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굽힘 변형의 과정과 특성

굽힘 변형 과정

이 장에서는 그림 1-1과 같이 굽힘 변형 과정을 설명하기 위해 V자형 굽힘을 예로 들어 설명합니다. 굽힘이 시작될 때 블랭크의 내부 굽힘 반경은 펀치 필렛의 반경보다 큽니다. 펀치가 눌려짐에 따라 블랭크의 직선 모서리는 점차적으로 다이의 V 자형 표면에 가까워지고 굽힘 내부 반경은 점차 감소합니다.

NS₀＞r₁＞r₂＞r

동시에 굽힘 모멘트 암은 점차적으로 감소합니다. 즉,

엘₀＞l₁＞l₂＞l_케이

언제 펀치, 블랭크, 그리고 다이 완전히 함께 눌려지면 굽힘 반경과 블랭크 내부의 굽힘 암이 최소에 도달하고 굽힘 공정이 종료됩니다.

굽힘은 자유 굽힘과 수정 굽힘으로 나뉩니다.. 자유 굽힘은 굽힘 끝, 펀치, 다이 및 블랭크가 일치할 때 펀치가 더 이상 눌려지지 않음을 의미합니다. 수정 굽힘은 펀치, 오목 다이 및 블랭크 3이 일관된 것을 의미하며 펀치가 계속 아래로 눌러져 블랭크가 더 소성 변형되어 굽힘 부분을 수정합니다.

굽힘 변형 특성

시트가 구부러질 때 금속 흐름을 관찰하고 재료의 변형 특성을 분석하기 위해 구부러지기 전에 시트의 측면에 정사각형 그리드를 설정할 수 있습니다. 그물망은 일반적으로 기계 조각이나 사진 식각으로 만들어지며 굽힘 전후의 망사 크기와 모양 변화를 그림 1-2와 같이 도구현미경을 이용하여 관찰하고 측정한다.

굽힘 전에 재료의 측선은 모두 직선이며 균일한 크기의 작은 정사각형 격자를 형성하고 세로 격자선의 길이 aa=bb입니다. 굽힘 후 메쉬 형태의 변화를 관찰하여 굽힘 변형이 다음과 같은 특성을 가짐을 알 수 있다.

1. 곡선 필렛 부분은 굽힘 변형의 주요 영역입니다.

굽힘 후 굽힘 부분은 둥근 모서리와 직선 모서리의 두 부분으로 나뉩니다. 변형은 주로 굽힘 중심각 α의 범위에서 발생하며, 기본적으로 중심각을 벗어나는 변형은 없습니다.

2. 변형 영역에서 블랭크는 길이, 너비, 두께의 세 방향으로 변형되지만 변형이 균일하지 않습니다.

• 길이 방향

격자가 정사각형에서 부채꼴로 변경되고 다이에 가까운 측면(외부 영역)의 길이가 확장되고 펀치에 가까운 측면(내부 영역)의 길이가 짧아집니다. 즉, 호 bb＞ 선분 bb , 호 aa ＜ 선분 aa. 내부 및 외부 표면에서 블랭크의 중심까지 단축 및 신장 정도가 점차 감소합니다. 단축과 신장의 두 변형 영역 사이에는 변형 전후에 길이가 변하지 않는 층이 있어야 합니다. 이 층을 변형 중립 층이라고 합니다.

• 두께 방향

내부 영역의 두께가 증가하고 외부 영역의 두께가 감소하지만 내부 영역 펀치가 블랭크를 압축하기 때문에 두께 방향 변형이 더 어려워 내부 두께의 증가가 외부 두께의 얇아짐보다 적습니다. , 그래서 굽힘 변형 영역에서 재료의 두께가 더 얇아져 블랭크의 중성층이 안쪽으로 이동하게 됩니다.

• 폭 방향

두 가지 경우가 있습니다. 하나는 협판의 굽힘(b/t≤3)이고 폭 방향의 변형이 구속되지 않고 단면이 내부 폭과 외부 폭이 있는 부채꼴 모양이 됩니다. 다른 하나는 광폭판의 굽힘(두께에 대한 블랭크 폭의 비율 b/t>3)이며, 폭 방향으로 재료의 변형은 인접한 금속에 의해 제한되며 단면적은 거의 그림 1-3 (a)와 (b)는 두 가지 조건에서 단면의 변화를 보여주고 있는 것처럼 변하지 않고 기본적으로 직사각형을 유지한다.

협판의 변형 영역 부분은 굽힘 시 변형되기 때문에 굽힘 부분의 측면 크기가 필요하거나 다른 부분과의 협력이 필요한 경우 후속 보조 절차를 추가해야 합니다. 실제 생산에서 대부분의 벤딩은 와이드 플레이트 벤딩에 속합니다.

굽힘 부품의 품질 분석

굽힘 균열

1.최소 굽힘 반경

굽힘반경은 그림 1-3과 같이 굽힘부 내부의 곡률반경 r을 의미한다. 굽힘 변형에서 판재의 바깥쪽이 굽힘시 늘어나는 것을 알 수 있다. 외부 인장 응력이 재료의 인장 강도를 초과하면 시트 재료 외부에 균열이 발생합니다. 이 현상을 굽힘 균열이라고 합니다.

동일한 판 두께 조건에서 굽힘 부분이 구부러지고 균열이 발생하는지 여부는 주로 굽힘 반경 r과 관련이 있습니다. r이 작을수록 굽힘 변형 정도가 커집니다. 따라서 최소 굽힘 반경 r이 있습니다._분 외부 섬유가 굽힘 균열을 일으키지 않도록 할 수 있습니다. 즉, 판재가 파괴되지 않는 조건에서 부품의 내면으로 구부러질 수 있는 최소 필렛 반경을 최소 굽힘 반경 r이라고 합니다._분, 굽힘시 성형한계를 나타낼 때 사용합니다.

최소 굽힘 반경 r_분 재료의 기계적 특성, 시트의 표면 품질 및 단면 품질, 시트의 두께, 시트의 너비, 굽힘 중심 각도 및 굽힘 선의 방향에 영향을 받습니다. 위의 요인들의 영향은 매우 복잡하기 때문에 최소 굽힘 반경 값은 일반적으로 실험 방법에 의해 결정됩니다. 다양한 상태의 다양한 금속 재료의 최소 굽힘 반경 값은 표 1-1에 나와 있습니다.

메모:

• 이 테이블은 10mm 미만의 판 두께, 90° 이상의 굽힘 각도, 우수한 전단 단면에 사용됩니다.
• 블랭킹 또는 절단 후 굽힘에서 어닐링된 블랭크가 아닌 경화 금속 선택으로 사용해야 합니다.
• 굽힘 선이 섬유 방향에 대해 특정 각도에 있을 때 수직 섬유 방향과 평행 섬유 방향 사이의 중간 값을 사용할 수 있습니다.
• 표 t는 판금의 두께입니다.

2. 엠굽힘 및 균열을 제어하는 편리함.

• 좋은 표면 품질을 선택하려면 블랭크를 할 재료의 결함이 없습니다. 블랭크에 결함이 있는 경우 굽힘 전에 제거해야 합니다. 그렇지 않으면 굽힘에 결함이 있습니다.
  더 취성 재료, 두꺼운 재료 및 냉간 경화 재료의 경우 가열 굽힘 방법을 사용하거나 어닐링을 사용하여 재료 가소성을 높이고 굽힘 방법을 사용할 수 있습니다.

• 공작물의 굽힘 반경이 작은 경우 버를 미리 제거해야하며 어닐링 방법으로 블랭크의 경화층을 제거해야합니다.

• 버가 작으면 버 쪽을 곡면 펀치 표면 쪽으로 놓아 응력 집중과 공작물의 균열을 방지할 수도 있습니다.

• 정상적인 상황에서 최소 굽힘 반경은 설계에 사용되어서는 안 됩니다. 공작물의 굽힘 반경이 표 1-1에 표시된 값보다 작 으면 두 번 이상 굽혀야합니다. 즉, 필렛의 더 큰 반경으로 첫 번째 굽힘 (r보다 큰_분), 중간 어닐링 후. 그런 다음 필요한 굽힘 반경이 보정 절차에 의해 구부러집니다. 이를 통해 변형 영역이 확대되고 외부 재료의 신장이 감소됩니다.

• 두꺼운 재료의 굽힘의 경우 구조가 허용하는 경우 그림 1-4와 같이 굽힘 필렛의 내부에 먼저 홈을 낸 다음 굽힐 수 있습니다.

벤드 및 리바운드

상온에서의 소성 굽힘은 다른 소성 변형과 마찬가지로 항상 탄성 변형을 동반합니다. 굽힘이 끝나면 외력이 제거되고 소성 변형이 유지되며 탄성 변형이 완전히 사라지므로 굽힘 부분의 모양과 크기가 변경되고 금형 크기와 일치하지 않는 현상을 굽힘 탄성이라고합니다. 회복탄력성이라고 한다.

1. 굽힘 회복력 현상.

굽힘 변형 영역과 외측의 접선 응력-변형률 특성이 반대이므로 외측은 탄성 회복으로 인해 단축되고 내측은 Unloading 시 탄성 회복으로 신장되며 탄성 방향은 반대 방향 굽힘 변형. 또한 전체 빌릿에 대해 비 변형 영역의 비율이 변형 영역의 비율보다 훨씬 크며 비 변형 영역의 넓은 영역의 관성 작용도 변형 영역의 탄력성을 증가시킵니다. 굽힘의 복원력이 다른 성형 공정의 복원력보다 심각한 또 다른 이유입니다.

굽힘부의 탄성 현상은 일반적으로 그림 1-5와 같이 두 가지 형태로 나타난다.

• 곡률 감소. Unloading 전 굽힘중성층의 반경은 ρ이고, Unloading 후 굽힘중성층의 반경은 ρ'로 증가한다. 곡률은 제하 전 1/ρ에서 제하 후 1/ρ'로 감소합니다. ∆K가 곡률 감소를 나타내는 경우

• 굽힘 중심각이 감소합니다.. 내리기 전에 굽힘 변형 영역의 중심 각도는 α입니다. 제하 후 굽힘 변형 영역의 중심 각도는 α'로 감소합니다. ∆α가 굽힘 중심각의 감소를 나타낸다면,

∆α = α – α'

굽힘 각도 β (굽힘 부분의 두 직선 모서리 사이의 끼인각, 굽힘 중심 각도 α 사이의 관계: β = 180°- α )는 다음과 같이 증가합니다.

∆β = β – β'

계산된 ∆K, ∆α( ∆β )는 굽힘 부품의 탄성량이지만 실제 스탬핑 생산의 탄성량과 비교하면 약간의 차이가 있는데, 그 이유는 굽힘의 탄성량에 영향을 미치는 많은 요인이 있기 때문입니다.

2. 회복탄력성에 영향을 미치는 요인

• 재료의 기계적 특성. 항복 강도 σ가 클수록_NS A는 탄성률 E가 작을수록 굽힘 변형의 탄성이 커집니다. 항복점 σ가 더 높기 때문에_NS 재료의 변형 영역의 단면에서 응력이 더 크면 재료의 변형이 어느 정도 발생하므로 탄성 변형이 더 크게 발생할 수 있고 반발 값이 더 커집니다. 탄성 계수 E가 클수록 탄성 변형에 저항하는 재료의 능력이 강해지기 때문에 반발 값이 작아집니다. 

• 상대 굽힘 반경 r/t. 상대 굽힘 반경 r/t가 작을수록 반발 값이 작아집니다. 상대 굽힘 반경 r/t가 작을수록 굽힘 변형 정도가 클수록 변형 영역의 총 접선 변형 정도가 클수록 총 변형에서 소성 변형의 비율이 커지고 탄성 변형의 해당 비율이 감소합니다. 리바운드 값이 감소합니다. 반대로 상대 굽힘 반경 r/t가 클수록 반발 값이 커집니다. r/t가 큰 공작물이 쉽게 구부러지거나 성형되지 않는 이유이기도 합니다.

• 굽힘의 중심 각도 α. 굽힘 중심 각도 α가 클수록 리바운드 각도가 커집니다. α가 증가함에 따라 변형 단면의 길이가 증가하고 반발의 누적 값도 증가하지만 곡률 반경의 반발에는 영향을 미치지 않기 때문입니다.

• 굽힘 모드. 굽힘이 자유로우면 탄성값이 크지만 굽힘이 수정되면 작다. 바닥이 없는 오목 다이에서 자유롭게 구부릴 때 반동이 가장 큽니다. 바닥 다이에서 굽힘을 수정할 때 반동이 최소화됩니다.

• 구부러진 부분의 모양. 일반적으로 굽힘부의 형상이 복잡할수록 굽힘 형성 각도의 수가 많을수록 굽힘부 간의 상호작용이 클수록 굽힘 부품의 인장 변형이 클수록 반동량이 작아진다. 따라서 1차 굽힘 과정에서 오목형 부품의 탄성량은 U형 부품보다 작고 U형 부품의 탄성량은 V형 부품보다 작습니다.

• 금형 정리. U 자형 부품을 구부릴 때 볼록한 다이와 오목한 다이 사이의 클리어런스는 리바운드 각도에 큰 영향을 미칩니다. 그림 1-6과 같이 클리어런스가 클수록 반발각도 커집니다. 네거티브 클리어런스가 사용되는 경우 리바운드 각도는 재료에 대한 다이의 압출 효과로 인해 최소값 또는 0 또는 음의 값으로 감소될 수 있습니다.

3. 반동값의 결정

탄성은 굽힘 부품의 형상과 크기에 직접적인 영향을 미치므로 금형 설계 및 제작 시 소재의 탄성을 사전에 고려해야 합니다. 일반적으로 금형의 작업 부분의 크기는 경험적 값과 간단한 계산에 따라 미리 결정된 다음 금형을 시도하여 해당 부분의 모양과 크기를 수정합니다.

반동값을 결정하는 방법에는 이론식 계산법과 실증값 조회표법이 있다.

• 자유 굽힘의 복원력은 다음과 같은 상황으로 나눌 수 있습니다.

상대 굽힘 반경이 클 때 자유 굽힘의 복원력 값. 상대 굽힘 반경 r/t > 10일 때 탄성은 상대적으로 큽니다. Fig. 1-7에서 보는 바와 같이 굽힘 부분의 굽힘 필렛의 반경과 각도는 Unloading 후에 크게 변하였다. 이 경우 계산을 단순화하기 위해 재료 두께의 변화와 응력-변형 중성층의 움직임을 무시할 수 있습니다. 이 경우 펀치 필렛 반경 r_펀치 및 펀치 필렛 부품 중심 각도 α_펀치 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다.

공식에서 r_펀치 - 펀치 필렛의 반경, mm;
α_펀치 —— 펀치 필렛의 중심 각도;
r —— 굽힘 부품의 필렛 반경, mm;
α —— 굽힘 부분의 둥근 모서리의 중심 각도;
σ_NS —— 굽힘 재료의 항복 한계, MPa;
E —— 굽힘 재료의 탄성 계수, Mpa;
t —— 굽힘 부품의 재료 두께, mm.

굽힘 반경이 작을 때 자유 굽힘의 복원력 값. 굽힘 부분의 상대 굽힘 반경 r/t가 5 미만인 경우 변형 정도가 크기 때문에 Unloading 후 굽힘 필렛 반경의 변화가 작아 고려할 수 없지만 굽힘 중심 각도가 고려됩니다.
굽힘 부분의 굽힘 중심 각도가 90°가 아닌 경우 탄성 각도는 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다.

∆α =α/90x∆α₉₀

공식에서, ∆α —— 굽힘 중심의 탄성 각도 굽힘 부분의 각도가 α일 때;
∆α₉₀ —— 표 1-2와 같이 굽힘 중심 각도가 90°일 때의 탄성 각도;
α —— 굽힘 중심 굽힘 부품의 각도입니다.

• 구부릴 때 탄성을 수정하십시오. 굽힘 보정의 복원력 값은 시험에서 구한 공식에 의해 계산할 수 있으며 기호는 그림 1-8과 같으며 공식은 표 1-3과 같다.

4. 반등을 통제하기 위한 조치

금형을 설계할 때 탄성을 최소화해야 합니다. 일반적인 방법은 보상 방법과 보정 방법입니다.

• 보상 방법. 보정 방법은 사전에 공작물을 구부린 후의 탄성 정도를 추정하거나 테스트하는 것입니다. 금형을 설계 할 때 굽힘 공작물의 변형이 원래 설계 변형을 초과하고 복원력 후에 공작물의 모양이 얻어집니다. 그림 1-9(a)는 단일각 복원력의 보상을 보여준다. 결정된 탄성 각도에 따라 펀치 및 오목 다이를 설계할 때 다이의 각도를 줄여 보상합니다. 

그림 1-9(b)의 경우 두 가지 조치를 취할 수 있습니다. 먼저 펀치를 안쪽으로 기울여 보상 각도 ∆θ를 형성합니다. 다른 하나는 볼록하고 오목한 다이를 편측 클리어런스가 재료의 두께보다 작게 만드는 것입니다. 펀치는 오목한 다이로 눌려지고, 블랭크의 외부와 오목한 다이 마찰력의 사용은 블랭크의 양쪽에 있습니다. 리바운드의 보상을 달성하기 위해 펀치에 안쪽으로 부착. 

그림 1-9(c)와 같은 보정 방법은 가공물의 바닥에 굽은 원호를 형성하는 것이다. 볼록한 다이와 오목한 다이의 분리 후 공작물의 원호 부분은 직선으로 탄력성의 경향을 가지므로 플레이트의 양면이 안쪽으로 기울어져 탄력성이 보상됩니다.

• 보정 방법. 수정 방법은 금형 구조에서 조치를 취하여 올바른 압력이 모서리에 집중되어 특정 소성 변형을 생성하여 반동을 극복하는 것입니다. 그림 1-10은 굽힘 보정력이 곡선 필렛에 집중되어 있음을 보여줍니다.

오프셋

판금의 굽힘 과정에서 측면은 오목한 다이 필렛에서 불균등한 저항에 의해 공작물의 길이를 따라 이동하여 공작물의 직선 모서리 높이가 도면의 요구 사항을 충족하지 못하는 결과를 초래합니다. 이 현상 마이그레이션이라고 합니다.

1. 원인 NS 편차

• 블랭크의 모양은 그림 1-11 (a)와 (b)와 같이 대칭이 아닙니다.
• 공작물 구조는 그림 1-11(c)와 같이 비대칭입니다.
• 그림 1-11(d)와 같이 다이의 양쪽 각도는 대칭이 아닙니다.
• 볼록 및 오목 다이 둥근 모서리, 저항이 동일하지 않도록 간격 비대칭.

2. 측정 에게 제어 NS 코딩

• 프레스 장치의 사용. 블랭크는 프레스 상태에서 점차적으로 구부러져 형성되어 블랭크의 미끄러짐을 방지하고 그림 1-12와 같이 비교적 매끄러운 공작물을 얻을 수 있습니다.

• 포지셔닝 후 굽힘. 위치결정판은 그림 1-13(a)와 같이 형상위치결정에 적합하게 설계하거나, 블랭크의 구멍이나 설계가공구멍을 이용하여 구멍에 위치결정핀을 삽입한다. 일부 굽힘 부품의 경우 그림 1-13(b)와 같이 가공 구멍과 프레스 플레이트를 함께 사용할 수 있습니다. 지붕과 위치 지정 핀의 위치로 인해 굽힘 중에 블랭크가 휘는 것을 방지할 수 있습니다. 역압의 효과는 왼쪽 굽힘에 의해 생성된 수평 횡력의 균형을 맞추는 것입니다.

• NS종결 ~에 한 쌍. 비대칭 굽힘 부분을 대칭 굽힘 부분으로 결합한 다음 굽힘 힘의 판재가 균일하도록 절단하여 오프셋 발생을 방지합니다.
• 정확한 곰팡이 조작. 간격을 대칭으로 조정하여 저항이 대칭으로 분포되도록 하여 오프셋의 발생을 방지합니다.