土木工程 建筑机械 外文翻译 外文文献 英文文献 高强度钢在U弯曲变形中的弯曲性和成型过程.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土木工程 建筑机械 外文翻译 外文文献 英文文献 高强度钢在U弯曲变形中的弯曲性和成型过程.精品文档.高强度钢在U弯曲变形中的弯曲性和成型过程P. Kaewtatip1, N. Prasitkhetkhan1, A. Khantachawana1, V.Premanond1, R.Hato1, B. Sresomreong1, N. Koga21、泰国吞武里孟克皇家科技大学 2、日本科技研究所摘要 在这项工作中，研究的是高强度钢在U弯曲变形中的弯曲性和成形过程。实验过程中所用的钢材料是SAPH440（厚度为2mm）和SPFC780Y （厚度为1.2 mm）。首先，各材料的最小弯曲半径都调查过了。其次，进行实验比较了三种不同的减少会弹的方法。第一种方法是这样的：打底工件的底部或弯曲角度减少了10%。第二种方法是过度弯曲底部，这方法过度弯曲底部6°。通过这种方法，冲压就有冲底部凹面和底部垫一样的凸面就被用到了。最后一个方法是凸缘过度弯曲，就是过度弯曲工件凸缘6°。这个可以通过边上有圆角的凹模来完成（卷边凹模）来完成。凹模圆角和凸模圆角半径为5mm。凹模和凸模之间的最小间隙要和材料的厚度一致。两种钢布置的方法都实验过了，比如，钢材被放置为使它们的滚动方向平行和垂直于弯曲线方向。结果表明回弹角度随着钢材强度的增加而增加。在减小回弹方面，过度弯曲和翻遍的方法比压底的方法更有效。此外，对于压底方法，在压力发面要求高于传统弯曲力的8倍。1 简介如今，高强度钢板已经在汽车工业领域广泛应用，因为减少车辆重量和降低燃油消耗率密切相关。但是，众所周知的，高强度钢板的强度相对普通碳钢板较高，这是导致其低成型性和高回弹性的因素。许多工作用来减小高强度钢的回弹性。例如，Mori提出利用数控伺服压力机来减小钢V型弯曲时的回弹角度。其次，Yamano已被研究用以通过名为超限引导冲压来减低侧壁卷曲U型部分。Yoshda研究了破环成型法以减少高强度钢板部分的回弹。Yanagimoto表明可以通过在适宜的高温工作温度（高于750K但比热处理温度低很多）范围内成形钢板实现没有回弹的高强度钢板成形。以前的工作中该用来减少回弹的方法是基于触底和过度弯曲的原则。这项工作中，用来比较三种不同的减少回弹的方法都使用了，用以验证其在消除高强度钢板回弹的有效性。这几个方法分别是：触底，过度弯曲法兰和过度弯曲底部。另外，最小弯曲半径代表的弯曲性还考察了强度介于440和780之间的钢板。2.实验装置与方法表1中所列的三种板材都用在实验中。钢板被裁成形状为120×50mm的长方形。工件已经被图1(a)中的工具变形为如图2(b)中所示的U形尺寸。模具如图2中所示。侧间隙用来调整冲床和模具之间的厚度以适合板材的厚度。通过所有实验，将间隙定为和板材厚度一样大小。实验中的液压力为1500KN。冲压速度设为50m/s。称重传感器和差动变压器已安装用于实时监测行程图。测试中没使用润滑油。冲头具有各种圆角半径，比如，使用0、1、2和5mm圆角的冲头来确定每种物料的最小弯曲半径凸模半径定位。其次，相比于传统的使用U弯曲工具的情况，三种不同的工具也都有用于测试消除回弹的成效。这些工具在图3中都有列出。分别是冲底、过度弯曲底部和过度弯曲边缘。在触底过程中，通过如图3(a)所示的有圆角的冲头工件圆角处的厚度可以减少10%变形后的初始值。对于过度弯曲边缘和底部，冲压机和冲模准备比工件在边缘和底部方面预期形状过度弯曲6度，分别如图3(b)和(c)所示。更进一步，为了材料留在冲模表面之下，将固定板用于替代移动过度弯曲边缘的方法。通过这种方法，冲床下多余的材料会导致边缘包住凸模。表1 机械性能和工件材料的厚度YS:屈服强度，UTS:拉伸极限强度，%IE:伸长断裂率 (a)常规的U形弯曲工具 （b）成形件图1：常规U形弯曲工具和成形件图2:U形弯曲模具 (a)触底 (b)过度弯曲凸缘 (c)过度弯曲底部3 结果与讨论弯曲压力和每种材料的板材厚度的比值如图4所示。图中清楚的显示出高强度材料的钢板和有较小圆角半径的凸模要求有更大的压力。在使用尖锐圆角（半径=0）的凸模案例中，其所需的最大压力是使用半径=5mm圆角半径的冲模的1.871.90倍。取最小弯曲半径的结果如表2中所示。变形的部分通过目测和光学显微镜两种方法一起观察。四种不同的符号用以区分不同部位的质量。每个符号的意义如以下同一个表所示。使用无圆角凸缘的的样例图片对应着表3中的每个符号。一般人都知道，结果会是，所有三种材料钢板垂直于轧制方向的弯曲会比平行于轧制方向的弯曲更简单。随着材料强度地增大，最小弯曲半径所代表的弯曲性能变得更差。对于SHPH440材料，当弯曲方向垂直于轧制方向时，尽管使用的是无圆角冲模（半径=0），但工件可以不发生断裂。令一方面，如果冲模半径和板材的厚度比大于0.5，那么可以用SPFH590材料进行弯曲。此外，如果换成SPFC780Y同样的比例应该大于0.83。这个可能是板材延展性能不同的原因导致的。延展性能较好的材料可以达到更小的弯曲半径（伸长时的断裂点如表1所示）。3.2 不同的消除回弹的方法的对比 通过常规地U型弯曲、过度弯曲边缘和过度弯曲底部的方法成形SAPH440材料的工件的压力表如图5所示。各种方法和冲头行程为10mm的最大弯曲工件的压力约为15kN。但是，在图4：各种材料在U形弯曲时所需的压力表2 采用最小弯曲半径的结果表3：异形件样品图中的相对应的符号用来鉴别零件的质量（/t=0）冲底过程中，在最后破裂，为减小板材初始厚度的10%，冲底所需压力要求为110kN，就如冲模一样。另外，工件在过度弯曲至破裂的最后时刻，过度弯曲边缘和底部所需的压力分别为28kN和15kN。各种钢材各种板材厚度要求的压力如图6中所示。结果表明，过度弯曲底部和边缘分别大约需要比传统U行弯曲大8和2倍的压力。但是，过度弯曲底部所需要的压力大约和传统U型弯曲一样大。更大的印刷机需要更大的压力。从这些观点中，在这项工作的所有方法中过度弯曲底部的方法可以带来最理想的结果。垂直和平行于轧制方向的弯曲部分的角度回弹结果分别如图7和8中所示。如大家所知道的，结果是回弹角度随着材料强度的增大而增大。通过打底的方法，和传统的U型弯曲相比，回弹角度减少了约40%60%。因此，为了消除回弹，板材的厚度要降低10%直至到足够的薄。采用过度弯曲底部的方法，回弹角度可以减少7588%。为了得到没有回弹的效果过度弯曲角度必须大于6度。但是，变形部分的底部不完全平坦。它的形状变成了和冲模和凹模相对应的圆曲线。在过度弯曲凸缘的方法中，SPFC780Y得到了基本上没有回弹的效果，而另外两种材料获得和弹簧一样的效果。在这个方法中，用固定板代替可动板可以使在弯曲开始时废弃材料落在冲模表面之下。这种额外的材料被压在滑块行程的末端可以使边缘部分环绕冲模。为了获得准确的形状尺寸，过度弯曲角度应该适当的低于6度。最后，垂直和平行于轧制方向的弯曲获得了相似的结果。但是，平行于轧制方向的弯曲回弹角度会稍大。图5：SAPH440材料的钢板弯曲时的受力图图6：各种弯曲操作所需的弯曲力的比较图7：垂直于轧制方向的弯曲部分的回弹角度图8：平行于轧制方向的弯曲部分的回弹角度4 结论三种高强度钢的U型弯曲试验目的是调查它们的弯曲性和回弹行为。试验结论可以总结如下：(a) 最小弯曲半径随着钢材强度的增加而减小。(b) 过度弯曲底部和凸缘的方法所需的压力大约比传统U型弯曲大8和2倍。当在过度弯曲底部的方法中没有额外的压力。(c) 对于触底的方法，减小板材厚度10%不足以消除所有类型材料使用过程中的回弹。(d) 从过度弯曲底部方法中获得的部分有和冲头和凹模形状相对应的弯曲底部。在这种方法中，要消除回弹则过度弯曲角度要求要大于6度。(e) 过度弯曲凸缘的方法证明了SPFC780Y材料的回弹极限，但放弃了SAPH440材料和SPFC590的部分。为了得到精确的外形尺寸，过度弯曲角度应稍小于6度。鸣谢笔者愿意给我们的模具和冲压工业发展和泰德（泰国）学院研究基金的支持参考文献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-Strength 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., Isogai, 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 sheetformings, Annals of the CIRP, 2005, 54 (1), 213216.6 Yanagimoto, J. and Oyamada, K.: Mechanism of Springback-Free Bending of High-Strength SteelSheets under Warm Forming Conditions, Annals of the CIRP, 2007, 56 (1), 265268.