Пошаговое руководство по созданию надежных кронштейнов из листового металла

Что такое кронштейн? Кратко: кронштейн — это промежуточный компонент, используемый для фиксации одной вещи (например, полки) к другой (например, стене). Его можно считать своего рода крепежом, но это немного вводит в заблуждение: настоящие крепежи вроде саморезов используются для соединения кронштейна с другими деталями.

Помимо создания соединения между двумя деталями, кронштейн может обеспечивать поддержку. Некоторые кронштейны, такие как кронштейны с жесткостью (gusset brackets), спроектированы с диагональным участком, который снижает нагрузку на кронштейн и позволяет ему выдерживать более тяжелые нагрузки.

Один из самых простых и экономичных способов изготовления кронштейнов, особенно простых, таких как угловые кронштейны, — фабрикация листового металла. Кронштейны обычно состоят из двух или более плоскостей, соединенных вдоль одного края, и часто простейший способ изготовить такой объект — согнуть плоский объект (кусок листового металла) в двух или более местах: простейший пример — добавление 90° гиба к плоскому прямоугольнику с прямым профилем, превращающего его в кронштейн с L-образным профилем.

Но как приступить к созданию кронштейна из листового металла? 3ERP имеет многолетний опыт в прототипировании листового металла, и это руководство объясняет основы кронштейнов из листового металла, включая распространенные типы, советы по дизайну и лучшие материалы.

Что такое кронштейны и как они используются?

Кронштейны — это соединительные устройства для соединения двух объектов. В архитектуре они могут быть из дерева или камня и использоваться для соединения стен с элементами вроде парапетов или карнизов. В инженерии, однако, они часто делаются из листового металла и используются для поддержки объектов вроде полок, столешниц, напольных покрытий, секций мебели и навешиваемых телевизоров.

Хотя существует много типов кронштейнов, они чаще всего L-образные, с вертикальным участком кронштейна, закрепленным на стене (или другой крупной вертикальной структуре), и горизонтальным участком, закрепленным на меньшем объекте, монтируемом на стене, например, полке.

Кронштейны часто имеют в себе отверстия, с резьбой или без, чтобы через них можно было прокинуть саморезы или другие крепежи, но это не определяющая черта кронштейна.

Большинство кронштейнов функциональны, их цель — соединять и поддерживать объекты. Однако кронштейны могут быть также декоративными: поскольку кронштейны часто видны (например, на полках, установленных выше уровня глаз), они могут иметь косметические признаки и украшения — от сложных обработанных декоративных признаков до позолоты.

Как изготавливаются кронштейны?

Кронштейны можно сделать различными способами, такими как литье или ЧПУ-обработка. Однако лучший способ сделать простые кронштейны — фабрикация листового металла.

Одним из самых распространенных процессов листового металла является гибка, в которой станок, называемый прессом (brake), используется для гибки листового металла под углом до 120°. Это, пожалуй, самый важный процесс при изготовлении кронштейнов из листового металла, поскольку практически все кронштейны включают хотя бы один гиб.

Другие процессы листового металла также должны использоваться. Перед любой гибкой лист нужно разрезать по размеру с помощью станка вроде лазерного или плазменного резака. Проковочный пресс может использоваться для создания отверстий в кронштейне (для саморезов), и сварка может потребоваться для добавления жесткостей (gussets) или других признаков.

Помимо описанных процессов листового металла, ЧПУ-обработка может использоваться для добавления более сложных признаков к кронштейнам, особенно для нестандартных дизайнов нестандартных компонентов.

Лучшие материалы для кронштейнов из листового металла

Кронштейны можно сделать из различных металлов в зависимости от определенных факторов: нагрузки, которую они должны выдерживать, косметических требований, требований к покрытию поверхности, минимальной и максимальной толщины, необходимых углов гиба и бюджета на производство.

Возможные материалы для кронштейнов из листового металла включают:

• Сталь
• Нержавеющая сталь
• Алюминий
• Латунь

Распространенные типы кронштейнов

Существует несколько типов кронштейнов, которые можно сделать с помощью фабрикации листового металла и других процессов. Виды кронштейнов варьируются в зависимости от приложения и объектов, которые они предназначены поддерживать.

L-образный кронштейн (L-Bracket)

L-образный кронштейн — один из самых распространенных типов. Как следует из названия, он имеет L-образный профиль после гибки вдоль одной оси, обычно создавая угол 90°.

L-образные кронштейны используются во многих приложениях, где горизонтальный объект (например, полка) нужно закрепить к вертикальному (например, стене).

U-образный кронштейн (U-Bracket)

U-образный кронштейн — другой тип. В отличие от L-образного, U-образный гнется вдоль двух осей, образуя U-образный профиль.

U-образные кронштейны могут использоваться для захвата объекта между своими двумя фланцами или для монтирования двух параллельных горизонтальных объектов один над другим.

Z-образный кронштейн (Z-Bracket)

Z-образный кронштейн — еще один тип с двумя гибами. Однако в отличие от U-образного, где оба гиба делаются на одной стороне листа, Z-образный гнет один фланец внутрь, а другой наружу, образуя Z-образный профиль.

Z-образные кронштейны могут использоваться для монтирования параллельных поверхностей, смещенных относительно друг друга.

Кронштейн с жесткостью (Gusset Bracket)

Кронштейн с жесткостью — тип кронштейна, усиленный дополнительным материалом для улучшения прочности и несущей способности. Это похоже на L-образный кронштейн, но с дополнительным треугольным участком материала между вертикальным и горизонтальным участками.

Жесткости (gussets) могут быть либо приварены к кронштейну, либо включены в единый кусок: если второе, горизонтальные и вертикальные грани кронштейна гнутся от краев треугольника.

Проектирование кронштейнов из листового металла

Кронштейны из листового металла можно проектировать в любом хорошем CAD-софте, но важно помнить несколько вещей при создании дизайна.

L-образные кронштейны обычно проектируются с углом 90°, но производители могут создавать разные углы (до 120°), если им поручено. Однако имейте в виду, что менее вязкие металлы и более толстые калибры труднее гнуть и не могут принимать экстремальные углы.

Хотя L-образные кронштейны легко формируются прессом, U-образные и Z-образные требуют больше подготовки. Пресс не сможет сделать второй гиб в кронштейне, если один фланец достаточно длин, чтобы мешать зажимной балке пресса. Параллельные участки U- или Z-образного кронштейна должны быть поэтому максимально короткими.

Важная черта металлических кронштейнов — отверстия для крепежей. Хотя деревянные или пластиковые кронштейны могут просто просверливаться в месте монтажа, металлические кронштейны должны иметь выделенные отверстия. Решите, какой размер крепежа вы будете использовать при проектировании кронштейна, и скорректируйте диаметр отверстий соответственно. Резьбовые (нарезанные) отверстия могут потребоваться, если гайку нельзя использовать.

Сварные участки могут быть указаны в дизайне кронштейна, но это увеличит стоимость у производителя. Рассмотрите, можно ли сделать деталь из единого куска металла перед добавлением сваренных элементов.

Любые обработанные элементы, включая отверстия, понесут дополнительные расходы, но помните, что обработка открывает большие дизайнерские возможности для нестандартных форм и декоративных штрихов.