Гнуття листа та формування сталевого листа: радіус, напрямок зерна та пружинення

Що відбувається при вигині

Гнуття листа розтягує зовнішню сторону вигину та стискає внутрішню. Розтріскування починається, коли деформація зовнішнього волокна перевищує те, що сталь може забезпечити при цій товщині — саме тому кожне правило гнуття листа виражається як мінімальний внутрішній радіус відносно товщини (r/t).

Мінімальний радіус: вирішує марка

Орієнтовна практика на листозгинальному пресі (вирішальними є технічні паспорти заводу; значення зростають із товщиною):

Матеріал	Типовий мінімальний внутрішній радіус
Конструкційний лист S355	~1–2 × товщини (вісь вигину впоперек зерна на нижньому кінці)
Високоміцний S690	~2–3 × товщини
Зносостійкий лист NM400 / AR400	~3–4 × товщини
Зносостійкий лист NM500 / AR500	~4–6 × товщини або більше

Радіуси зносостійкого листа дивують виробників, звиклих до конструкційної сталі: твердість і здатність до гнуття прямо протидіють одна одній, і радіус, який S355 легко витримує, розтріскає NM500. Товщина погіршує ситуацію — та сама марка потребує більшого r/t при 40 mm, ніж при 10 mm, оскільки деформація концентрується, а запаси якості за товщиною зменшуються.

Напрямок зерна

Катаний лист є анізотропним: пластичність найнижча в напрямках за товщиною та поперечному короткому, найкраща вздовж напрямку прокатки. Звідси випливає правило:

• Лінія вигину, перпендикулярна до напрямку прокатки (вісь вигину впоперек зерна), витримує найменші радіуси — зовнішні волокна розтягуються вздовж зерна.
• Лінія вигину, паралельна напрямку прокатки, потребує більшого радіуса, зазвичай кроку вгору приблизно на 50–100% у r/t, і є орієнтацією, в якій ініціюються тріщини на кромках.

Додайте два правила щодо кромок: використовуйте лист зі здоровими, обробленими кромками в зоні вигину (тріщини та надрізи на термічно різаних кромках є ініціаторами тріщин, особливо на твердому листі) і розміщуйте отвори та вирізи далеко від лінії вигину — зазвичай щонайменше ~2 × товщини плюс радіус — оскільки вони спотворюються та концентрують деформацію.

Пружинення

Коли пуансон відводиться, пружне відновлення розкриває кут вигину. Пружинення:

• Зростає з міцністю: S355 може відпружинити на кілька градусів; зносостійкі та високоміцні листи — помітно більше. Воно також зростає з більшими співвідношеннями радіуса до товщини та ширшими отворами матриці.
• Компенсується перегинанням — проходженням за цільовий кут, щоб відновлення потрапило на нього — осадженням/карбуванням (за високої вартості зусилля) або вимірюванням кута та корекцією з ЧПК на сучасних листозгинальних пресах.
• Варіюється в межах партії листів із розкидом межі текучості, саме тому перевірка першої деталі та коригування для кожної партії є нормальними на загартованому та відпущеному листі.

Діагностика розтріскування

Тріщини на зовнішній поверхні при вигині майже завжди означають одне з: радіус занадто малий для марки/товщини, вісь вигину паралельна зерну, дефектна або загартована різана кромка в зоні вигину, або гнуття листа нижче рекомендованої виробником мінімальної температури (холодна погода посилює ризик — багато виробників хочуть, щоб твердий лист був щонайменше при кімнатній температурі, та підігріву лінії вигину для найважчих робіт). Гаряче формування зносостійкого листа не є польовою імпровізацією: нагрівання вище початкової температури відпуску назавжди знеміцнює його.