冷弯成型工艺理论基础
90页1、冷弯型钢成型原理,1、冷弯成型过程 2、冷弯成型时金属塑性变形条件 3、弯曲处的应力与应变 4、弯曲角的弹性回复及成型尺寸 5、冷弯成型的力能参数计算 6、冷弯成形主要工艺参数 2015年7月21日,冷弯型钢 按断面形状分为(GB/T 6723): 开口断面型钢,这种断面型钢是最简单的,易于制造,如角钢、槽钢及一般窗框钢等。,闭口断面型钢亦称空心型钢,如矩形管、闭口方管等。,冷弯型钢 按断面形状分为(GB/T 6723): 闭口断面型钢,冷弯型钢产品,弯曲方法,根据所使用的工具和设备的不同,弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、拉弯、滚弯、辊压弯曲成形机上弯曲、弯管机上弯曲等。,冷弯型钢的辊压弯曲成型成型工艺,辊压法冷弯成型,是用一组辊压机将带材逐渐压弯成所需的断面型材。 图显示的是,由四个机架组成辊压机组,第一机架完成带材的平整和送进工作,第二到第四机架各承担一定的压弯成型任务,使带材通过后被压成角型材。,1、冷弯成型过程,伸长量 在辊压成型过程中这个伸长量不应超过该种材料的弹性极限延伸量。 避免边缘的塑性拉伸。,图3-2 成型时边缘的伸长,工艺设
2、计准则:在辊式冷弯成型过程中,更为重要的是带材边缘在折弯时的伸长量。,a,b0,b,i,a,b,L,l,L,1、冷弯成型过程,图为角型材成型时的边缘伸长,图中表示第i道机架与第i-1道机架间成形过程。 在此过程中,角度变化量为i,两机架间成型过渡区长度为L,带材边缘在水平面上投影长度为ab,在垂直面上投影长度为ab ,这两个投影都是曲线形,为了计算上方便,可以把它们都看成是直线。,1、冷弯成型过程,于是,边缘的延伸量为:,要使边缘不产生塑性拉伸,必须保持l 小于材料的弹性极限延伸率t,即,1、冷弯成型过程,现以普通低碳钢为例,取其弹性极限t=235MPa。 辊弯成型时,确定成型过渡区长度、相邻机架间角度变化量和带材宽度之间的关系? E=205800,1、冷弯成型过程,现以普通低碳钢为例,取其弹性极限t=235MPa。则其弹性极限延伸率为:,则:,1、冷弯成型过程,图 机架间变形过程分析,用弹复区的长度L0和成型过渡区长度L来限定两道成型辊的间距,有利于避免边缘的塑性拉伸。,1、冷弯成型过程,弯曲半径 辊弯成型过程中,还有一个重要条件,即最小弯曲半径的选择必须合理。 图示成型处的弯曲半径
3、为R,带材厚度为S,图上的影线部分代表变形沿厚度的分布状态。 可知,各层纤维沿纵向的变形量与其距中性层的距离成正比,与弯曲半径成反比。 最外层纤维变形的计算公式:,1、冷弯成型过程,弯曲半径 冷弯成型时的弯曲变形要受材料极限变形率的限制,否则,弯曲处将出现裂纹和折断。 设材料的极限应变为b,根据前式可求出最小弯曲半径Rmin为:,从材料手册上可查到的极限延伸率用s表示,则上式可改写为:,1、冷弯成型过程,弯曲半径 对于普通低碳钢,板料厚度为S,极限延伸率s=25%,确定其最小弯曲半径?,若以延展性最好的钢材为例,其=35%,则最小弯曲半径Rmin为0.93S。 在以形状要求为主,弯曲处允许表面粗糙甚至允许有微裂纹的条件下,可以取Rmin为0.5S。,1、冷弯成型过程,弯曲角 在弯曲半径相同的条件下,锐角弯曲比钝角弯曲的破裂可能性要大。 有些型材不仅要求有锐角弯曲,而且要求有小的弯曲半径,此时可以采取的措施是将弯曲角分成几步来压成。,1、冷弯成型过程,分步压弯分段弯曲 第一次压弯1角,外层纤维o1b1被拉伸向其弦线方向靠近,中性层ob也相应内移,减薄量为a1a1 。 第二次压弯2角,如果
4、12,则两者的拉伸与减薄大致相等。 当一次压弯成型时,凹辊对工件两侧压力所产生的拉力及应变集中(b1点附近)现象将显著增大,外层纤维o1c1将有较大拉伸,它向弦线靠近的距离,即减薄量b1b1 将明显大于a1a1 ,其中性层内移量bb 也要相应大aa 。,图 两段压弯成型,1、冷弯成型过程,分步压弯分次弯曲 第一次所用的凸辊圆角半径R1较大,工件的弯曲处不受减薄和裂纹的威胁。 第二次所用的圆角半径虽小,但它与已经弯曲的工件的接触面积将明显大于R2与平面的接触面积。 因此,两次压弯将比一次压弯的应变集中程度小,厚度减薄量也小。,图3-7 两次压弯成型,1、冷弯成型过程,轧制板带材的纤维方向 当弯曲应力方向与纤维方向垂直时,容易产生裂纹。而实际生产中恰恰冷弯用带材的轧制方向都与其弯曲应力方向垂直,故要求其弯曲圆角半径不得过小。 退火处理 经过退火处理的带材,其屈服平台得到延长,其纤维方向性作用得以消除,故其弯曲半径可明显减小。 表面质量 粗糙表面易于产生裂纹,故圆角半径很小的冷弯型钢要求带材表面具有较高的光滑程度。,1、冷弯成型过程,辊弯成型时,带材沿纵向前进过程中,完成横向局部塑性弯曲变形
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