LABORATORIUM TECHNOLOGII
Badanie
technologicznych
2
parametrów gięcia
Adam Leśniewicz
Cel ćwiczenia:
o zapoznanie z przebiegiem procesu gięcia blach,
o wyznaczenie siły, minimalnego promienia gięcia, ką-
ta odkształcenia sprężystego (kąta sprężynowania)
dla gięcia swobodnego i gięcia z dotłaczaniem,
o nabycie umiejętności obliczania wartości parame-
trów, niezbędnych do:
- projektowania procesu technologicznego gięcia
(dobór pras),
- konstruowania tłoczników do gięcia.
Strona 2 - 1
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 2
Wykaz oznaczeń:
b mm szerokość giętego przedmiotu
F mm2 powierzchnia rzutu dotłaczanego półwyrobu (pod stem-
plem)
g mm grubość giętego przedmiotu
p MPa nacisk jednostkowy dotłaczania
Pd N siła gięcia z dotłaczaniem
Ps N siłę gięcia (wyginania) swobodnego
R0,2 MPa umowna granica plastyczności
Rm MPa wytrzymałość na rozciąganie
rm mm promień zaokrąglenia powierzchni roboczej matrycy
rs mm promień stempla
w mm rozstawienie krawędzi gnących matrycy
(odległość między środkami promieni matrycy rm
x współczynnik określający położenie warstwy neutralnej w
zależności od rs/g
kąt gięcia
Ä… °
kąta powrotnego odkształcenia sprężystego przy gięciu
² °
2.1 Wiadomości podstawowe
W zale\
ności od rodzaju ruchu narzędzia w stosunku do obra-
bianego materiału wyró\
nia siÄ™:
a) gięcie na prasach,
b) gięcie na walcach,
c) gięcie za pomocą przeciągania.
Proces gięcia na prasach mo\
na podzielić na następujące fazy:
- faza gięcia sprę\
ystego,
- faza gięcia plastycznego,
- faza dotłaczania (nie występuje podczas gięcia swobodne-
go).
W początkowej fazie wyginania kształtowany np. płaskownik
Strona 2 - 2
BADANIE TECHNOLOGICZNYCH PARAMETRÓW GI
CIA
mo\
na rozpatrywać jako belkę spoczywającą na dwóch podpo-
rach o rozstawieniu w, obciÄ…\
oną w środku siłę skupioną P (ry-
sunek 2.1).
P
1 - gięcie sprężyste
2 - gięcie plastyczne
Ä…
3 - dotłaczanie
rs
p p
Nacisk
1
A B
2
rm A
3
Droga stempla
Moment M
P M
p
I J
A B A
Krzywizna 1/Á
w
Rysunek 2.1 Fazy procesu gięcia
Pod działaniem siły belka ugina się sprę\
yście. Faza gięcia
sprÄ™\
ystego kończy się z chwilą pojawienia się pierwszych od-
kształceń plastycznych w skrajnych włóknach materiału.
b)
a)
Ä…
Ä…
A A
rs+0,5g
rs+0,5g
B B
B B
Rysunek 2.2 Kształt linii ugięcia w procesie gięcia:
a) rzeczywisty, b) idealny.
Dalszy wzrost nacisku stempla powoduje rozszerzanie siÄ™ upla-
stycznionego odcinka płaskownika. Na odcinku IJ (rysunek 2.1)
nastąpi trwałe zakrzywienie, natomiast ramiona A'I oraz JA
wyginajÄ… siÄ™ najpierw tylko sprÄ™\
yście, a potem równie\
pla-
stycznie. Po fazie gięcia plastycznego linia ugięcia płaskownika
składa się (rysunek 2.2a) z odcinka B'B, który jest w przybli\
e-
niu łukiem koła o promieniu równym sumie promienia stempla
Strona 2 - 3
g
c
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 2
r i połowie grubości płaskownika g, oraz odcinków A'B' i AB o
s
krzywiz
nie zmniejszającej się stopniowo do zera. Części ramion
le\
Ä…ce poza punktami A lub A' sÄ… proste, poniewa\
nie działa
na nie \
adne obciÄ…\
enie zewnętrzne. Zarys rzeczywisty wygi-
nanego przedmiotu ró\
ni się więc od zarysu idealnego (rysunek
2.2b) występowaniem, w tym pierwszym, odcinków o przejścio-
wej krzywiz
nie.
Je\
eli chcemy otrzymać przedmiot o zarysie bardziej zbli\
onym
do zarysu idealnego, musimy zastosować dotłaczanie. W tej fa-
zie gięcia powierzchnie stempla i matrycy zbli\
ajÄ… siÄ™ do siebie,
dzięki czemu wyginany przedmiot przyjmuje kształt narzędzi.
Nacisk stempla podczas dotłaczania mo\
e wielokrotnie prze-
kroczyć wartość siły P występujące przy końcu fazy gięcie pla-
stycznego (rysunek 2.1).
Przebieg procesu gięcia, kształt otrzymanego zarysu przedmio-
tu oraz wielkość nacisku stempla zale\
ą od wymiarów robo-
czych części tłocznika, a przede wszystkim od rozstawienia
krawędzi gnących matrycy w i promienia ich zaokrąglenia r .
m
Przy zbyt du\
ym rozstawianiu krawędzi gnących (rysunek
2.3a) otrzymamy poczÄ…tkowo zbyt du\
y promień krzywizny w
punkcie B, a ponadto wstępnemu trwałemu zakrzywieniu ule-
ga odcinek AB o długości znacznie większej ni\
długość łuku
gotowego przedmiotu.
P
P P
C
rm
rm
B B
A
A
T
b)
w
a)
c)
Rysunek 2.3 Wpływ wymiarów matrycy na przebieg gięcia
W następnej fazie procesu część tego odcinka musi więc ulec
rozgięciu i wyprostowaniu (rysunek 2.3b), co jednak nieko-
rzystnie wpływa na dokładność wyginania. Zbyt małe rozsta-
wienie krawędzi gnących (rysunek 2.3c) i zbyt mały promień
ich zaokrÄ…glenia powoduje znaczny wzrost nacisku stempla i
często uniemo\
liwienie zagięcia na \
Ä…dany kÄ…t oraz zmniej-
szenie grubości przedmiotu i jego wgniecenia. Zalecane wymia-
ry matrycy (rozstawianie krawędzi gnących w, promień za-
Strona 2 - 4
BADANIE TECHNOLOGICZNYCH PARAMETRÓW GI
CIA
okrąglenia krawędzi gnących r ) w zale\
ności od stosunku
m
promienia stempla r do grubości zginanej blachy g przy gięciu
s
pod kÄ…tem 90° podaje tabela 2.1. Ta sama tabela podaje rów-
nie\
wartości współczynnika k, który potrzebny jest przy obli-
czaniu nacisku stempla dla wyrobów wyginanych bez dotłacza-
nia.
Tabela 2.1 Parametry wyginania pod katem 90° [1]
Rodzaj materiału r /g w /g r /g
Rodzaj materiału r /g w /g r /g
Rodzaj materiału rs /g w /g rm /g
Rodzaj materiału rs /g w /g rm /g
s m
s m
Stal 0.18÷0.26 %C 1 6,8 3,7
R =240 MPa 1.6 7,9 3,3
0,2
2.5 9,6 3
4 12,5 2,4
Stal 0,42 %C 1 7,1 2,1
R =350MPa 1,6 8,3 1,9
0,2
2,5 9,9 1,75
4 12,8 1,5
Miedz
1 6,2 5,8
MosiÄ…dz (wy\
arzony) 1,6 7,4 4,8
R =150 MPa 2,5 9,2 3,7
0,2
4 12,2 2,6
Siłę gięcia (wyginania) swobodnego P , mo\
na obliczyć z nastę-
s
pujÄ…cego wzoru [3]:
2
b Å" g Å" Rm
Ps = 1,1 Å" [N]
w
Obliczanie siły gięcia z dotłaczaniem umo\
liwia zale\
ność:
P = p F [N]


d
Tabela 2.2 Przybliżone wartości nacisku jednostkowego p [MPa] podczas
gięcia z dotłaczaniem [2]
Materiał Grubości materiału g [mm]
Materiał Grubości materiału g [mm]
Materiał Grubości materiału g [mm]
Materiał Grubości materiału g [mm]
<1 1÷3 3÷6 6÷10
<1 1÷3 3÷6 6÷10
<1 1÷3 3÷6 6÷10
<1 1÷3 3÷6 6÷10
Aluminium 15÷20 20÷30 30÷40 40÷50
MosiÄ…dz 20÷30 30÷40 40÷60 60÷80
Stal 0,08÷0,2%C
30÷40 40÷60 60÷80 80÷100
Stal 0,25÷0,35%C 50÷70 70÷100 100÷120
40÷50
Strona 2 - 5
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 2
Najmniejsze dopuszczalne promienie gięcia.
Najmniejsze dopuszczalne promienie gięcia powinny odpowia-
dać podatności materiału do odkształceń plastycznych i nie po-
wodować pęknięć w skrajnych (rozciąganych) włóknach mate-
riału. Minimalne promienie gięcia zale\
Ä™ od:
a) rodzaju i stanu materiału (dla materiałów bardziej umac-
niajÄ…cych siÄ™ nale\
y stosować większe promienie gięcia),
b) poło\
enia linii gięcia w stosunku do kierunku walcowania
materiału (najmniejszy promień mo\
na zastosować, gdy li-
nia gięcia jest prostopadła do kierunku włókien),
c) stanu powierzchni (nierówności, naderwania lub rysy wy-
stępujące po stronie rozciąganej przyspieszają pękanie).
Wartości najmniejszych dopuszczalnych promieni gięcia podaje
tabela 2.3.
Tabela 2.3 Najmniejsze dopuszczalne promienie gięcia rs
Kierunek gięcia do kierunku walcowania
Kierunek gięcia do kierunku walcowania
Kierunek gięcia do kierunku walcowania
Kierunek gięcia do kierunku walcowania
Materiał: stal prostopadły równoległy
Materiał: stal prostopadły równoległy
Materiał: stal prostopadły równoległy
Materiał: stal prostopadły równoległy
Gięcie pod kątem ą
Gięcie pod kątem ą
Gięcie pod kątem ą
Gięcie pod kątem ą
45° 90° 180° 45° 90° 180°
45° 90° 180° 45° 90° 180°
45° 90° 180° 45° 90° 180°
45° 90° 180° 45° 90° 180°
0,08÷0,10%C, 0,3g 0,5g 0.8g 0,8g 1g 1,5g
0,15÷0,20%C, 0,5g 0,8g 1,3g 1,3g 1,6g 2.5g
0,25÷0,30%C 0,8g 1,2g 2g 2g 2,5g 4g
0,40÷0,50%C l,2g 1,8g 3g 3g 3,6g 6g
Odkształcenie sprężyste przy gięciu.
Rysunek 2.4 Zmiana kąta wygiętego przedmiotu wskutek sprężynowa-
nia: ² -kÄ…t sprężynowania
W procesie gięcia występuję zarówno odkształcenia plastyczne
Strona 2 - 6
BADANIE TECHNOLOGICZNYCH PARAMETRÓW GI
CIA
jak i odkształcenia sprę\
yste, które ustępuję po zakończeniu
gięcia. Wskutek tego następuje zmiana wymiarów przedmiotu
w porównaniu z wymiarami nadawanymi narzędziami tłoczni-
ka. Wspomnianą zmianę wymiarów nazywa się sprę\
ynowa-
niem lub odkształceniem sprę\
ystym powrotnym (rysunek 2.4)
a wyra\
a zwykle zmianÄ… kÄ…ta.
Wielkość sprę\
ynowania zale\
y od: rodzaju materiału, obróbki
cieplnej, grubości, kształtu przedmiotu, kąta gięcia, a dla gięcia
z dotłaczaniem dodatkowo od nastawienia prasy i stopnia
zgniotu. Wartość sprę\
ynowania określa się zwykle na drodze
doświadczalnej. Do przybli\
onego określania kąta odkształce-
nia sprÄ™\
ystego ² (jednostronnego) mo\
na posłu\
yć się następu-
jÄ…cymi wzorami [2]:
- dla wyginania swobodnego w/(1 x ) g /E
dla wyginania swobodnego: tg ² = 0,375 e
dla wyginania swobodnego R
dla wyginania swobodnego
- dla wyginania z dotłaczaniem
dla wyginania z dotłaczaniem
dla wyginania z dotłaczaniem
dla wyginania z dotÅ‚aczaniem ( Ä… = 90°):
²°= 0,43 r/g - 0,61 dla stali: C10, S185 (St1)
²°= 0,434 r/g - 0,36 dla stali: C15, C20, E295 (St5),
Tabela 2.4 Wartości współczynnika x w funkcji rs/g przy gięciu pod kątem
90° (stal mi Ä™kkiej o zawartoÅ›ci 0,10-0,20%C [2]
r /g 0,25 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 5,0
s
x 0,35 0,25 0,40 0,42 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48
Tabela 2.5 WartoÅ›ci katów sprężynowania ² [°] przy gi Ä™ciu swobodnym
pod kÄ…tem 90°[3]
Materiał R [Mpa] r /g Grubość materiału g [mm]
m s
do 0,8 0,8÷2 powy\
ej 2
Stal miękka R H"350 < 1 2 1 0
m
MosiÄ…dz R <350 1÷5 2,5 1,5 0,5
m
Aluminium > 5 3 2 1
Stal R =400÷500 < 1 2,5 1 0
m
MosiÄ…dz R >350 1÷5 3 1,5 0,5
m
> 5 4 2,5 1,5
Stal twarda R > 550 < 1 3,5 2 1
m
1÷5 4,5 2,5 1,5
> 5 6 3,5 2,5
Strona 2 - 7
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 2
W celu skompensowania kÄ…ta sprÄ™\
ynowania przy gięciu nale-
\
y zmniejszyć kąt stempla o podwójną wartość kąta sprę\
yno-
wania. Sposoby zapobiegania zjawisku powrotnego sprÄ™\
yno-
wania materiału w procesie gięcia przedstawia rysunek 2.7.
a) b) c) d)
Rysunek 2.7 Sposoby kompensowania kąta sprężynowania przez:
a) odkształcenie sprężyste ramion po operacji gięcia;
b) sprężyste zakrzywienie dna; c) dotłaczanie bocznymi
szczękami; d) wywołanie dodatkowego odkształcenia pla-
stycznego w miejscu gięcia.
Wady wytłoczek giętych
Na rysunkach rysunkach 2.6a f przedstawiono często spotyka-
ne wady wytłoczek, wykonane metodą gięcia na prasach:
a) Wgłębienie w postaci bruzdy, na zewnętrznej po-
a) Wgłębienie w postaci bruzdy, na zewnętrznej po-
a) Wgłębienie w postaci bruzdy, na zewnętrznej po-
a) Wgłębienie w postaci bruzdy, na zewnętrznej po-
wierzchni blachy i biegnącej wzdłu\
krawędzi gięcia
wierzchni blachy i biegnącej wzdłu\
krawędzi gięcia
wierzchni blachy i biegnącej wzdłu\
krawędzi gięcia
wierzchni blachy i biegnącej wzdłu\
krawędzi gięcia
Wydłu\
enie poprzeczne powoduje lokalny ubytek
grubości tego obszaru i prowadzi do powstania
bruzdy, widocznej na powierzchni blachy.
b) Esowaty kształt zagiętego ramienia, będący śla-
b) Esowaty kształt zagiętego ramienia, będący śla-
b) Esowaty kształt zagiętego ramienia, będący śla-
b) Esowaty kształt zagiętego ramienia, będący śla-
dem rozginania niepotrzebnie zakrzywionego od-
dem rozginania niepotrzebnie zakrzywionego od-
dem rozginania niepotrzebnie zakrzywionego od-
dem rozginania niepotrzebnie zakrzywionego od-
cinka
cinka
cinka
cinka
Przyczyną tej wady jest nadmierna długość pla-
stycznie zakrzywionego odcinka giętego ramienia.
Strona 2 - 8
BADANIE TECHNOLOGICZNYCH PARAMETRÓW GI
CIA
c) Wgniecenie krawędzi gnącej stemplem w we-
c) Wgniecenie krawędzi gnącej stemplem w we-
c) Wgniecenie krawędzi gnącej stemplem w we-
c) Wgniecenie krawędzi gnącej stemplem w we-
wnętrzną powierzchnię blachy
wnętrzną powierzchnię blachy
wnętrzną powierzchnię blachy
wnętrzną powierzchnię blachy
WadÄ™ te mo\
emy zaobserwować przy zbyt małym
promieniu zaokrąglenia krawędzi stempla r w sto-
S
sunku do grubości blachy g. Aby tego uniknąć nale-
\
y przestrzegać zale\
ności r /g > 1,5.
S
d) Pęknięcie blachy biegnące wzdłu\
zagiętej kra-
d) Pęknięcie blachy biegnące wzdłu\
zagiętej kra-
d) Pęknięcie blachy biegnące wzdłu\
zagiętej kra-
d) Pęknięcie blachy biegnące wzdłu\
zagiętej kra-
wędzi
wędzi
wędzi
wędzi
Aby uniknąć pękaniu zewnętrznej, rozciąganej war-
stwy materiału stosunek promienia r do grubości
w
blachy g nie mo\
e być mniejszy od wartości gra-
nicznej, która jest zale\
na od rodzaju materiału
oraz od kierunku zginanej krawędzi względem kie-
runku walcowania. Je\
eli te dwa kierunki będą
zgodne wtedy będzie to oznaczać przyspieszenie pę-
kania materiału.
e) Uszkodzenie powierzchni wytłoczki od ślizgającej
e) Uszkodzenie powierzchni wytłoczki od ślizgającej
e) Uszkodzenie powierzchni wytłoczki od ślizgającej
e) Uszkodzenie powierzchni wytłoczki od ślizgającej
się po powierzchni blachy krawędzi matrycy
się po powierzchni blachy krawędzi matrycy
się po powierzchni blachy krawędzi matrycy
się po powierzchni blachy krawędzi matrycy
Wada ta jest wywołana nadmiernym naciskiem
jednostkowym, wywieranym przez krawędzi gnącą
matrycy, która ślizgała się po powierzchni blachy.
Przeciwdziałać mo\
na temu przez odpowiedni dobór
środków smarujących, stosowanie narzędzi z mate-
riału wykazującego mniejsze powinowactwo che-
miczne lub azotowanie powierzchni narzędzi.
f) Deformacja przekroju poprzecznego
f) Deformacja przekroju poprzecznego
f) Deformacja przekroju poprzecznego
f) Deformacja przekroju poprzecznego
Podczas gięcia plastycznego następują najczęściej
zmiany kształtu przekroju poprzecznego elementu
giętego spowodowane zwiększeniem się wymiarów
warstw poprzecznych ściskanych oraz zmniejszenie
się analogicznych wymiarów warstw rozciąganych.
Aby zapobiec zniekształceniu, gięcie prowadzi się z
udziałem dodatkowo wywołanych du\
ych naprÄ™\
eń
rozciągających, które zmniejszają wartość naprę\
eń
w strefie ściskanej
Rys. 9.6 Wady wytłoczek, wykonane metodą gięcia na prasach
Strona 2 - 9
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 2
2.2 Wykonanie ćwiczenia
Gięcie próbek przeprowadza się na prasie.
1. Określić wymiary próbek  pomiar długości L, szerokość b,
grubość g ka\
dej próbki
2. Określić minimalne promienie gięcia dla próbek stalowych
giÄ™tych pod kÄ…tem 90º (tabela 2.3)
3. Z kompletu stempli dobrać stemple o odpowiednich pro-
mieniach gięcia (zale\
nie od grubości próbki g)
4. Dobrać parametry konstrukcyjne matryc:
a) określić stosunek r /g,
s
b) w tabeli 2.1 znalez
ć liczbę najbli\
szÄ… obliczonej war-
tości r /g,
s
c) w tym samym rzędzie tabeli znalez
ć liczbę określają-
cÄ… stosunek w/g
d) dla danej wartości g obliczyć wymiar matrycy w i
promień matrycy r ,
m
e) z kompletu matryc dobrać matryce wymienne odpo-
wiadajÄ…cÄ… obliczonym parametrom.
Przykład doboru matrycy (pkt 3 i 4):
Przykład doboru matrycy (pkt 3 i 4):
Przykład doboru matrycy (pkt 3 i 4):
Przykład doboru matrycy (pkt 3 i 4):
Ad 3. Dla stali niskowęglowej o grubości g=1mm, zadzio-
rów skierowanych do środka i kierunku linii gięcia w sto-
sunku do kierunku włókien pod kÄ…tem 90º najmniejszy
dopuszczalny promień gięcia r =0,8 mm (tabela 2.3).
s
Z kompletu stempli nale\
y wybrać najbli\
szy o promie-
niu większym, czyli r =1 mm.
s
Ad 4. Dla r /g = 1mm, w/g=6,8, r /g =3,7 oraz k= 52,97
s m
MPa (tabela 2.1).
Teoretyczne wymiary matrycy: w=6,8 mm, r =3,7 mm.
m
5. Obliczyć siłę gięcia swobodnego.
6. Obliczyć powierzchnię dotłaczanego półwyrobu pod stem-
plem (F=bw).
7. Obliczyć z pomocą oprogramowania siłę gięcia swobodnego,
siłę gięcia z dotłaczaniem oraz kąt sprę\
ynowania ².
Strona 2 - 10
BADANIE TECHNOLOGICZNYCH PARAMETRÓW GI
CIA
8. Przeprowadzić próby wyginania swobodnego, zanotować
rzeczywistą siłę gięcia.
9. Przeprowadzić próby gięcia z dotłaczaniem, zanotować rze-
czywistą siłę gięcia.
Rysunek 2.6. Szkic tłocznika:
1  płyta dolna,
2  płyta górna,
3  kolumna prowadzÄ…ca,
4  gniazdo matrycy wymiennej
5  stempel wymienny,
6  prowadnica stempla,
7  matryca wymienna.
10. Zmierzyć kąty wygiętych próbek. Określić rzeczywisty kąt
sprÄ™\
ynowania ² . Porównać kÄ…ty sprÄ™\
ynowania próbek
rz
wyginanych swobodnie i z dotłaczaniem (obliczonych na
podstawie podanych wy\
ej wzorów i tabela 2.5).
11. Porównać zaobserwowane siły gięcia z obliczonymi i wycią-
gnąć wnioski odnośnie doboru matryc.
Strona 2 - 11
LABORATORIUM TECHNOLOGII ĆWICZENIE 2
13. Dokonać oględzin wygiętych próbek, sprawdzić czy pojawiły
się pęknięcia w warstwach rozciąganych, wyciągnąć wnio-
ski z zastosowanych promieni gięcia.
Literatura
1. Erbel S., Kuczyński K., Marciniak Z., Techniki wytwarza-
nia. Obróbka plastyczna, PWN Warszawa 1986
2. Romanowski W.P., TÅ‚oczenie na zimno. Poradnik, WNT
Warszawa 1964
3. Praca zbiorowa pod redakcjÄ… J. Sobolewskiego: Projekto-
wanie technologii maszyn, Oficyna Wydawnicza Politech-
niki Warszawskiej 2007.
Strona 2 - 12