Research of hardened galvanized sheet bending

Abstract

A numerical research of the strengthened bending of the sheet was made. A graphical distribution arising in the process of bending stresses is received. The character of changes of bending moment is analyzed and carried out the experimental check of the data received.

Full Text

Изгиб листового металла является наиболее распространенным способом обработки металлов давлением. Поэтому данному процессу пластической деформации посвятили свои работы многие видные исследователи, которые рассматривали пластический изгиб, осуществляемый либо только моментом (чистый изгиб), либо под действием момента и окружной силы. В большинстве случаев работы рассматривали материал, который первоначально не был упрочнен, либо накопленная материалом деформация близка к нулевому значению. Деформации изгиба предварительно упрочненного листа практически не уделялось должного внимания. Необходимость в решении данной задачи возникла при рассмотрении локализованного изгиба в области технологической канавки-концентратора (рисунок 1), которая применяется для обеспечения минимального радиуса изгиба и ограничения ширины изгибаемого участка. Для выполнения исследований использовался лист малоуглеродистой оцинкованной стали 08кп толщиной 0,64 мм. Рисунок 1 – Выдавленная технологическая канавка Испытанием на одноосное растяжение образцов из данного материала выявлены их механические свойства и коэффициенты кривой упрочнения для аппроксимации зависимостью . Таблица 1 s мм МПа МПа % A МПа n rа 0,64 217 401 43 704,2 0,28 0,015 0,91 Практический интерес представляет определение интенсивности деформации при относительной глубине внедрения равной 0,30 [1-2] . Такая величина относительной глубины внедрения является оптимальной, так как в этом случае изгиб происходит только в зоне канавки. Для данной глубины канавки интенсивность деформации составляет приблизительно 0,24. Это значение было получено экспериментально по методу твердости Деля. Математическая модель, на основе которой были проведены теоретические исследования, представлена в работах [3-4]. а) б) Рисунок 2 – Распределение радиальных и тангенциальных напряжений при различных значениях: а) = 0,5; б) = 2 На рисунке 2 показано распределение тангенциальных и радиальных напряжений по толщине изгибаемого листа для трех значений = 0,5; 2. Графики построены для материала, у которого предварительно накопленная деформация составляет 0 и 0,24. Как и следовало ожидать, при увеличении относительной кривизны и накопленной деформации величина напряжений возрастает. Из графиков видно, что при изгибе листа с , отличной от нуля, слой, у которого тангенциальные напряжения меняют свой знак, смещен от центра к внутреннему радиусу на меньшую величину, чем при =0. Из данных, представленных на рисунке 2, видно, что при увеличении относительной кривизны влияние накопленной деформации на окружные напряжения значительно снижается, что, в свою очередь, сказывается на величине изгибаемого момента. Относительный изгибающий момент на единицу длины равен: (1) где: – изгибающий момент для листа толщиной s , длиной Z, A – коэффициент прочности кривой упрочнения. Представленные на рисунке 3 графики отражают данные, полученные для безразмерного изгибающего момента в зависимости от предварительно накопленной листом деформации, показателя степени n для относительной кривизны = 0,5; 1; 2. а) б) Рисунок 3 – Зависимость безразмерного изгибающего момента от коэффициента .кривой упрочнения, в зависимости от показателя степени n относительная кривизна: а) =0,5 ; б) =2 На рисунке 4 приведены расчетные графики изменения относительного изгибающего момента от относительной кривизны для различных значений величины технологической канавки (рисунок 1). Из графиков видно, что чем больше накопленная в листе деформация, тем меньше влияет относительная кривизна на изгибающий момент. а) б) в) г) Рисунок 4 – Изменение безразмерного изгибающего момента от относительной кривизны в зависимости от отношения . Показатель степени упрочнения: а) n=0,1; б) n=0,2; в) n=0,25; г) n=0,3 Для проверки данных численного исследования изгибающего момента от относительной глубины технологической канавки проводились экспериментальные исследования. Из полос с выдавленными технологическими канавками трапецевидной формы (рисунок 1) вырезались образцы длиной 35 мм. Один конец образца зажимался в неподвижный захват, а к другому прикреплялся облегченный алюминиевый рычаг длиной 330 мм. Изгибающий момент создавался силой, приложенной перпендикулярно к свободному концу рычага. Фиксирование величины возникающей при изгибе силы осуществлялось с помощью динамометра с ценой деления 0,25 Н (класс точности 1). Измерение угла изгиба образца производилось с помощью угломера с точностью . Принимались во внимание только данные, относящиеся к локализованному в канавке изгибу. На рисунках 5 а и б представлены зависимости момента от относительной глубины канавки. Они подтвердили результаты расчета о слабом влиянии угла изгиба (кривизны, см. также рисунок 3) на эти зависимости. Экспериментальная зависимость момента изгиба от относительной глубины канавки при изгибе на 30° и 60° показаны на рисунках 5 а и б штриховой линией. а) б) Рисунок 5 – Зависимость момента изгиба металла от относительной глубины канавки при изгибе на угол: а) - 300 , б) - 600: 1 – экспериментальные данные; 2 – расчетные данные Отклонение результатов расчета от эксперимента наблюдается лишь при относительной величине канавки . Экспериментальные данные по деформации упрочненного слоя или разнородного по толщине материала приведены в работах [4-8]. В них также показано, что в процессе последующих деформаций существенно меняются силовые параметры процесса. Выводы Увеличение предварительно накопленной деформации в изгибаемом слое приводит к увеличению радиальных и тангенциальных напряжений, а также смещению нейтрального слоя в процессе изгиба. Это приводит к изменению момента изгиба в зависимости от относительного внутреннего радиуса. Характер изменения изгибающего момента будет существенно меняться и при изменении степени упрочнения материала.