土木工程 建筑機(jī)械 外文翻譯 外文文獻(xiàn) 英文文獻(xiàn) 高強(qiáng)度鋼在U彎曲變形中的彎曲性和成型過(guò)程

1、高強(qiáng)度鋼在u彎曲變形中的彎曲性和成型過(guò)程p. kaewtatip1, n. prasitkhetkhan1, a. khantachawana1, v.premanond1, r.hato1, b. sresomreong1, n. koga21、泰國(guó)吞武里孟克皇家科技大學(xué) 2、日本科技研究所摘要 在這項(xiàng)工作中，研究的是高強(qiáng)度鋼在u彎曲變形中的彎曲性和成形過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用的鋼材料是saph440（厚度為2mm）和spfc780y （厚度為1.2 mm）。首先，各材料的最小彎曲半徑都調(diào)查過(guò)了。其次，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較了三種不同的減少會(huì)彈的方法。第一種方法是這樣的：打底工件的底部或彎曲角度減少了10

2、%。第二種方法是過(guò)度彎曲底部，這方法過(guò)度彎曲底部6。通過(guò)這種方法，沖壓就有沖底部凹面和底部墊一樣的凸面就被用到了。最后一個(gè)方法是凸緣過(guò)度彎曲，就是過(guò)度彎曲工件凸緣6。這個(gè)可以通過(guò)邊上有圓角的凹模來(lái)完成（卷邊凹模）來(lái)完成。凹模圓角和凸模圓角半徑為5mm。凹模和凸模之間的最小間隙要和材料的厚度一致。兩種鋼布置的方法都實(shí)驗(yàn)過(guò)了，比如，鋼材被放置為使它們的滾動(dòng)方向平行和垂直于彎曲線方向。結(jié)果表明回彈角度隨著鋼材強(qiáng)度的增加而增加。在減小回彈方面，過(guò)度彎曲和翻遍的方法比壓底的方法更有效。此外，對(duì)于壓底方法，在壓力發(fā)面要求高于傳統(tǒng)彎曲力的8倍。1 簡(jiǎn)介如今，高強(qiáng)度鋼板已經(jīng)在汽車工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，因?yàn)闇p少車輛

3、重量和降低燃油消耗率密切相關(guān)。但是，眾所周知的，高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)度相對(duì)普通碳鋼板較高，這是導(dǎo)致其低成型性和高回彈性的因素。許多工作用來(lái)減小高強(qiáng)度鋼的回彈性。例如，mori提出利用數(shù)控伺服壓力機(jī)來(lái)減小鋼v型彎曲時(shí)的回彈角度。其次，yamano已被研究用以通過(guò)名為超限引導(dǎo)沖壓來(lái)減低側(cè)壁卷曲u型部分。yoshda研究了破環(huán)成型法以減少高強(qiáng)度鋼板部分的回彈。yanagimoto表明可以通過(guò)在適宜的高溫工作溫度（高于750k但比熱處理溫度低很多）范圍內(nèi)成形鋼板實(shí)現(xiàn)沒(méi)有回彈的高強(qiáng)度鋼板成形。以前的工作中該用來(lái)減少回彈的方法是基于觸底和過(guò)度彎曲的原則。這項(xiàng)工作中，用來(lái)比較三種不同的減少回彈的方法都使用了，用以

4、驗(yàn)證其在消除高強(qiáng)度鋼板回彈的有效性。這幾個(gè)方法分別是：觸底，過(guò)度彎曲法蘭和過(guò)度彎曲底部。另外，最小彎曲半徑代表的彎曲性還考察了強(qiáng)度介于440和780之間的鋼板。2.實(shí)驗(yàn)裝置與方法表1中所列的三種板材都用在實(shí)驗(yàn)中。鋼板被裁成形狀為12050mm的長(zhǎng)方形。工件已經(jīng)被圖1(a)中的工具變形為如圖2(b)中所示的u形尺寸。模具如圖2中所示。側(cè)間隙用來(lái)調(diào)整沖床和模具之間的厚度以適合板材的厚度。通過(guò)所有實(shí)驗(yàn)，將間隙定為和板材厚度一樣大小。實(shí)驗(yàn)中的液壓力為1500kn。沖壓速度設(shè)為50m/s。稱重傳感器和差動(dòng)變壓器已安裝用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)行程圖。測(cè)試中沒(méi)使用潤(rùn)滑油。沖頭具有各種圓角半徑，比如，使用0、1、2和5m

5、m圓角的沖頭來(lái)確定每種物料的最小彎曲半徑凸模半徑定位。其次，相比于傳統(tǒng)的使用u彎曲工具的情況，三種不同的工具也都有用于測(cè)試消除回彈的成效。這些工具在圖3中都有列出。分別是沖底、過(guò)度彎曲底部和過(guò)度彎曲邊緣。在觸底過(guò)程中，通過(guò)如圖3(a)所示的有圓角的沖頭工件圓角處的厚度可以減少10%變形后的初始值。對(duì)于過(guò)度彎曲邊緣和底部，沖壓機(jī)和沖模準(zhǔn)備比工件在邊緣和底部方面預(yù)期形狀過(guò)度彎曲6度，分別如圖3(b)和(c)所示。更進(jìn)一步，為了材料留在沖模表面之下，將固定板用于替代移動(dòng)過(guò)度彎曲邊緣的方法。通過(guò)這種方法，沖床下多余的材料會(huì)導(dǎo)致邊緣包住凸模。表1 機(jī)械性能和工件材料的厚度ys:屈服強(qiáng)度，uts:拉伸極限

6、強(qiáng)度，%ie:伸長(zhǎng)斷裂率 (a)常規(guī)的u形彎曲工具 （b）成形件圖1：常規(guī)u形彎曲工具和成形件圖2:u形彎曲模具 (a)觸底 (b)過(guò)度彎曲凸緣 (c)過(guò)度彎曲底部3 結(jié)果與討論彎曲壓力和每種材料的板材厚度的比值如圖4所示。圖中清楚的顯示出高強(qiáng)度材料的鋼板和有較小圓角半徑的凸模要求有更大的壓力。在使用尖銳圓角（半徑=0）的凸模案例中，其所需的最大壓力是使用半徑=5mm圓角半徑的沖模的1.871.90倍。取最小彎曲半徑的結(jié)果如表2中所示。變形的部分通過(guò)目測(cè)和光學(xué)顯微鏡兩種方法一起觀察。四種不同的符號(hào)用以區(qū)分不同部位的質(zhì)量。每個(gè)符號(hào)的意義如以下同一個(gè)表所示。使用無(wú)圓角凸緣的的樣例圖片對(duì)應(yīng)著表3中的

7、每個(gè)符號(hào)。一般人都知道，結(jié)果會(huì)是，所有三種材料鋼板垂直于軋制方向的彎曲會(huì)比平行于軋制方向的彎曲更簡(jiǎn)單。隨著材料強(qiáng)度地增大，最小彎曲半徑所代表的彎曲性能變得更差。對(duì)于shph440材料，當(dāng)彎曲方向垂直于軋制方向時(shí)，盡管使用的是無(wú)圓角沖模（半徑=0），但工件可以不發(fā)生斷裂。令一方面，如果沖模半徑和板材的厚度比大于0.5，那么可以用spfh590材料進(jìn)行彎曲。此外，如果換成spfc780y同樣的比例應(yīng)該大于0.83。這個(gè)可能是板材延展性能不同的原因?qū)е碌摹Ｑ诱剐阅茌^好的材料可以達(dá)到更小的彎曲半徑（伸長(zhǎng)時(shí)的斷裂點(diǎn)如表1所示）。3.2 不同的消除回彈的方法的對(duì)比 通過(guò)常規(guī)地u型彎曲、過(guò)度彎曲邊緣和過(guò)度彎

8、曲底部的方法成形saph440材料的工件的壓力表如圖5所示。各種方法和沖頭行程為10mm的最大彎曲工件的壓力約為15kn。但是，在圖4：各種材料在u形彎曲時(shí)所需的壓力表2 采用最小彎曲半徑的結(jié)果表3：異形件樣品圖中的相對(duì)應(yīng)的符號(hào)用來(lái)鑒別零件的質(zhì)量（/t=0）沖底過(guò)程中，在最后破裂，為減小板材初始厚度的10%，沖底所需壓力要求為110kn，就如沖模一樣。另外，工件在過(guò)度彎曲至破裂的最后時(shí)刻，過(guò)度彎曲邊緣和底部所需的壓力分別為28kn和15kn。各種鋼材各種板材厚度要求的壓力如圖6中所示。結(jié)果表明，過(guò)度彎曲底部和邊緣分別大約需要比傳統(tǒng)u行彎曲大8和2倍的壓力。但是，過(guò)度彎曲底部所需要的壓力大約和傳

9、統(tǒng)u型彎曲一樣大。更大的印刷機(jī)需要更大的壓力。從這些觀點(diǎn)中，在這項(xiàng)工作的所有方法中過(guò)度彎曲底部的方法可以帶來(lái)最理想的結(jié)果。垂直和平行于軋制方向的彎曲部分的角度回彈結(jié)果分別如圖7和8中所示。如大家所知道的，結(jié)果是回彈角度隨著材料強(qiáng)度的增大而增大。通過(guò)打底的方法，和傳統(tǒng)的u型彎曲相比，回彈角度減少了約40%60%。因此，為了消除回彈，板材的厚度要降低10%直至到足夠的薄。采用過(guò)度彎曲底部的方法，回彈角度可以減少7588%。為了得到?jīng)]有回彈的效果過(guò)度彎曲角度必須大于6度。但是，變形部分的底部不完全平坦。它的形狀變成了和沖模和凹模相對(duì)應(yīng)的圓曲線。在過(guò)度彎曲凸緣的方法中，spfc780y得到了基本上沒(méi)有

10、回彈的效果，而另外兩種材料獲得和彈簧一樣的效果。在這個(gè)方法中，用固定板代替可動(dòng)板可以使在彎曲開始時(shí)廢棄材料落在沖模表面之下。這種額外的材料被壓在滑塊行程的末端可以使邊緣部分環(huán)繞沖模。為了獲得準(zhǔn)確的形狀尺寸，過(guò)度彎曲角度應(yīng)該適當(dāng)?shù)牡陀?度。最后，垂直和平行于軋制方向的彎曲獲得了相似的結(jié)果。但是，平行于軋制方向的彎曲回彈角度會(huì)稍大。圖5：saph440材料的鋼板彎曲時(shí)的受力圖圖6：各種彎曲操作所需的彎曲力的比較圖7：垂直于軋制方向的彎曲部分的回彈角度圖8：平行于軋制方向的彎曲部分的回彈角度4 結(jié)論三種高強(qiáng)度鋼的u型彎曲試驗(yàn)?zāi)康氖钦{(diào)查它們的彎曲性和回彈行為。試驗(yàn)結(jié)論可以總結(jié)如下：(a) 最小彎曲半徑

11、隨著鋼材強(qiáng)度的增加而減小。(b) 過(guò)度彎曲底部和凸緣的方法所需的壓力大約比傳統(tǒng)u型彎曲大8和2倍。當(dāng)在過(guò)度彎曲底部的方法中沒(méi)有額外的壓力。(c) 對(duì)于觸底的方法，減小板材厚度10%不足以消除所有類型材料使用過(guò)程中的回彈。(d) 從過(guò)度彎曲底部方法中獲得的部分有和沖頭和凹模形狀相對(duì)應(yīng)的彎曲底部。在這種方法中，要消除回彈則過(guò)度彎曲角度要求要大于6度。(e) 過(guò)度彎曲凸緣的方法證明了spfc780y材料的回彈極限，但放棄了saph440材料和spfc590的部分。為了得到精確的外形尺寸，過(guò)度彎曲角度應(yīng)稍小于6度。鳴謝筆者愿意給我們的模具和沖壓工業(yè)發(fā)展和泰德（泰國(guó)）學(xué)院研究基金的支持參考文獻(xiàn)1 mat

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