Обработка листового материала

Ускоряем разработку продукта, сокращаем затраты с помощью цифровой производственной платформы.
Получить мгновенную оценку
Загрузка в производство за 5 мин.
Узнайте о технологиях производства деталей из листового металла.

Обработка листового металла - процесс получения деталей, включающий технологии раскроя и пластической деформации металлического листа.
Детали из листового металла применяются в разных областях: аэрокосмическая промышленность, приборостроение, машиностроение, здравоохранение и строительство благодаря своей долговечности, лёгкости, широкому спектру доступных материалов и производственных возможностей.
Process-01.png


1. Все начинается с плоского металлического листа, чертежа или CAD-файла с информацией о контуре детали и линиях сгиба.
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. В завершении, соединение деталей и покрытие.

Не смотря на то, что тема включает широкий спектр технологий, можно выделить ряд общих преимуществ и ограничений использования листового материала.


Преимущества 

· 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.  

· Проектирование 
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 – 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. 
Laser cutting-02.png
Максимальный размер листа: 
3250х1600 мм 
Толщина листа 
от 0.5 до 14 мм
Ширина реза 
0.2 мм
Точность 
+/- 0.1 мм


+тонкие и хрупкие виды заготовок
+высокая скорость реза
+возможность гравировки и маркировки  


- 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 – разрушение 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.  Water jet cutting-03.png

   
Максимальный размер листа:

3250х1600 мм
Толщина листа 
от 0.5 до 200 мм
Ширина реза 
0.8 мм
Точность 
+/- 0.1 мм


+отсутствие термического воздействия 
+возможность резки листа большой толщины или «пакета» заготовок, увеличивая производительность
+широкий спектр разрезаемых материалов, включая натуральный камень и гранит  

- большая ширина реза
- высокая стоимость 
- риск коррозия 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. 
Bending-04.png

Bending-05.png Различают два типа гибки.
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 – геометрия детали должна обеспечивать эффективность процесса, а заданные размеры и характеристики изгиба соответствовать оснастке, используемой в производстве. Читайте Руководство по дизайну: обработка листового металла.

Максимальная длина изгиба:
3000 мм
Толщина листа 
от 0.5 до 16 мм
Точность 
до +/- 0.3 мм

+ отсутствие сварного шва  
+ сохранение прочности детали 
+ высокая производительность и экономия материала 

- ограничения в инструменте и проектировании

Материалы: конструкционные и нержавеющие стали, сплавы алюминия