Как контролировать три деформации изгиба металла во время штамповки

Приблизительное время прочтения: 14 минут

Процесс и особенности деформации изгибом

Процесс деформации изгиба

В этой главе V-образный изгиб взят в качестве примера для иллюстрации процесса деформации изгиба, как показано на рис. 1-1. В начале изгиба внутренний радиус изгиба заготовки больше радиуса галтели пуансона. По мере прижатия пуансона прямая кромка заготовки постепенно приближается к V-образной поверхности штампа, а радиус внутри изгиба постепенно уменьшается, т.е.

р₀> г₁> г₂> г

При этом плечо изгибающего момента постепенно уменьшается, т.е.

л₀＞л₁＞л₂＞л_к

Когда пуансон, заготовка и штамп полностью прижимаются друг к другу, радиус изгиба и плечо изгиба внутри заготовки достигают минимума, и процесс изгиба заканчивается.

Изгиб делится на свободный изгиб и корректирующий изгиб.. Свободная гибка означает, что когда гибка заканчивается, пуансон, матрица и заготовка совпадают, пуансон больше не прижимается. Корректировка изгиба относится к пуансону, вогнутой матрице и заготовке три последовательных, пуансон продолжает давить вниз, так что заготовка имеет дальнейшую пластическую деформацию, чтобы исправить изгибающиеся части.

Характеристики деформации при изгибе

Для наблюдения за течением металла при изгибе листа и анализа деформационных характеристик материала на боковую поверхность листа перед изгибом можно установить квадратную сетку. Сетку обычно изготавливают механическим гравированием или фотографическим травлением, а затем наблюдают и измеряют изменение размера и формы сетки до и после изгиба с помощью инструментального микроскопа, как показано на рис. 1-2.

Перед изгибом боковые линии материала представляют собой прямые линии, образующие небольшую квадратную решетку одинакового размера, а длина продольной линии сетки aa=bb. После изгиба видно, что деформация изгиба имеет следующие характеристики, наблюдая за изменениями формы сетки.

1. Криволинейная часть скругления является основной зоной деформации изгиба.

После гибки гибочная часть делится на две части: закругленный угол и прямой край. Деформация в основном происходит в диапазоне центрального угла изгиба α, а за пределами центрального угла деформация практически отсутствует.

2. В очаге деформации заготовка деформируется в трех направлениях по длине, ширине и толщине, но деформация неравномерна.

• Направление длины

Сетка изменена с квадратной на веерную, длина стороны, близкой к матрице (внешняя область), увеличена, длина стороны, близкой к пуансону (внутренняя область), укорочена, то есть дуга bb > отрезок bb , дуга аа ＜ отрезок аа. От внутренней и внешней поверхностей к центру заготовки степень укорочения и удлинения постепенно уменьшается. Между двумя деформационными зонами укорочения и удлинения должен быть слой, длина которого не меняется до и после деформации. Этот слой называется деформационно-нейтральным слоем.

• Направление толщины

Толщина внутренней области увеличивается, а толщина внешней области уменьшается, но поскольку пуансон внутренней области уплотняет заготовку, деформация в направлении толщины затруднена, поэтому увеличение внутренней толщины меньше, чем утончение внешней толщины. , поэтому толщина материала в зоне изгибной деформации станет меньше, так что нейтральный слой заготовки сместится внутрь.

• Направление ширины

Возможны два случая: первый — изгиб узкой пластины (b/t≤3), деформация в направлении ширины не ограничена, и сечение приобретает форму веера с шириной внутри и шириной снаружи; другой - изгиб широкой пластины (отношение ширины заготовки к толщине b/t＞3), а деформация материала в направлении ширины ограничивается соседним металлом, а поперечное сечение почти без изменений и в основном остается прямоугольником, а на рис. 1-3 (а) и (б) показаны изменения сечения при двух условиях.

Поскольку участок зоны деформации узкой пластины искажается при изгибе, необходимо добавить последующие вспомогательные процедуры, когда требуется размер стороны изгибаемой части или требуется взаимодействие с другими частями. Большая часть гибки в реальном производстве приходится на гибку широких листов.

Анализ качества гибочных деталей

Изгиб трещины

1.Минимальный радиус изгиба

Радиус изгиба относится к радиусу кривизны внутри изгибаемой части, r, как показано на рис. 1-3. По деформации изгиба видно, что внешняя сторона листового материала растягивается при изгибе. Когда растягивающее напряжение снаружи превышает предел прочности материала на растяжение, на внешней стороне листового материала возникает трещина. Это явление называется трещиной изгиба.

При одинаковой толщине листа изгиб и растрескивание изгибаемой части в основном связаны с радиусом изгиба r. Чем меньше r, тем больше степень деформации изгиба. Следовательно, существует минимальный радиус изгиба r_мин Это может гарантировать, что внешнее волокно не даст трещин при изгибе. Другими словами, минимальный радиус галтели, который можно загнуть во внутреннюю поверхность детали при условии, что листовой материал не разрушается, называется минимальным радиусом изгиба r_мин, и он используется для выражения предела деформации при изгибе.

Минимальный радиус изгиба r_мин зависит от механических свойств материала, качества поверхности и качества сечения листа, толщины листа, ширины листа, угла центра изгиба и направления линии изгиба. Поскольку влияние вышеперечисленных факторов очень сложное, значение минимального радиуса изгиба обычно определяют экспериментальным методом. Минимальные значения радиуса изгиба различных металлических материалов в различных состояниях показаны в Таблице 1-1.

Материал	Нормализация или отжиг	Нормализация или отжиг	Холодное упрочнение	Холодное упрочнение
	Направление линии изгиба	Направление линии изгиба	Направление линии изгиба	Направление линии изгиба
	Параллельное направление волокон	Вертикальное направление волокна	Параллельное направление волокон	Вертикальное направление волокна
Мягкая латунь	0,35 т	0,1т	0,8 т	0,35 т
Алюминий	0,35 т	0,1т	1,0т	0,5т
Полутвердая латунь	0,35 т	0,1т	1,2 т	0,5т
Чистая медь	0,35 т	0,1т	2,0 т	1,0т
08, 10, Q195, Q215	0,4 т	0,1т	0,8 т	0,4 т
15, 20, Q235	0,5т	0,1т	1,0т	0,5т
25, 30, Q255	0,6 т	0,2 т	1,2 т	0,6 т
35, 40, Q275	0,8 т	0,3т	1,5 т	0,8 т
45、50	1,0т	0,5т	1,7 т	1,0т
55、60	1,3т	0,7 т	2,0 т	1,3т
Фосфорная медь	——	——	7,0 т	1,0т

Примечание:

• Этот стол используется для толщины листа менее 10 мм, угла изгиба более 90 °, хорошего сечения сдвига;
• При гибке после вырубки или резки, но без отожженной заготовки, следует использовать в качестве выбора закаленного металла;
• Когда линия изгиба находится под определенным углом к направлению волокна, можно использовать среднее значение между вертикальным и параллельным направлениями волокна;
• Таблица t - толщина листового металла.

2. Мсредства контроля изгиба и растрескивания.

• Чтобы выбрать хорошее качество поверхности, отсутствие дефектов материала, чтобы сделать заготовку. Если заготовка имеет дефекты, перед гибкой ее следует удалить, иначе гибка даст трещину на месте дефекта.
  Для более хрупких материалов, толстых материалов и материалов с холодным отверждением можно использовать метод гибки с подогревом или использование отжига для повышения пластичности материала, а затем метод гибки.

• При малом радиусе изгиба заготовки заусенец следует удалить заранее, а упрочняющий слой заготовки устранить методом отжига.

• Если заусенец небольшой, вы также можете положить заусенец к изогнутой поверхности пуансона, чтобы избежать концентрации напряжений и растрескивания заготовки.

• В нормальных условиях в конструкции не следует использовать минимальный радиус изгиба. Если радиус изгиба заготовки меньше значения, указанного в таблице 1-1, ее следует согнуть два и более раза, то есть первый изгиб на больший радиус галтели (больше r_мин), после промежуточного отжига. Затем методом калибровки изгибается требуемый радиус изгиба. Это позволяет увеличить область деформации и уменьшить удлинение наружного материала.

• Для гибки более толстых материалов, если позволяет конструкция, внутреннюю часть гибочной галтели можно сначала прорезать, а затем согнуть, как показано на рис. 1-4.

Изгиб и отскок

Пластический изгиб при комнатной температуре, как и другие пластические деформации, всегда сопровождается упругой деформацией. Когда изгиб заканчивается, внешняя сила снимается, пластическая деформация сохраняется, а упругая деформация полностью исчезает, в результате чего форма и размер изгибаемых частей изменяются и не соответствуют размеру формы. Это явление называется устойчивостью к изгибу. называют устойчивостью.

1. Гибка устойчивость явление.

Поскольку тангенциальные напряженно-деформированные свойства зоны изгибной деформации и внешней стороны противоположны, внешняя сторона укорачивается за счет упругого восстановления, а внутренняя сторона удлиняется за счет упругого восстановления при разгрузке, а направление упругости противоположно направлению деформации изгиба. Кроме того, для всей заготовки доля зоны недеформации намного больше, чем доля зоны деформации, и инерционное действие большой площади зоны недеформации также повысит устойчивость зоны деформации, что является еще одной причиной того, что устойчивость к изгибу является более серьезной, чем устойчивость к другим процессам формования.

Явление упругости изгибающихся деталей обычно проявляется в двух формах, как показано на рис. 1-5.

• Уменьшение кривизны. До разгрузки радиус изгибаемого нейтрального слоя равен ρ, а после разгрузки радиус изгибаемого нейтрального слоя увеличивается до ρ'. Кривизна уменьшается от 1/ρ до разгрузки до 1/ρ' после разгрузки. Если ∆K представляет уменьшение кривизны, то

• Угол центра изгиба уменьшается. Перед разгрузкой центральный угол зоны деформации изгиба равен α; после разгрузки центральный угол зоны деформации изгиба уменьшается до α'. Если ∆α представляет собой уменьшение центрального угла изгиба, то

∆α = α – α'

Угол изгиба β (угол между двумя прямыми краями изгибаемой части, отношение между ним и центром изгиба Угол α: β = 180°-α) увеличивается на

∆β = β – β'

Расчетное значение ∆K、∆α (∆β) представляет собой величину упругости изгибаемых деталей, но по сравнению с величиной упругости фактического штамповочного производства существует определенная разница, причина в том, что существует множество факторов, влияющих на величину упругости при изгибе.

2. Факторы, влияющие на устойчивость

• Механические свойства материалов. Чем больше предел текучести σ_s А, чем меньше модуль упругости Е, тем больше сопротивляемость деформации изгиба. Поскольку чем выше предел текучести σ_s материала, тем больше напряжение в сечении области деформации материала при определенной степени деформации, и, таким образом, тем больше может быть вызвана упругая деформация, и тем больше значение отскока. Чем больше модуль упругости Е, тем сильнее способность материала сопротивляться упругой деформации, поэтому меньше значение отскока. 

• Относительный радиус изгиба r/t. Чем меньше относительный радиус изгиба r/t, тем меньше значение отскока. Чем меньше относительный радиус изгиба r/t, тем больше степень деформации изгиба, тем больше степень общей тангенциальной деформации области деформации, тем больше доля пластической деформации в общей деформации и уменьшается соответствующая доля упругой деформации. чтобы значение отскока уменьшилось. Наоборот, чем больше относительный радиус изгиба r/t, тем больше значение отскока. Это также является причиной того, что заготовку с большим значением r/t нелегко согнуть и сформировать.

• Центр Угол изгиба α. Чем больше угол α центра изгиба, тем больше угол отскока. Поскольку с увеличением α увеличивается длина участка деформации, увеличивается и кумулятивное значение отскока, но это не влияет на отскок радиуса кривизны.

• Режим изгиба. Значение упругости велико, когда изгиб свободен, но мал, когда изгиб скорректирован. При свободном изгибе в бездонной вогнутой матрице отскок наибольший; Отскок минимален при исправлении изгиба в нижней матрице.

• Форма изгибаемых деталей. Как правило, чем сложнее форма изгибаемых частей, тем больше число изгибов, формирующих угол, тем больше взаимодействие между изгибаемыми частями, тем больше деформация растяжения изгибаемых компонентов, тем меньше величина отскока. Следовательно, в процессе первичного изгиба величина упругости вогнутых деталей меньше, чем у U-образных деталей, а величина упругости U-образных деталей меньше, чем у V-образных деталей.

• Оформление плесени. При гибке U-образных деталей зазор между выпуклыми и вогнутыми матрицами оказывает большое влияние на угол отскока. Чем больше зазор, тем больше угол отскока, как показано на рис. 1-6. Когда используется отрицательный зазор, угол отскока может быть уменьшен до минимального значения или даже до нуля или отрицательного значения из-за воздействия экструзии матрицы на материал.

3. Определение значения отскока

Поскольку упругость напрямую влияет на форму и размер изгибаемых деталей, упругость материалов необходимо учитывать заранее при проектировании и изготовлении пресс-форм. Обычно размер рабочей части пресс-формы предварительно определяется опытным путем и простым расчетом, а затем путем примерки пресс-формы корректируется форма и размер соответствующей части пресс-формы.

Методы определения значения отскока включают в себя метод расчета теоретической формулы и метод справочной таблицы эмпирических значений.

• Устойчивость свободного изгиба можно разделить на следующие ситуации.

Значение упругости свободного изгиба при большом относительном радиусе изгиба. Когда относительный радиус изгиба r/t > 10, упругость относительно велика. Как показано на рис. 1-7, радиус и угол изгиба галтели изгибаемых деталей сильно изменились после разгрузки. В этом случае для упрощения расчета изменением толщины материала и перемещением нейтрального по отношению к деформациям слоя можно пренебречь. В этом случае радиус галтели пуансона r_{ударить кулаком} и угол центра галтели пуансона α_{ударить кулаком} можно рассчитать по следующей формуле.

В формуле р_{ударить кулаком} — радиус галтели пуансона, мм;
α_пунш — центр Угол галтели пуансона;
r — радиус галтели изгибаемых деталей, мм;
α — центр Угол скругления угла изгибаемой части;
σ_s — предел текучести изгибаемого материала, МПа;
E — модуль упругости материала при изгибе, МПа;
t — толщина материала изгибаемых деталей, мм.

Значение упругости свободного изгиба при малом радиусе изгиба. Когда относительный радиус изгиба r/t изгибаемой части меньше 5, из-за большой степени деформации изменение радиуса изгиба галтели после разгрузки мало, поэтому его можно не учитывать, а только изменение Центр изгиба Угол считается.
Когда угол центра изгиба изгибаемой детали не равен 90°, угол упругости можно рассчитать по следующей формуле.

∆α =α/90x∆α₉₀

В формуле ∆α — угол упругости, когда угол центра изгиба изгибаемой части равен α;
∆α₉₀ —— угол упругости, когда угол центра изгиба составляет 90°, как показано в таблице 1-2;
α — центр изгиба Угол изгибаемой части.

Материалы	р/т	Толщина материала т  (мм)	Толщина материала т  (мм)	Толщина материала т  (мм)
		<0,8	0.8~2	> 2
Мягкая сталь (σб=350 МПа) Латунь (σб=350 МПа) Алюминий и цинк (σб=350 МПа)	<11~5>5	4°5°6°	2°3°4°	0°1°2°
Сталь средней твердости (σб=400-500МПа) Твердая латунь (σб=350-500МПа) Твердая бронза (σб=350-500МПа)	<11~5>5	5°6°8°	2°3°5°	0°1°3°
Твердая сталь (σб> 550 МПа)	<11~5>5	7°9°12°	4°5°7°	2°3°6°
МТА сталь Электротехническая сталь СХ78Т (КрНи78Ти)	<11~5>5	1°4°5°	1°4°5°	1°4°5°
Дюралюминий LY12	<22~5>5	2°4°6°30'	3°6°10°	4°30'8°30'14°
Сверхтвердый алюминий LC4	<22~5>5	2°30'4°7°	5°8°12°	8°11°30'19°

• Коррекция упругости при изгибе. Значение упругости коррекции на изгиб можно рассчитать по формуле, полученной в результате испытания, символ показан на рис. 1-8, а формула показана в таблице 1-3.

Материалы	Угол изгиба β	Угол изгиба β	Угол изгиба β	Угол изгиба β
	30°	60°	90 °	120°
08, 10, Q195	∆β =0,75 р/т – 0,39	∆β =0,58 r/t – 0,80	∆β =0,43 r/t – 0,61	∆β =0,36 r/t – 1,26
15, 20, Q215, Q235	∆β =0,69 р/т – 0,23	∆β =0,64 r/t – 0,65	∆β =0,43 р/т – 0,36	∆β =0,37 р/т – 0,58
25, 30, Q255	∆β =1,59 р/т – 1,03	∆β =0,95 р/т – 0,94	∆β =0,78 р/т – 0,79	∆β =0,46 р/т – 1,36
35, Q275	∆β =1,51 р/т – 1,48	∆β =0,84 r/t – 0,76	∆β =0,79 р/т – 1,62	∆β =0,51 r/t – 1,71

4. меры по контролю отскока

При проектировании формы упругость должна быть сведена к минимуму. Распространенными методами являются метод компенсации и метод коррекции.

• Метод компенсации. Метод компенсации заключается в оценке или проверке величины упругости после предварительного изгиба заготовки. При проектировании пресс-формы деформация изгибаемой заготовки превышает первоначальную проектную деформацию, а форма заготовки получается после упругости. Рис. 1-9 (а) показывает компенсацию упругости одного угла. В соответствии с определенным углом упругости при проектировании пуансона и вогнутых штампов уменьшите угол штампа для компенсации. 

В случае, показанном на рис. 1-9 (b), можно принять две меры: во-первых, пуансон наклоняют внутрь, чтобы образовался компенсационный угол ∆θ; Другой заключается в том, чтобы сделать односторонний зазор выпуклой и вогнутой матрицы меньше толщины материала, пуансон будет вдавливаться в вогнутую матрицу, использовать заготовку снаружи и силу трения вогнутой матрицы с обеих сторон заготовки. внутрь прикреплен к пуансону, чтобы добиться компенсации отскока. 

Метод компенсации, показанный на рис. 1-9 (c), заключается в формировании дуги окружности, изгибающейся в нижней части заготовки. После разделения выпуклых и вогнутых штампов часть дуги окружности заготовки имеет тенденцию упругости в виде прямой линии, которая заставляет две стороны пластины наклоняться внутрь, так что упругость компенсируется.

• Метод коррекции. Метод коррекции заключается в принятии мер в конструкции пресс-формы, чтобы правильное давление было сосредоточено в углу, чтобы оно вызывало определенную пластическую деформацию для преодоления отскока. На рис. 1-10 показано, что корректирующая сила изгиба сосредоточена на криволинейной галтели.

Смещение

В процессе гибки листового металла стороны перемещаются по длине заготовки из-за неравного сопротивления на вогнутой кромке штампа, в результате чего высота прямой кромки заготовки не соответствует требованиям чертежа, это явление называется миграцией.

1. Причины из отклонение

• Форма заготовки несимметрична, как показано на рис. 1-11 (а) и (б).
• Структура заготовки асимметрична, как показано на рис. 1-11 (в).
• Углы с обеих сторон матрицы несимметричны, как показано на рис. 1-11 (г).
• выпуклые и вогнутые штампы с закругленными углами, асимметрия зазора, так что сопротивление не равно.

2. Меры к контроль в кодирование

• Применение прижимного устройства. Заготовка постепенно изгибается и формуется в состоянии прессования, чтобы предотвратить скольжение заготовки, и можно получить относительно гладкую заготовку, как показано на рис. 1-12.

• Изгиб после позиционирования. Позиционирующая пластина должна быть правильно спроектирована для позиционирования формы, как показано на рис. 1-13 (а), или позиционирующий штифт должен быть вставлен в отверстие, используя отверстие на заготовке или отверстие процесса проектирования. Для некоторых гибочных деталей технологическое отверстие и прижимную пластину можно использовать вместе, как показано на рис. 1-13 (b). Благодаря расположению крыши и установочного штифта можно предотвратить отклонение заготовки во время гибки. Эффект обратного давления заключается в уравновешивании горизонтальной боковой силы, создаваемой левым изгибом.

• Бокончание в пары. Асимметричные гибочные детали объединяются в симметричные гибочные детали, а затем разрезаются, чтобы листовой материал при изгибающем усилии был равномерным, чтобы предотвратить возникновение смещения.
• Точный форма производство. Зазор регулируется симметрично, так что сопротивление распределяется симметрично, чтобы предотвратить возникновение смещения.