус определяет пространство. Рекомендуется, чтобы внутренний радиус изгиба (R) был не меньше толщины материала (T) (R ≥ T), но существуют ограничения в зависимости от материала. Радиусы должны быть одинаковыми для всей детали, чтобы уменьшить количество инструментов, необходимых для конкретной детали.

Минимум Фланец Длина (ширина подола): Часть, которую необходимо загнуть, должна быть достаточно длинной, чтобы инструмент мог зацепиться и сделать подгиб. Общее правило гласит, что длина фланца должна быть как минимум в четыре раза больше толщины материала плюс радиус изгиба (Длина ≥ 4T + R). Если длина недостаточна, формовка может быть не завершена или инструмент может соскочить.

Свойства материала: Толщина определяет усилие формовки и возможность создания замкнутого края. Пластичность имеет большое значение; менее пластичные материалы, такие как более твердые алюминиевые сплавы, высокопрочные стали, более склонны к образованию трещин и могут потребовать открытых или каплевидных, а не закрытых бортов. Всегда важно обращать внимание на марку и температуру материала.

Спрингбэк: Все материалы подвергаются упругой деформации при изгибе (пружинят). Материал попытается вернуться в плоское состояние, в котором он находился до приложения силы. Это означает, что начальный угол изгиба должен быть немного больше конечного (например, изгиб на 180 градусов, чтобы получить конечный угол в 180 градусов). Степень отгиба зависит от типа материала, толщины, радиуса изгиба и используемого в процессе инструмента. Компенсация - важный параметр, определяющий точность размеров.

Облегчение изгиба: В случае, когда подол заканчивается рядом с перпендикулярным краем или другой деталью, концентрация напряжений может привести к разрыву. Выемка для облегчения сгиба (небольшой вырез, часто прямоугольный или в форме слезы, в конце линии сгиба) полезна для предотвращения разрыва материала во время формовки, поскольку позволяет материалу течь более свободно. Ширина рельефа должна быть не менее T, а глубина - больше радиуса изгиба (Depth > R + T).

Допуски: Понять достижимые допуски. Допуски на подшивку обычно находятся в диапазоне +/- 1 градус, в то время как допуски на размеры зависят от технологического процесса и размера детали. Также важно указывать критические допуски на чертежах.

Близость к другим объектам: Любые отверстия, прорези или другие проемы, расположенные вблизи линии сгиба подолка, могут деформироваться в процессе формовки. Общее правило заключается в том, чтобы край таких элементов находился на минимальном расстоянии от начала изгиба (внешней касательной линии), по крайней мере, в 2,5 раза превышающем толщину материала плюс радиус изгиба (расстояние ≥ 2,5T + R).

TZR: ваш партнер по качеству Листовой металл Хемс

В компании TZR мы в полной мере осознаем важность точной и качественной обрезки листов для успеха вашего проекта. Мы являемся ведущей компанией по производству листового металла, которая специализируется на производстве автомобилей, медицинских приборов, 3D-принтеров и возобновляемых источников энергии и имеет большой опыт в формовке таких материалов, как сталь, нержавеющая сталь, алюминий, медь и латунь.

Помимо формовки металла, TZR предлагает комплексные решения, наши команды выполняют экспертный анализ DFM, чтобы гарантировать технологичность и оптимизацию затрат. Наша надежная система управления качеством обеспечивает строгий контроль на протяжении всего процесса штамповки, проверяя точность размеров, угловые допуски и внешний вид, гарантируя отсутствие трещин и деформаций.

Мы поддерживаем высокие стандарты производства листового металла, превышающие стандарты ISO, включая контроль материалов, производственные проверки, операционные процедуры и испытания, с показателем выхода продукции 98%. Сотрудничайте с TZR, чтобы получить точно подшитые детали из листового металла, которые повысят ценность и функциональность вашего продукта.

Основные области применения в различных отраслях промышленности

Кромки из листового металла широко распространены и встречаются в изделиях практически всех отраслей промышленности:

Выбор типа каймы часто обусловлен специфическими требованиями, предъявляемыми к применению в этих отраслях, - балансом между стоимостью, производительностью, материалом и внешним видом.

Избегание общих Листовой металл Дефекты подшивки

Несмотря на то, что подшивка является стандартным процессом, при неправильном выполнении или при игнорировании рекомендаций по проектированию могут возникать дефекты. Знание распространенных проблем помогает их предотвратить:

Растрескивание краев: Часто возникает при закрытых кромках в материалах с низкой пластичностью или если радиус изгиба слишком мал для толщины материала.

Профилактика: Выберите подходящий тип каймы (открытая/отверточная для менее пластичных материалов), используйте достаточный радиус изгиба, убедитесь в качестве материала, учитывайте облегчение изгиба.

Волнистость или Искажение вдоль Подол: Может быть результатом неравномерного давления при формовке, недостаточной поддержки материала или внутренних напряжений.

Профилактика: Обеспечьте правильную настройку и выравнивание инструмента, обеспечьте надлежащую поддержку детали во время формовки, соблюдайте рекомендации по минимальной длине фланца.

Неточности в размерах (неправильный угол или ширина подола): Часто возникает из-за неточного выравнивания пружины или износа инструмента.

Профилактика: Точный расчет или эмпирическое определение возврата пружины для конкретного материала/процесса, поддержание оснастки в хорошем состоянии, проведение проверок качества в процессе работы.

Следы обработки или царапины: Результат неправильного выбора инструмента, изношенной или поврежденной оснастки или чрезмерного давления при формовке.

Профилактика: Используйте соответствующую, хорошо обслуживаемую оснастку с гладкими поверхностями, оптимизируйте давление формования, используйте защитные пленки для чувствительных поверхностей.

Неполное формирование подола: Обычно из-за недостаточной длины фланца для захвата инструментом или недостаточного усилия формования/хода.

Профилактика: Строго соблюдайте правила проектирования минимальной длины фланца, обеспечьте достаточный тоннаж и ход листогибочного пресса.

Тщательный анализ конструкции, правильный выбор материала, точный контроль процесса и регулярное обслуживание оборудования - все это является залогом стабильного производства бездефектных швов.

Заключение

В целом, подшивка листового металла, несмотря на кажущуюся незначительность, играет важнейшую роль в функциональности, безопасности и качестве изготавливаемых деталей. Преимущества правильно выполненной подшивки кромки листового металла неоспоримы: от усиления кромки и устранения опасных острых углов до обработки необработанных краев листового металла и придания изделию законченного вида. Понимание отличительных характеристик различных типов кромки позволяет сделать обоснованный выбор в зависимости от требований применения. Не в последнюю очередь для достижения успешных результатов необходимо понимать нюансы процессов штамповки и рулонной кромкооблицовки, а также неукоснительно соблюдать установленные рекомендации по проектированию, касающиеся радиусов, длины фланцев, свойств материалов и допусков.