Обработка листового материала
Основы
Лазерная резка
Гидроабразивная резка
Гибка
Обработка листового металла — процесс получения деталей, включающий технологии раскроя и пластической деформации металлического листа.
Такие детали применяются в разных областях: аэрокосмическая промышленность, приборостроение, машиностроение, здравоохранение и строительство благодаря своей долговечности, лёгкости, широкому спектру доступных материалов и производственных возможностей.
2. Файлы преобразуются в машинный код – инструкцию по раскрою и формовке материала.
3. Производство может заключаться в простом сгибании или сочетании методов, когда заготовка предварительно разрезается, а затем формируется конечная геометрия детали.
4. В завершении, соединение деталей и покрытие.
Преимущества
Не смотря на то, что тема включает широкий спектр технологий, можно выделить ряд общих преимуществ и ограничений использования листового материала.
+ Разнообразие
Обработка листового материала – это большой выбор технологий для производства сложных деталей путем вырезания, сгибания, формования и соединения листа. При этом материалы с различными характеристиками - стойкие к атмосферным факторам, коррозии и механическому воздействию, обеспечивают применение изделий в любой области.
+ Технологичность
Листовой металл позволяет изготавливать прототипы и детали с высокой скоростью и точностью, сохраняя возможность тестирования и внесения изменений в процессе. Приближаясь к большому объему изделий, листовой металл становится эффективен в стабильном результате, высокой производительности и низкой стоимости готовой детали.
+ Износостойкость
Учитывая небольшой вес конечных изделий, листовой металл показывает великолепные прочностные характеристики, которые сохраняются в процессе производства, а отсутствие сварных швов снижает риск коррозии и увеличивает срок службы деталей.
Ограничения
- Пределы возможностей
Как и в любой технологии здесь также существуют ограничения — параметры детали, такие как минимальный диаметр отверстия или толщина заготовки.
- Особенности проектирования
Иногда инженеру требуется больше времени для изучения возможностей технологии, доступной оснастки, свойств материала и расчётов для получения необходимого результата.
Резка
Процесс разделения заготовки на части необходимой формы и размера режущим инструментом.
Существуют два основных вида резки листового материала: при помощи механического воздействия (рубка) и термического – особое внимание уделим лазерной и гидроабразивной резке.
Лазерная
Технология основана на использовании лазера высокой мощности: сфокусированный луч, управляемый компьютером, за счёт высокой концентрации энергии позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния и детали, не требующие дополнительной обработки.
Свет формируется в герметичной стеклянной трубке — резонаторе и системе из двух зеркал, обращённых друг к другу и заполненной газами. Пройдя через систему зеркал, свет фокусируется в изогнутой линзе в единый направленный на поверхность материала луч шириной 0,15 — 0,41 мм.
Под воздействием лазерного луча участок материала раскаляется до температуры плавления. При этом параллельно лучу направлена струя газа, которая выполняет сразу несколько функций: удаляет расплавленный металл из зоны нагрева, защищает кромки от перегрева и химических реакций.
Движение лазера по специальным направляющим над заготовкой подчиняется управляющей программе, которая учитывает температуру плавления и толщину материала.
Максимальный размер листа:
3250 × 1600 мм
Толщина листа:
от 0,5 до 14 мм
Ширина реза:
0,2 мм
Точность:
+/- 0,1 мм
Плюсы:
+ тонкие и хрупкие виды заготовок
+ высокая скорость реза
+ возможность гравировки и маркировки
Минусы:
- риск тепловой деформации
- неэффективно при большой толщине листа
- обработке не поддаются отражающие луч материалы, например, медь
Материалы:
конструкционные нержавеющие стали, сплавы алюминия, пластик, дерево, картон, ткань
Гидроабразивная
В качестве режущего инструмента используется струя воды с абразивными материалами, испускаемая под высоким давлением и скоростью. По сути, это версия природной эрозии, разрушения горных пород под действием падающей воды, только ускоренная и обеспечивающая высокую чистоту поверхности, отсутствие заусенцев и тепловой деформации за счёт водной среды.
Под высоким давлением, около 415 МПа, вода поступает в узел смешивания, где из резервуара дозирующего устройства подается абразив — кварцевый песок, электрокорунд или карбид кремния. Рабочая смесь со скоростью 610 м/с в виде струи подаётся на разрезаемый материал, поток вырывает частицы заготовки и уносит их из зоны реза.
Перемещение сопла и скорость полностью автоматизированы и зависят от материала и толщины листа.
Максимальный размер листа:
3250 × 1600 мм
Толщина листа:
от 0,5 до 200 мм
Ширина реза:
0,8 мм
Точность:
+/- 0,1 мм
Плюсы:
+ отсутствие термического воздействия
+ возможность резки листа большой толщины или «пакета» заготовок, увеличивая производительность
+ широкий спектр разрезаемых материалов, включая натуральный камень и гранит
Минусы:
- большая ширина реза
- высокая стоимость
- риск коррозии металла
Материалы:
любые цветные и черные металлы и сплавы, сплавы алюминия, натуральный камень, гранит, керамика, полиуретан, стекло, полимерные материалы
Гибка
Процесс, при котором за счёт механического воздействия лист изгибается под заданным и углом и принимает желаемую форму. Для такой деформации необходимо преодолеть предел текучести металла, не превышая предела прочности на разрыв.Листогибочный пресс содержит верхний инструмент, называемый пуансоном, и нижний инструмент — матрицу. Лист помещается между ними и удерживается ограничителем обратного хода. Перемещается верхняя часть оснастки, то есть угол изгиба определяется глубиной, на которую пуансон вдавливает лист в матрицу. При достижении необходимых результатов устройство с ЧПУ автоматически останавливается.
Воздушная, когда между листом металла и стенками матрицы существует воздушный зазор. Процесс более универсальный – не требует смены инструмента и дополнительных затрат, усилие гибки меньше.
Гибка в упор – заготовка в самом конечном положении контактирует с нижней частью пуансона и матрицей. Угол изгиба при этом более точный, большая повторяемость, но инструмент рассчитан на узкую номенклатуру изделий.
Пуансон и матрица составляют U- или V-образный гибочный штамп, обычно, являющийся стандартным инструментом, поэтому геометрия детали должна обеспечивать эффективность процесса, а заданные размеры и характеристики изгиба соответствовать оснастке, используемой в производстве. Узнайте больше о важных параметрах в статье Рекомендации по дизайну листового материала.
Максимальный размер листа:
3000 мм
Толщина листа:
от 0,5 до 16 мм
Точность:
до +/- 0,3 мм
Плюсы:
+ отсутствие сварного шва
+ сохранение прочности детали
+ высокая производительность и экономия материала
Минусы:
- ограничения в инструменте и проектировании
Материалы:
конструкционные и нержавеющие стали, сплавы алюминия