V-матриця: як ширина розкриття визначає силу, радіус і долю преса

Матриця — фундамент процесу

Якщо пуансон — це «ніж», то матриця — фундамент. Головна помилка, яку я бачу в цехах: гнути різні товщини на одній матриці, «аби влізло». При повітряному гнутті саме розкриття V визначає силу, радіус деталі, мінімальну полицю і навіть пружне повернення.

Ширина V і сила згинання

Сила при повітряному гнутті обернено пропорційна розкриттю матриці:

F = (1 + 4·S/V) · R_m · S² · L / V

Зменшили V удвічі — сила зросла приблизно вдвічі (трохи більше через множник 1 + 4·S/V). Не вчетверо, як інколи можна почути, — але й цього достатньо, щоб перевантажити інструмент. Для листа S235 товщиною 2 мм, довжина згину 1 м:

Для товстого листа різниця вже критична. S235, 10 мм: на матриці V100 потрібно близько 60 тс/м, а на V50 — близько 150 тс/м. Це більше за допустиме навантаження багатьох стандартних матриць і адаптерів.

Внутрішній радіус деталі

При повітряному гнутті радіус формується «в повітрі» і залежить переважно від V:

R_вн ≈ V / 6 (для конструкційної сталі)

V50 дає радіус близько 8,3 мм, V80 — вже 13,3 мм. Для нержавійки радіус ще більший, приблизно 0,21·V. Якщо цього не врахувати в розгортці, полиці «попливуть». Детально — у статті про K-фактор і розгортку.

Мінімальна полиця

Полиця має дістати до плечей матриці, інакше вона зісковзне всередину:

b_min = V / (2·sin(α/2))

Для 90° це ≈ 0,7·V, для гострих кутів — значно більше: при 30° мінімальна полиця вже майже 2·V. На практиці додайте запас на радіус плеча матриці.

Золота формула вибору V

Для високоміцних і зносостійких сталей (Hardox, Armox) — мінімум 10–12 × S незалежно від товщини, і обов'язково звірка з таблицями виробника металу. Вузька матриця на такому матеріалі «закушує» лист, залишає глибокі вм'ятини і провокує тріщини. Плюс кут матриці має дозволяти перегин під велике пружне повернення — див. статтю про пружне повернення.

Навантаження на метр і короткі деталі

Кожен пуансон, матриця і адаптер мають допустиме навантаження в тоннах на метр — воно вказане в каталозі або на самому інструменті. Порівнюйте з ним не загальну силу, а силу на метр довжини згину.

Окрема небезпека — коротка товста деталь посередині столу. Наприклад, деталь завширшки 100 мм з листа 12 мм: уся сила припадає на кілька сантиметрів інструменту і балки. Навантаження на метр зростає в рази, інструмент може тріснути, а балка — отримати локальну деформацію, після якої прес почне недогинати в центрі. Якщо деталь коротка, а сила велика — розносьте навантаження або використовуйте інструмент і схему, розраховані на це.

Алгоритм вибору матриці

1. Матеріал і товщина → діапазон V за таблицею вище.
2. Перевірте мінімальну полицю для свого кута.
3. Порахуйте внутрішній радіус і закладіть його в розгортку.
4. Порахуйте силу на метр і порівняйте з допустимим навантаженням інструменту і преса.
5. Перевірте кут матриці: чи дозволяє він перегин під пружне повернення.

Усі п'ять кроків можна зробити за хвилину в калькуляторі сили згинання: він рахує силу, тс/м, радіус, мінімальну полицю і показує схему.