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程

1、高強(qiáng)度鋼在U彎曲變形中的彎曲性和成型過程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程。實(shí)驗(yàn)過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、%。第二種方法是過度彎曲底部，這方法過度彎曲底部6°。通過這種方法，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)方法是凸緣過度彎曲，就是過度彎曲工件凸緣6°。這個(gè)可以通過邊上有圓角的凹模來完成（卷邊凹模）來完成。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)

3、域廣泛應(yīng)用，因?yàn)闇p少車輛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已被研究用以通過名為超限引導(dǎo)沖壓來減低側(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)沒有回彈的高強(qiáng)度鋼板成形。以前的工作中該用來減少回彈的方法是基于觸底和過度彎曲的原則。這項(xiàng)工作中，用來比較三種不同的減少

4、回彈的方法都使用了，用以驗(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，過度彎曲法蘭和過度彎曲底部。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120×50mm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)間隙用來調(diào)整沖床和模具之間的厚度以適合板材的厚度。通過所有實(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)試中沒使用潤(rùn)滑油。沖頭具有各種

5、圓角半徑，比如，使用0、1、2和5mm圓角的沖頭來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、過度彎曲底部和過度彎曲邊緣。在觸底過程中，通過如圖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)過度彎曲邊緣的方法。通過這種方法，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

6、厚度YS:屈服強(qiáng)度，UTS:拉伸極限強(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)過度彎曲凸緣 (c)過度彎曲底部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

7、無圓角凸緣的的樣例圖片對(duì)應(yīng)著表3中的每個(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?。延展性能較好的材料可以達(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

8、常規(guī)地U型彎曲、過度彎曲邊緣和過度彎曲底部的方法成形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)用來鑒別零件的質(zhì)量（/t=0）沖底過程中，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，工件在過度彎曲至破裂的最后時(shí)刻，過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

9、是，過度彎曲底部所需要的壓力大約和傳統(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度彎曲底部的方法可以帶來最理想的結(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。在過度彎曲凸緣的方法

10、中，SPFC780Y得到了基本上沒有回彈的效果，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)

11、論可以總結(jié)如下：(a) 最小彎曲半徑隨著鋼材強(qiáng)度的增加而減小。(b) 過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)在過度彎曲底部的方法中沒有額外的壓力。(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程中的回彈。(d) 從過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，要消除回彈則過度彎曲角度要求要大于6度。(e) 過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)）

12、學(xué)院研究基金的支持參考文獻(xiàn)1 Matsumura, T. and Kitao, M.: Introduction of WG Activity in the Japan Sheet Metal FormingResearch Group, J of the Japan Society for Technology of Plasticity (in Japanese), 2005, Vol. 46No.534, 65-62.2 Mori, K., Akita, K. and Abe, Y.: Springback Behavior in Bending of Ultra-High-Streng

13、th SheetsUsing CNC Servo Press, Int. J. of Machine Tools & Manufacture, 2007, Vol. 47, 321-325.3 Yamano, T. and Iwaya, J.: Study of Countermeasure of Side Wall Curl Using Overrun-InducingPunch, J of the Japan Society for Technology of Plasticity, 2005, Vol. 46 No.534, 630-635.4 Yoshida, T., Isog

14、ai, E., Hashimoto, K., Katayama, T. and Kuriyama, Y.: Reduction of Springbackfor High-Strength Steel Sheets by Crash Forming, J of the Japan Society for Technology ofPlasticity, 2005, Vol. 46 No.534, pp. 656-660.5 Yanagimoto, J. and Oyamada, K.: Springback of high-strength steel after hot and warm sheetfo