端面形狀、表面形狀的準(zhǔn)備指南
在損傷部分發(fā)生變形集中,因此容易產(chǎn)生折彎裂紋。如“折彎加工時的檢查項目”所示,如果耐磨鋼板的端面及表面形狀較差,請使用機械砂輪等打磨,將該損傷部分加工平滑。
以下是改變耐磨鋼板端面加工形狀時的 FEM 解析結(jié)果的示例。
結(jié)果表明,存在損傷時(b),凹入處的底部發(fā)生應(yīng)力集中。
一般而言,關(guān)于損傷的深度與寬度的比例,通過磨平使損傷的深寬比大于 10 倍后,可消除損傷處的影響。
折彎加工的折彎力
對折彎加工時的荷載可概略計算。請計算必要的荷載,妥善選擇加工設(shè)備。此外,如果加壓模具或承載模具上有損傷等,表面形狀較差,也存在轉(zhuǎn)移到EVERHARD鋼板的表面發(fā)生應(yīng)力集中的可能性,因此建議在加工前檢查模具
表面,保證其平滑的狀態(tài)。
折彎加工時的荷載可按下式概略計算。
● 耐磨鋼板強度 :σB為1.5倍時,折彎力也為1.5倍。
● 耐磨鋼板厚度 :t為2.0倍時,與其2次方成正比,折彎力約為4.0倍。
● 折彎力隨耐磨鋼板強度、板厚的變化狀況如下圖所示。
但是,作為折彎半徑限值較大的EVERHARD等高強度材料,由于沖頭曲率半徑較大,荷載比上式進一步增加。
在這種情況下,加大下側(cè)模具的寬度,沖頭與下側(cè)模具的間隙增加,折彎加工的折彎力的增加減少。對此可按下式概
略計算。
標(biāo)準(zhǔn)折彎荷載的大致標(biāo)準(zhǔn)
彈性回復(fù)量
折彎加工后會發(fā)生彈性回復(fù)(折彎回復(fù)),尤其對于高強度鋼板的折彎加工無法避免。彈性回復(fù)的大小可按下式計算,請作為加壓折彎形狀的大致標(biāo)準(zhǔn)。
此外,以折彎 90 度為例,不同的鋼板強度、鋼板厚度的彈性回復(fù)量如下圖所示,請在加工中利用。
不同的鋼板強度、板厚以及折彎條件將產(chǎn)生以下變化。
● 將鋼板強度為 1000MPa 材料折彎 90 度時,彈性回復(fù)大約為 10 度。
● 鋼板強度為 1.5 倍時,彈性回復(fù)也為 1.5 倍。
● 沖頭曲率半徑/板厚比相同時,鋼板厚度幾乎沒有影響。
● 沖頭曲率半徑相同、鋼板厚度為 1/2 倍時,彈性回復(fù)大約為 2.0 倍。
● 沖頭曲率半徑為 1.5 倍時,彈性回復(fù)大約為 1.5 倍。
● 折彎角度為 1.5 倍時,折彎回復(fù)大約為 1.5 倍。
為什么會發(fā)生折彎裂紋?
客戶在折彎加工中可能有過這樣的經(jīng)歷,在耐磨鋼板表面發(fā)生折彎裂紋。折彎鋼板時,在其表面發(fā)生了怎樣的變化?
首先,讓我們考慮發(fā)生裂紋的位置。折彎加工后,凸起側(cè)伸展、凹入側(cè)壓縮。因伸展而拉伸的凸起側(cè)的延伸量(拉伸變形)在表面最大。對此,經(jīng)驗表明,裂紋在該凸起側(cè)的表面最容易發(fā)生。
那么,裂紋是在怎樣的條件下發(fā)生的?對此,我們需要了解鋼材的特性與折彎加工條件的關(guān)系。
鋼材有其固有的“應(yīng)力與變形的關(guān)系(應(yīng)變曲線 :S-S 曲線)”(圖 1)。鋼板變形時,如果變形較小,應(yīng)力與變形成正比(線性)上升。如果變形較大,這種正比關(guān)系被破壞,應(yīng)力上升緩慢(塑性變形),并發(fā)生斷裂。裂紋是在局部發(fā)生的斷裂。
其次,讓我們考慮折彎加工條件。表面的最大拉伸變形量在理論上為板厚的 1/2 除以折彎半徑得到的數(shù)值。即折彎半徑越小、變形越大,由此將發(fā)生越大的應(yīng)力(圖 2)。這就是折彎半徑越小越容易發(fā)生裂紋的緣故。
另外,因受在本指南的“折彎加工時的檢查項目”中指出的因素影響,S-S 曲線從固有曲線發(fā)生改變。然而,作為被 S-S 曲線包圍的領(lǐng)域(圖 3 的面積 :A),在金屬組織學(xué)上的同種鋼材并不會發(fā)生較大變化,為此可以確定“易發(fā)生裂紋的條件”。
鋼材種類(高強度化=高硬度化等)、折彎方向以及折彎回復(fù)等使其固有的 S-S 曲線自身發(fā)生改變。另一方面,因鋼板寬度、端面形狀、表面形狀以及鋼板表面發(fā)生的變形限制造成 S-S 曲線發(fā)生變化(稱為多軸狀態(tài))。作為注意事項列出的這些因素都作用于導(dǎo)致應(yīng)力增加的方向,因此至發(fā)生斷裂的變形減小,易產(chǎn)生裂紋(圖 3)。