Коли на згині з'являються тріщини, зазвичай кажуть: «метал поганий, перегартований». Але дуже часто проблема в іншому — метал намагаються гнути «бритвою».
Міф: «чим гостріший пуансон, тим точніший згин»
Гострий пуансон, наприклад R0,6 на листі 6 мм, — це не точність. Це концентрація напружень у вузькій лінії, локальне перевищення допустимої деформації і ризик зруйнувати структуру металу.
Що відбувається фізично
При повітряному гнутті матриця формує «природний» радіус — приблизно V/6 для конструкційної сталі. Поки радіус пуансона співмірний з ним, деформація розподіляється по дузі. Коли пуансон значно гостріший, лист «огортає» його вершину: деформація концентрується у вузькій зоні, зовнішні волокна розтягуються набагато сильніше.
Результат:
- мікротріщини, які не видно оку, але які проявляться під навантаженням;
- «сивина» на зовнішній поверхні згину — передвісник руйнування;
- ослаблення конструкції — особливо критично для Hardox, Armox і алюмінію.
Випадок із практики: Hardox 450, 2 мм
| Інструмент | Що гнули | Результат |
|---|---|---|
| V20, кут матриці 86°, Rп 4 мм (2·S) | тупі кути | без зауважень |
| V20, 86°, Rп 4 мм | 90° | не вийшло: пружне повернення ≈ 10°, а матриця 86° не дає перегнути до ~80° |
| V32, 60°, Rп 4 мм (2·S) | згин до 60°, після розвантаження 70° | тріщини |
| V32, 60°, Rп 6 мм (3·S) | те саме | без тріщин |
Збільшення радіуса пуансона з 2·S до 3·S врятувало деталь. І саме тому для Hardox 450 я орієнтуюсь на радіус порядку 3–4 товщин — практика підтверджує цю «теорію чотирьох товщин».
Чому гострий кут небезпечніший за тупий
Деформація зовнішніх волокон зростає разом із кутом згину. На тупих кутах метал розтягується мало, і навіть R = 2·S витримує. Щоб отримати гострий кут на високоміцній сталі, треба ще й перегнути під велике пружне повернення — у нашому випадку до 60° заради 70°. Деформація додається, і там, де тупий кут проходив без проблем, гострий тріскає.
Висновок: мінімальний радіус треба обирати під найгостріший кут деталі з урахуванням перегину, а не «під матеріал загалом». Більше про перегин — у статті про пружне повернення.
Рекомендовані радіуси пуансона
| Матеріал | Орієнтир Rп |
|---|---|
| Конструкційні сталі (Ст3, S235, 09Г2С) | ≈ 0,8–1,0 × S |
| Алюміній | від 1,5–2 × S, для нагартованих і термозміцнених станів — більше |
| Hardox 450 та подібні | ≈ 3–4 × S |
Для високоміцних і зносостійких сталей мінімальні радіуси залежать від марки, товщини і напрямку прокату — завжди звіряйте з таблицями виробника металу (для Hardox і Strenx — SSAB). Згин уздовж прокату потребує більшого радіуса, ніж упоперек — див. статтю про напрям прокату.
І пам'ятайте про зв'язок радіуса і розгортки: змінили пуансон — змінився радіус деталі, а з ним і K-фактор. Детально — у статті про K-фактор.
Знос інструменту: ви платите двічі
Малий радіус — це величезне питоме навантаження на саму вершину пуансона. На твердих сталях гостра вершина кришиться, на звичайних — «сідає», і кут стає нестабільним. Інструмент, який міг би працювати роками, доводиться міняти значно раніше.
Поради для цеху
- Бачите мікротріщини — збільшуйте радіус пуансона, а не міняйте постачальника металу.
- Не використовуйте один «універсальний» гострий пуансон на всі замовлення.
- Перевіряйте відповідність радіуса пуансона і V-матриці.
- Для високоміцних сталей — гнуття впоперек прокату, широка матриця (10–12 × S) і кут матриці, що дозволяє перегин.
- Перед серією на новому матеріалі — пробний згин на найгостріший кут деталі.
Читайте також