Dobór odpowiedniej siły nacisku prasy krawędziowej jest jednym z najważniejszych etapów przygotowania procesu gięcia blach. Zbyt mała siła może uniemożliwić uzyskanie właściwego kąta, natomiast nadmierna wartość obciąża maszynę, narzędzia oraz materiał i nie zawsze poprawia jakość gotowego elementu.

W praktyce nie wystarczy więc odpowiedzieć na pytanie, czy gięta będzie blacha stalowa o grubości 3, 5 czy 8 mm. Trzeba uwzględnić znacznie więcej parametrów. Liczy się między innymi rodzaj materiału, jego wytrzymałość na rozciąganie, długość gięcia, szerokość otwarcia matrycy oraz sposób formowania.

Producenci pras krawędziowych, między innymi TRUMPF, udostępniają tabele siły nacisku, w których wymagane wartości są zestawiane z grubością materiału i szerokością otwarcia matrycy. Takie tabele są znacznie bezpieczniejszym punktem wyjścia niż stosowanie jednej uniwersalnej wartości dla wszystkich rodzajów blach.

Od czego zależy wymagana siła nacisku?

Najważniejszym błędem przy doborze parametrów jest traktowanie grubości blachy jako jedynego kryterium. W rzeczywistości na zapotrzebowanie na siłę wpływa kilka wzajemnie powiązanych czynników.

Najważniejsze z nich to:

• grubość materiału,
• rodzaj i gatunek blachy,
• wytrzymałość materiału na rozciąganie,
• długość wykonywanego gięcia,
• szerokość otwarcia matrycy V,
• promień stempla,
• metoda gięcia,
• rodzaj zastosowanego oprzyrządowania,
• liczba i rodzaj wykonywanych gięć,
• wymagany kąt oraz geometria detalu.

Im większa grubość materiału i długość gięcia, tym większa siła jest zazwyczaj potrzebna do prawidłowego uformowania elementu. Jednocześnie materiał o większej wytrzymałości może wymagać zdecydowanie większego nacisku niż stal o podobnej grubości, ale niższej wytrzymałości.

Grubość blachy ma bardzo duże znaczenie

Grubość jest jednym z podstawowych parametrów podczas obliczania siły nacisku. Nie oznacza to jednak, że zwiększenie grubości o określoną wartość zawsze powoduje proporcjonalny wzrost wymaganej siły.

W praktycznych zależnościach dla gięcia powietrznego siła rośnie bardzo wyraźnie wraz ze zwiększaniem grubości materiału. Dlatego przejście z cienkiej blachy na materiał o dwukrotnie większej grubości może oznaczać znacznie większe zapotrzebowanie na siłę niż sugerowałaby sama różnica w milimetrach.

W tabelach TRUMPF dla gięcia przedstawiono wartości siły nacisku w przeliczeniu na metr długości gięcia. Przykładowo dla stali o określonych parametrach materiałowych wartości rosną od kilkudziesięciu kN/m dla cienkich blach do ponad 1000 kN/m przy większych grubościach. Dla stali nierdzewnej wymagania mogą być jeszcze wyższe.

Dlatego przed rozpoczęciem pracy należy zawsze sprawdzić rzeczywistą grubość materiału oraz dane dotyczące jego gatunku.

Rodzaj materiału zmienia zapotrzebowanie na siłę

Dwie blachy o identycznej grubości mogą wymagać zupełnie różnych parametrów gięcia.

Inaczej zachowuje się:

• stal konstrukcyjna,
• stal nierdzewna,
• aluminium,
• stal o podwyższonej wytrzymałości,
• blacha sprężysta,
• materiały o specjalnych właściwościach mechanicznych.

Dobrym przykładem jest stal nierdzewna. Jej większa wytrzymałość może powodować zdecydowanie większe zapotrzebowanie na siłę w porównaniu ze standardową stalą konstrukcyjną o tej samej grubości. Dane tabelaryczne TRUMPF pokazują, że dla przykładowych grubości stal nierdzewna może wymagać wyraźnie większej siły nacisku niż stal o niższej wytrzymałości.

Z tego powodu przy obliczeniach należy brać pod uwagę rzeczywiste właściwości materiału, a nie tylko jego nazwę handlową.

Długość gięcia wpływa na całkowitą siłę

Kolejnym bardzo ważnym parametrem jest długość odcinka, który jest jednocześnie poddawany gięciu.

Jeżeli tabela producenta podaje siłę w kN/m, oznacza to, że wartość trzeba odnieść do rzeczywistej długości gięcia.

Przykładowo zupełnie inne obciążenie będzie występowało podczas gięcia krótkiego elementu o długości 300 mm, a inne podczas gięcia arkusza na długości 2 metrów.

Nie można więc wybierać prasy wyłącznie na podstawie grubości materiału. Maszyna musi mieć odpowiednią rezerwę siły dla rzeczywistej długości wykonywanego gięcia.

Szerokość otwarcia matrycy ma znaczenie

Jednym z parametrów, który często jest pomijany, jest szerokość otwarcia matrycy.

W przypadku gięcia powietrznego zmiana szerokości otwarcia matrycy wpływa zarówno na wymaganą siłę, jak i na uzyskiwany promień gięcia. Zmniejszenie otwarcia matrycy może zwiększyć wymaganą siłę nacisku, dlatego nie można bezrefleksyjnie wybierać możliwie wąskiej matrycy.

Szerokość V należy więc dobierać razem z grubością materiału, wymaganym promieniem oraz możliwościami oprzyrządowania.

W praktyce często wykorzystuje się proporcję otwarcia matrycy do grubości blachy jako punkt wyjścia, ale nie jest to sztywna reguła obowiązująca dla każdego materiału i każdego zastosowania. Firma Bystronic wskazuje, że popularna zasada doboru szerokości matrycy jest użytecznym punktem wyjścia, ale rzeczywiste zastosowania wymagają uwzględnienia wyjątków i konkretnych warunków procesu.

Siła nacisku a sposób gięcia

Nie każde gięcie wymaga takiej samej siły.

Inaczej wygląda zapotrzebowanie w przypadku:

Gięcia powietrznego

Jest to bardzo popularna metoda stosowana na prasach krawędziowych. Blacha nie jest całkowicie dociskana do dna matrycy, a kąt uzyskuje się poprzez odpowiednie zagłębienie stempla.

Gięcie powietrzne zazwyczaj wymaga mniejszej siły niż metody wykorzystujące znacznie większe odkształcenie materiału.

Gięcia z dociskiem do dna

W tym przypadku materiał jest formowany głębiej w matrycy. Wymagana siła może być zdecydowanie większa niż przy gięciu powietrznym. Bystronic wskazuje, że przy bottom bending zapotrzebowanie na siłę może być wielokrotnie większe niż przy gięciu powietrznym.

Wytłaczania i kalibrowania

Procesy, w których materiał jest silnie dociskany i formowany do konkretnej geometrii, mogą wymagać jeszcze większych wartości siły.

Dlatego przy wyborze maszyny nie wolno zakładać, że wartość wystarczająca dla gięcia powietrznego będzie automatycznie odpowiednia dla każdego rodzaju operacji.

Jak orientacyjnie oblicza się siłę nacisku?

W obliczeniach technologicznych uwzględnia się przede wszystkim:

grubość blachy + długość gięcia + szerokość matrycy + właściwości materiału + sposób gięcia.

W przypadku gięcia powietrznego stosuje się zależności, w których siła rośnie wraz z kwadratem grubości materiału, rośnie wraz z długością gięcia i zmniejsza się przy zwiększeniu szerokości otwarcia matrycy. Następnie wynik koryguje się odpowiednio do właściwości materiału oraz metody formowania.

To ważne, ponieważ samo wpisanie grubości blachy do prostego kalkulatora bez podania pozostałych parametrów może prowadzić do błędnego wyniku.

Przykład doboru siły nacisku

Załóżmy, że wykonywane jest gięcie elementu ze stali o określonej wytrzymałości.

Do obliczenia potrzebujemy znać:

Parametr	Przykładowe dane
Grubość blachy	4 mm
Materiał	stal
Długość gięcia	1000 mm
Sposób gięcia	gięcie powietrzne
Matryca	dobrana do grubości materiału
Kąt	90 stopni

Następnie należy odczytać odpowiednią wartość z tabeli producenta albo wykorzystać sprawdzony kalkulator siły nacisku.

TRUMPF podaje tabele umożliwiające określenie wymaganej siły dla gięcia o długości 1 metra na podstawie grubości blachy i szerokości otwarcia matrycy. Producent uwzględnia również minimalną długość ramienia oraz uzyskiwany promień wewnętrzny.

Dopiero po uwzględnieniu wszystkich tych danych można określić, czy konkretna prasa krawędziowa ma odpowiednią zdolność produkcyjną.

Nie wybieraj prasy „na styk”

Jeżeli obliczona siła nacisku znajduje się bardzo blisko maksymalnej wartości maszyny, nie oznacza to, że dana prasa będzie dobrym wyborem.

W produkcji trzeba uwzględnić rzeczywiste warunki pracy, tolerancje materiału, różnice pomiędzy partiami blachy, oprzyrządowanie oraz charakter wykonywanych operacji.

Warto pozostawić odpowiedni zapas możliwości maszyny. Nie chodzi o to, aby zawsze wybierać największą dostępną prasę, ale aby nie eksploatować urządzenia stale na granicy jego parametrów.

Dla przykładu współczesne prasy krawędziowe występują w bardzo szerokim zakresie sił nacisku. W ofercie TRUMPF można znaleźć maszyny o siłach od kilkuset kN do kilku tysięcy kN, dobierane również pod kątem długości gięcia i geometrii obrabianych elementów.

Zbyt duża siła również może być problemem

Częstym błędem jest przekonanie, że większy nacisk zawsze oznacza lepsze gięcie.

Nie jest to prawda.

Zbyt duża siła może prowadzić do:

• nadmiernego obciążenia maszyny,
• przeciążenia narzędzi,
• szybszego zużywania stempla i matrycy,
• niepożądanych odkształceń materiału,
• powstawania śladów na powierzchni,
• pogorszenia powtarzalności procesu,
• zwiększenia kosztów eksploatacji.

Szczególne znaczenie ma tutaj prawidłowy dobór matrycy. AMADA zwraca uwagę, że zastosowanie zbyt wąskiego otwarcia może zwiększyć siłę formowania i jednocześnie powodować niepożądane zmiany geometrii promienia gięcia.

Jak dobrać siłę do stali, nierdzewki i aluminium?

Nie istnieje jedna tabela, która będzie idealna dla wszystkich materiałów.

Można jednak przyjąć podstawową zasadę:

im większa wytrzymałość materiału, tym większego nacisku należy się spodziewać przy pozostałych parametrach pozostających bez zmian.

Dlatego stal nierdzewna może wymagać znacznie większej siły niż stal konstrukcyjna o tej samej grubości.

Z kolei aluminium, zależnie od konkretnego gatunku i jego właściwości, może wymagać mniejszej siły. Dane tabelaryczne TRUMPF pokazują różnice pomiędzy stalą, stalą nierdzewną i aluminium już przy tych samych grubościach materiału.

Nie należy jednak dobierać parametrów wyłącznie na podstawie nazwy materiału. Gatunek i właściwości mechaniczne konkretnej blachy mogą znacząco zmienić wynik.

Co jeszcze sprawdzić przed rozpoczęciem gięcia?

Sama wartość siły nacisku nie wystarcza do prawidłowego przygotowania procesu.

Przed rozpoczęciem pracy warto sprawdzić:

• rzeczywistą grubość blachy,
• gatunek materiału,
• wytrzymałość materiału,
• długość gięcia,
• szerokość otwarcia matrycy,
• promień stempla,
• dopuszczalne obciążenie narzędzi,
• maksymalną siłę prasy,
• długość roboczą maszyny,
• sposób gięcia,
• wymagany promień wewnętrzny,
• minimalne długości kołnierzy,
• możliwość wystąpienia sprężynowania.

Dopiero po zestawieniu tych parametrów można właściwie zaplanować operację.

Dobór matrycy jest równie ważny jak dobór siły

Nie można rozdzielać wyboru maszyny od wyboru oprzyrządowania.

Matryca wpływa na sposób rozkładania sił oraz uzyskiwany promień. Jej szerokość musi być dopasowana do materiału i jego grubości. Zbyt małe otwarcie może powodować wzrost wymaganej siły, natomiast zbyt duże może zmienić uzyskiwany promień i zachowanie materiału podczas gięcia.

Właściwie dobrany zestaw stempel plus matryca pozwala więc nie tylko zmieścić się w możliwościach maszyny, ale również uzyskać oczekiwaną geometrię detalu.

Siła nacisku a jakość gotowego elementu

Prawidłowo dobrana siła ma bezpośredni wpływ na stabilność procesu.

Jeżeli parametry są odpowiednio przygotowane, łatwiej uzyskać:

• powtarzalny kąt gięcia,
• właściwy promień,
• odpowiednią geometrię kołnierzy,
• mniejsze ryzyko uszkodzenia powierzchni,
• stabilną produkcję seryjną,
• mniejsze zużycie narzędzi.

Nowoczesne systemy wspomagają operatora w określaniu parametrów gięcia. TRUMPF BendGuide pozwala między innymi obliczać siłę nacisku, szerokość matrycy, promień wewnętrzny oraz inne parametry potrzebne przy przygotowaniu procesu.

Najczęstsze błędy przy doborze siły nacisku

Dobór tylko według grubości blachy

To jeden z najczęstszych błędów. Ta sama grubość może oznaczać zupełnie inne wymagania dla różnych gatunków materiału.

Pomijanie długości gięcia

Siła podawana na metr nie jest automatycznie całkowitą siłą potrzebną dla każdego elementu. Trzeba uwzględnić rzeczywistą długość gięcia.

Zastosowanie zbyt małej matrycy

Mniejsze otwarcie może zwiększyć wymagane obciążenie i zmienić sposób formowania materiału.

Korzystanie z uniwersalnej tabeli bez sprawdzenia jej założeń

Tabela siły nacisku może dotyczyć konkretnego materiału, metody gięcia i określonego sposobu pracy. Nie należy przenosić jej wartości bezpośrednio na inne warunki.

Brak kontroli możliwości narzędzi

Nawet jeżeli sama prasa ma wystarczającą siłę, trzeba sprawdzić dopuszczalne obciążenie zastosowanego stempla i matrycy.

Jak dobrać prasę krawędziową do planowanej produkcji?

Jeżeli prasa ma być wykorzystywana do różnych rodzajów prac, warto rozpocząć od analizy detali, które będą na niej wykonywane.

Należy określić:

1. najczęściej występujące grubości blach,
2. najczęściej obrabiane materiały,
3. maksymalną długość gięcia,
4. wymagane promienie,
5. rodzaje wykonywanych gięć,
6. zakres stosowanych matryc,
7. maksymalną wymaganą siłę nacisku,
8. wymagania dotyczące dokładności,
9. charakter produkcji jednostkowej lub seryjnej.

Na tej podstawie można dobrać maszynę, która będzie odpowiadała rzeczywistym potrzebom zakładu.

Nie zawsze największa prasa będzie najlepszym rozwiązaniem. Jeżeli większość produkcji obejmuje niewielkie detale i cienkie blachy, znacznie ważniejsza może być szybkość, precyzja oraz odpowiednia konfiguracja oprzyrządowania.

Dobór siły nacisku warto oprzeć na danych technologicznych

Prawidłowy dobór siły nacisku zaczyna się od materiału i geometrii detalu, a kończy na konkretnym zestawie narzędzi i parametrach maszyny.

Najważniejsze jest, aby nie traktować wartości tonarzu jako przypadkowej liczby. Powinna ona wynikać z rzeczywistych warunków procesu.

Grubość blachy mówi nam tylko część informacji. Dopiero połączenie grubości, rodzaju materiału, jego wytrzymałości, długości gięcia, szerokości matrycy oraz sposobu formowania pozwala określić rzeczywiste zapotrzebowanie na siłę.

Dlatego przed rozpoczęciem produkcji warto korzystać z tabel producenta maszyny i narzędzi lub sprawdzonych kalkulatorów technologicznych. Pozwala to ograniczyć ryzyko przeciążenia prasy, niewłaściwego doboru oprzyrządowania oraz problemów z powtarzalnością gotowych elementów.

Potrzebujesz profesjonalnego gięcia blach?

Oferujemy precyzyjne gięcie blach z doborem parametrów odpowiednich do rodzaju materiału, jego grubości oraz geometrii wykonywanego elementu. Uwzględniamy długość gięcia, dobór oprzyrządowania oraz wymagania dotyczące końcowego wymiaru i kąta.

Jeżeli zależy Ci na powtarzalnych detalach, odpowiednim doborze parametrów i bezpiecznej realizacji zlecenia, skontaktuj się z nami i przedstaw specyfikację elementów, które mają zostać wykonane.