Работа с толстолистовой сталью требует тщательной подготовки, а сам процесс гибки и резки таких материалов должен быть выполнен с минимальными деформациями, особенно если целью является изготовление высокоточных деталей.
Обычный процесс обработки, применяемый к листам толщиной до 10 мм, часто оказывается неприменим к более массивным заготовкам из-за их высокой жесткости и сопротивления.
Именно по этой причине толщина заготовки, качество стали и особенности ее структуры требуют учета на каждом этапе, начиная от выбора оборудования до настройки параметров инструментов.
При работе с листом свыше 12 мм особое внимание уделяют качеству стали и структуре сплава, поскольку высокоуглеродистая или легированная сталь потребует гораздо больших усилий при формировании.
На практике, для гибки листов, толщина которых превышает 15-20 мм, используется листогибочное оборудование с мощностью свыше 100 тонн на метр.
Однако стоит учитывать, что для сверхпрочных сплавов эти значения могут быть еще выше.
Оптимальный угол, создающий минимальные внутренние напряжения в металле, обычно варьируется в пределах 120-150 градусов, но для особенно толстых листов рекомендуется снижать это значение, что позволяет избежать микротрещин на поверхности.
Выбор радиуса гибки также играет ключевую роль. Для толстолистовой стали рекомендуется задавать радиус, равный или превышающий толщину заготовки.
Например, если используется лист толщиной 20 мм, то радиус должен быть не менее 20 мм, чтобы предотвратить возможные надломы и внутренние повреждения. При формовании листов с высокой прочностью и низкой пластичностью важно также учитывать влияние пружинения, когда металл возвращается к исходной форме после снятия нагрузки.
Для устранения эффекта пружинения важно увеличить угол на 2-3 градуса выше необходимого. Кроме того, необходимо учитывать, что в зоне изгиба может возникать неравномерное распределение напряжений, поэтому для особо толстых и жестких заготовок рекомендуется предварительно их нагреть до 200-300 градусов Цельсия. Это снижает сопротивление металла, делая его пластичнее.
Важный момент при гибке толстых заготовок — это настройка глубины и скорости проникновения пуансона в заготовку. Здесь важно учитывать, что при высокой глубине проникновения можно деформировать края детали, особенно если пуансон имеет недостаточный радиус или недостаточно острый угол.
Для сгибания массивных листов с минимальными деформациями рекомендуется использовать пуансоны с радиусом, равным толщине заготовки, а также предварительно настраивать скорость гибки, начиная с низких значений и постепенно увеличивая до оптимальных. Скорость для заготовок толщиной 20 мм и более не должна превышать 10-12 мм/сек, иначе можно столкнуться с нежелательными перегибами и неравномерным распределением напряжений.
Толстолистовой металл отличается высокой жесткостью, и при ошибках в настройках оборудования появляется риск появления гофрирования и перекосов. Чтобы этого избежать, важно правильно выбирать ширину опорной части на станке: например, для листа толщиной 30 мм ширина должна быть не менее 120 мм.
При малой ширине заготовка получает неравномерное распределение нагрузки, что приводит к волнистым изгибам по краям. Широкий опорный стол также позволяет избежать так называемых «усиленных напряжений» на краях детали, которые могут привести к трещинам при дальнейшей эксплуатации.
При гибке толстолистовой стали на прессах также рекомендуется использовать дополнительный профиль с защитной вставкой, что позволяет снизить риск возникновения микротрещин и облегчить работу с особенно хрупкими или легированными сплавами.
Подобный профиль обычно выполнен из прочного металла с дополнительным покрытием, препятствующим износу основного материала. Это особенно актуально для деталей, предназначенных для работы под нагрузкой, таких как элементы строительных конструкций или механические части промышленного оборудования.
Для толстолистовой стали наиболее эффективным считается метод плазменной резки, который позволяет работать с заготовками толщиной до 40-50 мм. Температура плазменной дуги, достигающая 30 тысяч градусов Цельсия, обеспечивает высокую скорость, но важно учитывать, что при температурных воздействиях металл может подвергнуться нежелательной деформации.
Опытные специалисты используют высокоскоростной режим резки, что минимизирует зоны термического влияния и позволяет избежать излишнего нагрева материала. Например, для стали толщиной 30 мм скорость подачи плазменной резки должна составлять не менее 500-600 мм в минуту. Важно также использовать соответствующие сопла и электроды для конкретной толщины и марки стали, чтобы получить ровный и чистый рез без образования нагара и шлака.
Для листов с толщиной более 40 мм обычно применяется газокислородная резка. Этот метод основан на использовании специальных горелок с высокой мощностью, а также чистого кислорода с давлением подачи от 3 до 6 бар. Резка толстолистовой стали требует строгого контроля подачи газа: излишнее давление может привести к деформации края, тогда как недостаток кислорода приведет к образованию рваного разреза и шлака.
При использовании газокислородного оборудования важно также правильно подобрать форсунки и проконтролировать подачу ацетилена или пропана, поскольку недостаток горючего приводит к образованию окалины, что в конечном итоге ухудшает качество реза.
Для высокоточных резов при работе с листами до 20 мм можно использовать лазерные станки. Лазерная резка гарантирует ровный срез и высокую точность, но экономически оправдана только для тонких листов, так как мощность лазера для листов свыше 25 мм значительно возрастает, что делает процесс менее рентабельным. При резке лазером особенно важно учитывать тип стали и толщину листа, так как высоколегированная сталь требует более мощного лазера и меньшей скорости реза для сохранения точности.
Для предотвращения скольжения металла в процессе резки и повышения точности на практике применяется механическое закрепление заготовки с использованием прижимных устройств или магнитных фиксаторов. Важно, чтобы заготовка была зафиксирована без люфтов и смещений, так как любая незначительная вибрация приводит к снижению качества реза и увеличивает погрешность.
Особенно это важно при резке толстых листов с помощью гидроабразивной установки, где даже незначительное смещение может исказить линию реза. Давление воды в гидроабразивном оборудовании должно быть от 3000 до 4000 бар, а подача абразива регулируется в зависимости от толщины: для листов от 40 мм и выше рекомендуется использование мелкозернистого абразива в смеси, чтобы избежать чрезмерного износа кромок и нагрева.