Наукове керівництво: Методи і процеси згинання латуні
Зміст
Гнучка латуні є основним елементом найбільш точних виробничих і металургійних процесів. Процес ставиться до пластичної деформації латунних сплавів навколо однієї осі без зміни обсягу матеріалу. Виробники застосовують цей метод для додання цільним матеріалам, таким як дріт, прутки, труби і листи, складної форми для промислових, автомобільних і декоративних цілей.
Латунь являє собою сплав міді і цинку і володіє декількома відмінними механічними властивостями. Метал володіє чудовою пластичністю, акустичними властивостями і корозійною стійкістю. Але успішна гнучка латуні залежить від глибокого розуміння взаємозв'язку напруг і деформацій. Від оператора вимагається створювати згинальний момент, що перевищує межу текучості матеріалу, але менший його межі міцності при розтягуванні. Ця умова дозволяє матеріалу постійно деформуватися без руйнування.
Отримання точних вигинів вимагає використання певних інструментів та суворого дотримання металургійних принципів. Зміцнення при обробці, мінімальні радіуси вигину і пружність - ось деякі з факторів, що впливають на процес. У цьому довіднику розповідається про наукові методи і обладнання, необхідних для виконання точних робіт по згинанні латуні з різних матеріалів.
Металургія згинання латуні
Перш ніж приступити до механічної деформації, інженери-технологи повинні бути повністю впевнені, що вони володіють знаннями матеріалу. Цинк в латуні показує, наскільки легко їй надавати форму.
Альфа-латуні порівняно з Альфа-бета-латунями
Альфа-латуні (з вмістом цинку менше 37%): Такі сплави мають гранецентрованої кубічну кристалічну структуру (FCC). Їх пластичність при кімнатній температурі дуже висока, майже до стану пластику. Це кращий метал для холодного згинання латуні. Найбільш поширеними є C26000 (патронна латунь) і їм подібні.
Альфа-бета-латуні (37-45% цинку): Відповідні сплави мають двофазну структуру. При кімнатній температурі бета-фаза не тільки твердіше, але і більш тендітна. Тому ці сплави зазвичай нагрівають (гаряча обробка) перед гнучкою, щоб уникнути утворення тріщин.
Знання цих металургійних фаз допомагає виробнику точно визначити температуру і рівні зусилля для своєї роботи.
1. Механіка згинання латунного дроту та прутків
Латунні дроту та стрижні використовуються в якості основних матеріалів для виготовлення електричних пристроїв і прикрас будівель. Зазвичай термін "дріт" використовується для позначення металу меншого діаметру, що має круглу форму. У той час як стрижні зазвичай більше за розміром і можуть мати квадратну, шестикутну або круглу форму.
Необхідний інструмент для виготовлення стрижнів і дроту
Для точної потрібні гнучкі інструменти з крутним моментом, які не пошкоджують поверхню.
- Плоскогубці з круглим носиком: Вони радіально притискають метал для створення петель і вигинів.
- Плоскогубці з голковим наконечником: Вони забезпечують захват для дуже гострих і точно виконаних кутових вигинів.
- Формувальні плоскогубці: У них є спеціальна губка, яка не деформує поверхню.
- Згинальні пристосування: Ці пристрої забезпечують повторюваність і сталість радіусів.
- Джерела тепла: Глоки дозволяють нагрівати товсту дріт до температури відпалу.
Техніка А: Ручна холодна штамповка
Тут користувач використовує пластичність матеріалу у випадку тонкого дроту калібру. Операція виконується шляхом закріплення одного кінця дроту, створюючи таким чином точку повороту. Потім користувач докладає деяке зусилля до вільного кінця. Метал піддається і приймає форму бажаного радіусу. Цей метод швидкий, але не дуже точний у відповідності з промисловими стандартами точності.
Техніка B: Механічне Маніпулювання Плоскогубцями
Більш стійкі до деформації плоскогубці великих калібрів. Плоскогубці впливають на плече важеля, збільшуючи тим самим прикладений крутний момент.
- Криволінійні вигини: Оператор використовує плоскогубці з круглим носиком. Губки у формі конуса забезпечують перевагу змінного радіуса. Дріт переміщається ближче до точки повороту, що зменшує петлю.
- Кутові вигини: Самі гострі кути створюються плоскогубцями. Оператор затискає дріт між губками, а потім прикладає зусилля під прямим кутом до поверхні губки.
- Складові вигини: "S"-образні вигини можуть бути досягнуті, якщо для обробки дроту використовувати два набору плоскогубців. Один плоскогубец діє як стаціонарний затиск, в той час як інший плоскогубец використовується для програми згинального моменту.
Техніка C: Згинання за допомогою кондуктора
Пристосування для гнуття призначене для забезпечення фіксованої точки опори і упорів. До опорної плити, покритої отворами і штифтами, додається пристосування для гнуття.
- Установка: Гвинти або затискачі використовуються для кріплення кондуктора оператора до робочого столу.
- Процес: Розміщення латуні між центральним поворотним штифтом і направляючим штифтом проводиться оператором.
- Приведення в дію: Оператор, використовуючи силу плеча, притискає стрижень до поворотного штифта.
- Перевага: Згинальний верстат щільно утримує матеріал між двома точками, запобігаючи деформацію поза площиною. Він також забезпечує однакову геометричну форму кожного виробу виробничої партії.
Метод D: Термічне розм'якшення (Відпал)
Зміцнення при обробці - це коли металеву решітку з латуні стає важко видалити через зсувів, викликаних вигином. У результаті метал стає крихким. Таким чином, для отримання стрижнів більшого розміру користувач нагріває метал за допомогою газового пальника.
- Діапазон температур: Температура, якої досягає метал, становить від 500 ° с до 650 ° C.
- Це дозволяє очистити зернисту структуру (перекристалізація). Метал знову стає м'яким, і йому легко надавати форму.
- Виконання: Користувач нагріває ділянку вигину, потім згинає його, поки він ще гарячий або після стадії охолодження (якщо повністю отожжен). Величина необхідного зусилля значно знижується, коли процес здійснюється методом гарячої гнучкі.
- Примітка по захисту: Сталь - більш твердий метал, ніж латунь. Отже, вона здатна залишати сліди від інструменту на металевій поверхні. Виробники вирішують цю проблему, наклеюючи клейку стрічку на губки інструменту або використовуючи плоскогубці з нейлоновими зубами.
2. Динаміка згинання латунних труб
Трубопроводи - це особливо складне завдання в процесі згинання латуні, вимагає великої концентрації. Простіше кажучи, трубка - це металевий циліндр, який можна використовувати для транспортування рідин або в якості декоративного елемента. На відміну від цільного стрижня, трубка має порожнистий центр.
Фізика руйнування труби Коли труба згинається, зовнішня стінка розтягується (розтягування), а внутрішня стінка стискається. Розтягуюче зусилля без будь-якої внутрішньої підтримки призводить до сплющиванию зовнішньої стінки. В той же час сила стиснення призводить до зминання або прогину внутрішньої стінки. Таким чином, труба втрачає свою структурну цілісність, і характеристики потоку також змінюються.
Спосіб: Внутрішня опора за допомогою спіральних пружин
Цей метод в основному являє собою метод запобігання спотворень в поперечному перерізі, який використовується в низькотехнологічних середовищах.
- Інструмент: Сталева пружина, яка трохи твердіше звичайної і має діаметр, який трохи менше внутрішнього діаметра трубки (ID).
- Процедура: Технік вдавлює пружину в трубку в тому місці, де вона повинна бути зігнута.
- Експлуатація: Витки пружини забезпечують підтримку стінок трубки, коли спеціаліст згинає трубку. Будучи гнучким суцільним серцевиною, пружина виконує функцію суцільного сердечника. Він приймає на себе стискаючі зусилля і рівномірно розподіляє їх, таким чином, перегину не відбувається.
- Зняття: Технік трохи зменшує діаметр пружини, повертаючи її, а потім витягує.
Спосіб: Ротаційна витяжна гнучка
Ротаційні витяжні пристрої використовуються в високоточних промислових установках.
- Верстат: Верстат закріплює трубку на гибочної матриці. Притискна матриця притискає трубку до гибочної матриці.
- Механізм: Гибочна матриця повертається, витягаючи трубу за її радіусу.
- Оправки: У разі тонкостінних труб верстат поміщає оправлення всередину труби, яка є внутрішнім інструментом, і вона залишається в точці дотику вигину. Він активно розгладжує зморшки і сприяє наданню округлості в процесі згинання латуні.
- Захист: Оператори повинні бути у захисних рукавичках, щоб захистити руки від порізів у випадку розриву труби або появи задирок. При проведенні належних вимірювань переконайтеся, що вигин відповідає схемі системи трубопроводів.
3. Структурна гнучка латунних прутків
Латунний пруток - це метал сімейства мідно-цинкових. Він має об'ємну прямокутну форму. Пруток дуже жорсткий і стійкий до вигину уздовж своєї поздовжньої осі. Зазвичай для згинання прутів потрібно значне зусилля важеля або механічної сили.
Спосіб: Холодна гнучка в лещатах
Цей метод призначений для використання тонких стрижнів, з якими можна звертатися за допомогою прямої фізичної сили.
- Розмітка: Робочий зазначає нейтральну вісь вигину з допомогою маркера і скотча.
- Затиск: Верстачные лещата щільно утримують стрижень. Лінія згину проходить по верхньому краю губок лещат.
- Додаток зусилля: Робітник прикладає зусилля до виступаючої секції стрижня. Якщо виконуються різкі вигини, оператор може вдарити по стрижню молотком для збільшення сили удару.
- Захист: Дерев'яні деталі або м'які губки використовуються для захисту латунної поверхні від вгрызающихся в неї зубів лещат.
Метод: Згинання з щербинами (згинання з пропилом)
Товсті негнучкі стрижні можуть утворити тріщину на зовнішній стороні радіуса з-за надмірного натягу при спробі його зігнути. Рішення полягає в тому, щоб забити стрижень таким чином, щоб зменшити площу поперечного перерізу і, отже, надавати менше натяг.
- Розрахунок: Робочий розраховує кількість матеріалу, необхідного для вигину.
- Зазубрювання: Оператор використовує лицьову сторону лінії згину в якості орієнтира і трикутним напилком або пилкою вирізає канавку на внутрішній поверхні.
- Обмеження по глибині: Глибина канавки повинна складати не більше половини товщини бруска.
- Механіка: Канавка призначена для видалення матеріалу із зони стиснення. Тепер стрижень може складатися сам по собі.
- Посилення: Після вигину канавка не видно, оскільки вона була припаяна для забезпечення механічної міцності і безперервності.
Попередження: Якщо канавка занадто глибока, то стрижень буде слабкіше. Отже, цей метод застосуємо тільки для вигину зовнішньої сторони стрижня, а не для несучих конструкцій.
4. Промислова Гнучка латунного листа
Виготовлення важких металів з листового латунного металу включає в себе велике обладнання, яке виготовляє такі деталі, як кронштейни, корпуси і панелі. Використовуване устаткування залежить від товщини металевого листа.
Спосіб: Згинання в V-подібної матриці (гальма преса)
Прес-гальмо є основним інструментом в галузі, коли справа доходить до фальцювання латуні.
- Деталі: Верхня деталь (пуансон) і нижня деталь (матриця).
- Повітряна згинання: пуансон вдавлює метал у V-подібну матрицю, але матриця знаходиться не внизу. Кут переміщення визначається глибиною. При цьому методі потрібна менша потужність.
- Забивання: пуансон вдавлює метал до упору в матрицю. При цьому на латуні наноситься точний кут нахилу матриці. Можлива більш висока точність.
- Вантажопідйомність: Гідравлічна система забезпечує зусилля в кілька тонн, достатню для руйнування металу по всій лінії згину.
Спосіб: Згинання рулонів
Валкогибочные машини є кращим інструментом, коли оператори хочуть створювати криві або циліндри великого радіусу.
- Установка: Три ролики, які утворюють трикутник.
- Операція: Лист подається між роликами. Рухомий верхній ролик прикладає зусилля, спрямоване вниз.
- Результат: Гострий кут замінюється плавною безперервної кривої. Використовується для виготовлення латунних резервуарів або архітектурної облицювання.
Вибір правильного сплаву має першорядне значення для успішного гнучка латуніУ таблиці порівнюються поширені сплави.
| Позначення сплаву | Загальна Назва | Вміст цинку | Придатність до вигину (в холодному стані) | Придатність до згинанні (Гаряча) | Типове Застосування |
|---|---|---|---|---|---|
| C26000 | Патрон Латунний | 30% | Відмінно | Справедливий | Деталі з листового металу, гільзи для боєприпасів |
| C36000 | Латунь для вільної Різання | 35.5% | Бідний | Добре | Оброблені деталі, фітинги |
| C46400 | Військово - морська Латунь | 39% | Справедливий | Відмінно | Морське обладнання |
| C23000 | Червона Латунь | 15% | Відмінно | Добре | Декоративна обробка, труби |
Наука про пружинящем повернення
Дуже важливим поняттям при згинанні латуні є поняття "поворотної пружини". Після зняття згинального зусилля матеріал все ще "живий", зберігаючи початкову форму. Причина цього полягає в тому, що матеріал змінюється як пружно, так і пластично.
Тільки пластична частина деформації залишається постійною, в той час як пружна частина відновлюється. Латунь - це матеріал з більш низьким модулем пружності, ніж сталь, тому вона володіє досить високою пружністю.
Компенсація: Оператору необхідно "перегнути" матеріал. Наприклад, щоб отримати кут в 90 градусів, оператор може зігнути латунь на 92 градуси. Після зняття зусилля латунь пружинить тому на 2 градуси, таким чином, вона знаходиться на бажаних 90 градусах.
Змінні: Менші радіуси вигину і більш жорсткі умови експлуатації призведуть до більшої віддачі пружини.
Фактори, що впливають на процес гнуття
Якість кінцевого вигину залежить від взаємодії багатьох змінних. Інженери повинні з'ясувати ці параметри до початку виробництва.
1. Товщина матеріалу і K-фактор
Товщина визначає радіус вигину. K-фактор позначає відношення зміщення нейтральної осі до товщині матеріалу. Коли метал згинається, частина металу, звернена всередину, стискається, а частина металу, звернена назовні, розтягується. Нейтральна вісь - це лінія, довжина якої не змінюється. Точно розрахований K-фактор гарантує, що плоский малюнок буде обрізаний до потрібної довжини.
2. Напрямок зерен (анізотропія)
Зерниста структура рулонних латунних листів відповідає напрямку прокатки.
Поперечний згин: Вигин, перпендикулярний напрямку зерен, є найбільш сильним. Це дозволяє зернам подовжуватися, не розриваючись на частини.
Поздовжній вигин: Вигин паралельно зерна зазвичай призводить до розтріскування зовнішнього радіуса. Зерна відокремлюються, а не розтягуються.
3. Радіус інструмента
Радіус пуансона або наконечника матриці впливає на концентрацію напруги. Гострий радіус концентрує напруга, що може привести до зрізу невеликої ділянки, в той час як інший матеріал залишається неушкодженим. Радіус, рівний товщині матеріалу (1 т), зазвичай вважається безпечним радіусом для відпаленої латуні. У випадку більш жорстких температур використовуються великі радіуси (2t або 3t), щоб уникнути переломів.
4. Тертя та змащення
Тертя між інструментом і латунню перешкоджає перебігу матеріалу. Високе тертя є причиною волочіння і подряпин на поверхні. Мастило, завдана між двома поверхнями, зменшить тертя, і, таким чином, латунь зможе ковзати по виступам матриці. Це, в свою чергу, призводить до більш чистого вигину і меншого зносу інструменту.
Усунення поширених дефектів
Вигин латуні може привести до появи дефектів, яких важко уникнути навіть при правильному плануванні.
- Апельсинова Кірка: Зовнішня сторона вигину має шорстку текстуру поверхні. Це означає, що розмір зерна латуні був занадто великим, найчастіше в результаті надмірного відпалу.
- Трескающийся: На зовнішньому радіусі видно тріщини. Причиною цього є радіус вигину, який занадто малий для твердості сплаву. Відповідь полягає у використанні більшого радіуса або відпалу матеріалу.
- Зморшкуватий: Внутрішній радіус труби має хвилі. Це ознака того, що внутрішньої опори недостатньо або притискна матриця недостатньо щільна.
Висновок
Гнучка латуні це здатний зробити практично все процес, який служить мостом між творчої та наукової стороною. Ті ж параметри застосовуються, якщо з латуні виготовляється дуже тонка дріт для ювелірних виробів або надпотужний теплообмінник для промислового підприємства. Головне - наскільки добре можна контролювати пластичність металу.
Робітник повинен вибрати правильну операцію — ручну, термічну або гідравлічну — залежно від поперечного перерізу і температури матеріалу. Знаючи металургію мідно-цинкових сплавів, виробляючи розрахунок поворотної пружини і використовуючи точний інструмент, такий як кондуктори і оправки, виробники можуть отримати результат роботи високої якості, який можна повторити. Вміння згинання латуні є гарантією створення міцних, практичних і красивих на вигляд латунних деталей.
Зовнішні посилання для довідки:
Коментарі
Останні публікації
Пов'язані блоги
Блог Senyo зосереджений на тому, щоб поділитися нашими глибокими знаннями у сфері виробництва прототипів. За допомогою наших статей ми прагнемо допомогти вам удосконалити дизайн вашого продукту та ефективніше розібратися зі складнощами швидкого прототипування.
