Радиусная гибка уголка: стабильная форма и чистая дуга

Радиусная гибка равнополочного и неравнополочного уголка кажется простой операцией: настроили валки, задали прижим, прокатали заготовку до нужной дуги — и готово. На практике всё сложнее. Стоит чуть переусердствовать с прижатием или шагом формования, и на внутренней кромке появляется характерная «гофра», полка подламывается, а внешняя поверхность покрывается вмятинами от роликов.

Для архитектурных каркасов, облицовочных рам, ограждений и лестничных маршей такие дефекты недопустимы. Геометрия уголка должна оставаться стабильной по всей длине дуги, полки — параллельными, а лицевая поверхность — чистой, без заломов и «ступенек». Именно с этими запросами к нам в МСК МЕТАЛЛ регулярно приходят и частные заказчики, и производственные компании.

В этой статье разберёмся, откуда берётся «гофра» на внутренней кромке, как правильно поддерживать полки уголка при формовании и какими методами контролировать результат, чтобы радиусная гибка уголка оставалась управляемым, а не лотерейным процессом. Если нужна серийная или единичная радиусная гибка металла с гарантируемой геометрией, понимание этих принципов поможет грамотно поставить задачу и оценить качество.

Откуда берётся «гофра» на внутренней кромке

При гибке уголка по радиусу внутренняя полка работает в зоне сжатия: волокна металла у внутренней кромки укорачиваются, у внешней — растягиваются, нейтральный слой смещается ближе к внутренней поверхности. Если нагрузка распределена неправильно, тонкая полка переходит из упругой деформации в локальное потерю устойчивости — и появляются волны.

Малый радиус и тонкая полка — зона риска

Чем меньше радиус гибки и чем тоньше полка уголка, тем выше риск «гофры». Для углеродистых конструкционных сталей (типовые марки для уголка S235–S355 по европейской классификации) есть ориентировочное соотношение минимального радиуса к толщине полки R_min / t. При радиусах меньше 2–3 толщин полки риск локальной потери устойчивости резко возрастает, особенно при большой ширине полки.

Условно можно выделить несколько зон:

• Безопасная зона: R ≥ 4t — при корректной схеме опор и нормальной ровности проката уголок, как правило, гнётся без «гофры».
• Пограничная зона: R ≈ 2–4t — требуется аккуратная настройка и поддержка полок, иначе возможны первые волны.
• Зона повышенного риска: R ≤ 2t — без специальных приёмов (матрицы, прижимы, промежуточная правка) вероятность гофрообразования очень высока.

Важен не только радиус к толщине, но и отношением ширины полки к толщине. Чем больше отношение b / t, тем «гибче» полка как консоль и тем раньше она начнёт «играть» при сжатии.

Неправильный шаг формования

При вальцовке уголка по радиусу ошибка, которую мы видим чаще всего, — слишком крупный шаг формования. Заготовку стараются «заломить» за 2–3 прохода, сильно поджимая верхний вал. В результате часть дуги перегибается, часть остаётся недогнутой, а внутренняя полка вместо плавного сжатия получает несколько концентрированных зон деформации и переходит в «гармошку».

Рациональный подход — увеличивать кривизну поэтапно, с небольшим приращением. В простейшем приближении можно ориентироваться на условие:

Δh / L ≤ 1/200–1/300,

где Δh — приращение прижима за проход, L — базовая длина дуги между опорами. Чем тоньше полка и меньше радиус, тем более плавной должна быть «лесенка» настроек.

На практике это означает не гнаться за скоростью, а планировать 5–8 проходов с контролем формы после каждого этапа, особенно если речь идёт о ответственных элементах фасада или лестниц.

Опоры «не там и не так»

Вторая типовая причина «гофры» — неправильно организованные опоры под уголок. Если заготовка лежит на вальцах не всей полкой, а частично, или опора смещена ближе к краю, полка начинает работать как консоль. При сжатии внутренней кромки консольная часть теряет устойчивость первой — и это сразу проявляется волной.

Ошибки, которые чаще всего приводят к этому:

• поддержка только одной полки при отсутствии жёсткой басы под второй;
• слишком большой вылет полки за край опоры;
• опоры, расположенные с разной высотой, что вызывает перекос и кручение уголка.

Для устойчивой работы уголка в радиусе важно обеспечить опору максимально близко к вершине угла и поддержать обе полки так, чтобы они воспринимали нагрузку совместно, а не «каждая сама по себе».

Как поддержать полки и не смять лицевую

В реальных проектах одна из полок уголка почти всегда «лицевая»: она видна в интерьере, несёт на себе окраску, порошковое покрытие или цинковый слой. Задача технолога — не просто загнуть уголок по радиусу, но сделать это так, чтобы лицевая полка сохранила плоскостность, не получила отпечатков роликов и не потеряла защитное покрытие.

Радиусные матрицы и ограничители

Один из рабочих способов обеспечить чистую дугу — использовать радиусные матрицы и упоры, адаптированные под конкретный типоразмер уголка. Это может быть как классическая штампованная оснастка для прессовой гибки по радиусу, так и сменные профилированные ролики для вальцовочного станка.

В практике гибки уголка хорошо работают решения, где нагрузка распределяется на две полки одновременно, а вершина угла опирается в радиусную выемку. Вариантов реализации несколько:

• матрицы с радиусной канавкой под вершину, которые не дают углу «гулять» и фиксируют положение профиля;
• комбинированные ролики, повторяющие наружный контур уголка по всей ширине полок;
• ограничительные упоры, задающие максимальный прижим и не позволяющие «передавить» тонкую полку.

Чем точнее оснастка следует геометрии профиля, тем равномернее распределяется напряжение по дуге и тем меньше риск локальных смятий.

Подкладки и накладки под покрытие

Отдельный блок задач — работа с оцинкованным уголком, окрашенным профилем или нержавеющими сталями с декоративной шлифовкой. Здесь важен не только радиус, но и состояние поверхности после гибки. Жёсткий стальной контакт с роликами легко оставляет риски, отпечатки и «яблочность».

Для защиты покрытия применяют подкладки и накладки:

• полосы из полиуретана или плотной резины на опорных поверхностях;
• тонкие нержавеющие или алюминиевые пластины как «жертвенный» слой между роликом и уголком;
• текстолитовые или фторопластовые вставки в местах прижима.

Важный момент: подкладка не должна быть слишком мягкой. Слишком толстый и «пружинящий» слой перераспределяет давление неравномерно и может спровоцировать смятие полки. На практике лучше работают умеренно жёсткие материалы толщиной 1–3 мм, подобранные по твёрдости под конкретный профиль.

Как вести деталь без бокового уноса

При гибке уголка по радиусу есть ещё одна проблема — боковой унос. Профиль стремится «уйти» в сторону, особенно если полки разной ширины или одна из них нагружена сильнее. Это приводит к изменению плоскости дуги и кручению профиля, из-за чего полки перестают быть параллельными.

Чтобы минимизировать боковой унос, используют комплекс приёмов:

• регулируемые боковые направляющие, задающие плоскость гибки и не позволяющие уголку «проваливаться»;
• симметричное расположение прижимов относительно вершины уголка;
• маркировку заготовки с контролем положения полок относительно базовой плоскости на каждом проходе;
• подбор ориентации уголка (вершиной вверх/вниз, полкой наружу или внутрь дуги) в зависимости от требуемой геометрии.

Практическое правило: если при пробном прогоне вы видите, что уголок системно «уводит» в одну сторону, проблему нужно решать оснасткой и направляющими, а не «выправлять» профиль силой после гибки.

Контроль без сюрпризов

Даже при аккуратной настройке оборудования радиусная гибка остаётся процессом с множеством переменных: партия металла, допуски проката, состояние валков, подготовка кромок. Поэтому качественная гибка уголка невозможна без системного контроля результата на каждом этапе — от пробной заготовки до финальной дуги.

Параллельность полок и «световая» проверка

Один из простых и надёжных способов контроля — проверка параллельности полок на плите или калибровочном шаблоне. Небольшие отрезки готовой дуги устанавливают полками на ровную базу и смотрят на зазор между ними и плоскостью.

Если зазор сильно «гуляет», одна полка поджата сильнее другой, значит, при гибке был перекос. Для визуальной оценки хорошо работает «световая» проверка: участок уголка ставится на ровную поверхность, и по полосе света под полкой можно сразу увидеть, где полка «подстрелена» или, наоборот, выгнута.

Для ответственных конструкций мы ориентируемся на отклонение параллельности полок порядка не более 1–1,5 мм на 1 м длины. Для менее критичных задач допуск может быть шире, но важно заранее согласовать его с заказчиком и закрепить в техническом задании.

Радиус по хорде — быстро и точно

Измерить фактический радиус дуги уголка «на глаз» невозможно, а сложные шаблоны есть не всегда. В производстве удобно применять метод измерения радиуса по хорде и стреле прогиба. Измеряются две величины:

• L — длина хорды, то есть расстояние между двумя крайними точками дуги;
• f — стрела прогиба, расстояние от середины хорды до поверхности профиля.

Далее радиус рассчитывается по формуле:

R = (L² / (8 × f)) + (f / 2).

Достаточно измерительной ленты и штангенциркуля или глубиномера, чтобы оперативно проверить, попали ли в заданный радиус. Этот метод особенно полезен при серийной гибке уголка для одинаковых рам: можно быстро выявить «уползание» радиуса из-за износа оснастки или изменения настроек.

Правка без разрушения дуги

Даже при аккуратной работе иногда требуется корректировка: где-то дуга вышла чуть круче, где-то — мягче. Важно выполнять правку так, чтобы не разрушить общую форму и не превратить плавный радиус в набор изломов.

Основные принципы щадящей правки:

• корректировать не точечно, а участком длиной не менее 3–5 высот профиля;
• использовать широкие прижимы, которые опираются сразу на обе полки;
• избегать ударного инструмента: молотки и кувалды легко оставляют вмятины и нарушают структуру металла;
• работать «от большего к меньшему»: сначала убрать крупные отклонения по радиусу, затем выравнивать мелкие неровности.

В ряде случаев эффективнее не мучить заготовку правкой, а корректировать настройки и сделать новую деталь: это честнее по отношению к заказчику и надёжнее для конструкции.

Радиусная гибка уголка — это всегда баланс между геометрией, устойчивостью профиля и состоянием поверхности. При грамотной постановке задачи, правильной оснастке и системном контроле можно получать стабильные дуги даже на тонком оцинкованном уголке с ровной лицевой полкой. Если вам нужна промышленная гибка металла с прогнозируемым результатом, стоит доверить радиусные элементы тем, кто каждый день работает с такими задачами и отвечает за результат не только словами, но и реально выдержанными допусками.