板料回弹机理及控制
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板料弯曲回弹及工艺控制板料在弯曲过程中,产生塑性变形的同时会产生弹性变形。
当工件弯曲后去除外力时,会立即发生弹性变形的恢复,结果使弯曲件的角度和弯曲半径发生变化,与模具相应形状不一致,即产生回弹。
回弹是弯曲成形过程的主要缺陷,它的存在造成零件的成形精度差,显著地增加了试、修模工作量和成形后的校正工作量,故在冲压生产中,掌握回弹规律非常重要。
如果在设计模具前,能准确掌握材料的回弹规律及回弹值大小,设计模具时可预先在模具结构及工作部分尺寸上采取措施,试冲后即使尺寸精度有所差异,其修正工作量也不会太大,这不仅可以缩短模具制造周期,而且有利于模具成本的降低及弯曲件精度的提高。
1 弯曲回弹的表现形式弯曲回弹的表现形式有下列二个方面(如图1所示):(a) 弯曲半径增加:卸载前板料的内半径r (与凸模的半径吻合),在卸载后增加至r0,半径的增量为△r二r0一r(b) 弯曲件角度增大:卸荷前板料的弯曲角为α(与凸模的顶角吻合),在卸荷后增大到α0,角度增量为△α=α0一α图1 回弹导致弯曲角和弯曲半径变化2 弯曲回弹产生的原因弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所引起的。
板料弯曲时,内层受压应力,外层受拉应力。
弹塑性弯曲时,这两种应力尽管超过屈服应力,但实际上从拉应力过渡到压应力时,中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区。
由于弹性变形区的存在,弯曲卸载后工件必然产生回弹。
在相对弯曲半径较大时,弹性变形区占的比重大,回弹尤其显著。
回弹是由于在板厚方向应力或应变分布不均匀而引起的。
这种应力和应变的不均匀分布是弯曲的特点,对于只施加弯矩的弯曲方式,要有效减少回弹是困难的。
为了使回弹减小,应尽量使板厚断面内的应力和应变分布均匀,为此可采取在纵向纤维方向对板料进行拉伸或压缩的方法,也可采用在板厚方向施加强压的方法。
在沿板的长度方向单纯拉伸变形的场合,除去外力后,由于在整个板厚断面内变形的恢复是均匀的,所以不会发生形状的变化。
回弹法的原理
回弹法是一种常见的材料力学测试方法,用于测定材料的硬度和弹性模量。
这
种测试方法通过将一个小球或钢珠投射到材料表面,然后测量其反弹高度或反弹速度来评估材料的性能。
回弹法广泛应用于金属、塑料、橡胶等材料的硬度测试中,具有简单、快速、经济的特点,因此备受青睐。
回弹法的原理基于能量守恒定律和动量守恒定律。
当小球或钢珠以一定速度撞
击材料表面时,其动能会转化为形变能和热能,使得材料表面产生塑性变形。
随后,小球或钢珠会反弹,并且根据其反弹高度或反弹速度,可以推断材料的硬度和弹性模量。
在进行回弹法测试时,需要考虑多种因素对测试结果的影响。
首先,小球或钢
珠的质量和材料表面的光洁度会影响测试结果的准确性。
其次,撞击速度和角度也会对测试结果产生影响,因此需要严格控制测试条件。
此外,材料的厚度和形状也会对测试结果产生影响,因此需要在测试过程中进行修正。
回弹法的原理简单清晰,但在实际应用中需要注意一些问题。
首先,需要选择
合适的小球或钢珠,以确保测试结果的准确性。
其次,测试过程中需要严格控制撞击速度和角度,避免外界因素对测试结果的干扰。
最后,需要根据材料的特性进行修正,以获得更加准确的测试结果。
总之,回弹法作为一种简单、快速、经济的材料力学测试方法,具有广泛的应
用前景。
通过深入理解回弹法的原理,合理选择测试条件,并注意测试过程中的细节问题,可以获得准确可靠的测试结果,为材料的性能评估提供重要参考。
以上就是关于回弹法的原理的相关内容,希望对您有所帮助。
解决板料冲压回弹的工艺措施回弹是板料成形过程中,当外载荷卸除之后,其形状和尺寸都发生与加载时变形方向相反变化的现象。
回弹影响了工件的加工精度和表面质量。
解决的工艺措施为:1、校正弯曲校正弯曲力将使冲压力集中在弯曲变形区,迫使内层金属受挤压,被校正后,内外层都被伸长,卸载后挤压两区的回弹趋势相抵可以减小回弹。
2、热处理在弯曲前进行退火,降低其硬度和屈服应力可减小回弹,同时也降低了弯曲力,弯曲后再淬硬。
3、过度弯曲弯曲生产中,由于弹性恢复,板料的变形角度及半径会变大,可以采用板料变形程度超出理论变形程度的方式来减小回弹。
4、热弯采用加热弯曲,选择合适温度,材料有足够的时间软化,可以减小回弹量。
5、拉弯该方法是在板料弯曲的同时施加切向拉力,改变板料内部的应力状态和分布情况,让整个断面处于塑性拉伸变形范围内,这些卸载后,内外层的回弹趋势相互抵消,减小了回弹。
6、局部压缩局部压缩工艺是通过减薄外侧板料的厚度来增加外侧板料的长度,使内外层的回弹趋势相互抵消。
7、多次弯曲将弯曲成形分成多次来进行,以消除回弹。
8、内侧圆角钝化从弯曲部位的内侧进行压缩,以消除回弹。
当板形U形弯曲时,由于两侧对称弯曲,采用这种方法效果比较好。
9、变整体拉延成为部分弯曲成形将零件一部分采用弯曲成形后再通过拉延成形以减少回弹。
这种方法对二维形状简单的产品有效。
10、控制残余应力拉延时在工具的表面增加局部的凸包形状,在后道工序时再消除增加的形状,使材料内的残余应力平衡发生变化,以消除回弹。
11、负回弹在加工工具表面时,设法使板料产生负向回弹。
上模返回后,制件通过回弹而达到要求的形状。
12、电磁法利用电磁脉冲冲击材料表面,可以纠正由于回弹造成的形状和尺寸误差。
(紫焰)本文来源锌钢百叶窗:。
板材与型材弯曲回弹控制原理与方法
在机械制造和建筑行业中,板材与型材的弯曲加工是非常常见的操作。
而在弯曲完成后,材料往往会出现一定的回弹现象,导致加工精度受到影响。
因此,如何控制弯曲回弹,提高加工精度成为了重要的问题。
一、弯曲回弹原理
当一段材料被弯曲后,由于材料内部的分子结构发生了变化,使得材料内部存在的应力分布也发生了改变。
在材料恢复到原始状态之前,这些应力将继续作用于材料,导致弯曲回弹现象的发生。
二、弯曲回弹控制方法
1. 选择合适的弯曲工艺
选择合适的弯曲工艺是减少弯曲回弹的关键。
常用的弯曲工艺包括冷弯、热弯和滚弯等。
冷弯工艺的回弹最大,而热弯和滚弯工艺则可以减少回弹。
2. 适当增加弯曲角度
在弯曲时,适当增加弯曲角度可有效减少回弹。
但是过分增加弯曲角度会导致破坏材料。
3. 采用预压弯曲方法
预压弯曲方法是指在正式弯曲前先对材料进行一定的预压弯曲,以减小材料内部应力分布的差异,从而减少回弹。
但是预压弯曲方法要求对材料和弯曲机具有更高的要求。
4. 加工后热处理
通过加工后热处理,可以改变材料内部的分子结构,从而减少回弹。
但是加工后热处理时间和温度的控制需要非常精准。
三、结论
以上是板材与型材弯曲回弹控制原理与方法的介绍。
在实际生产中,需要综合考虑材料的性质、弯曲工艺的选择、弯曲角度的控制、预压弯曲和加工后热处理等因素,以减少回弹现象,提高加工精度。
板料成形回弹特征及其控制技术1 前言回弹是板材冲压成形过程的主要缺陷之一.严重影响着威形件的威形质量和尺寸精度,是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一,它不仅降低了产品质量和生产效率.还制约了自动化装配生产线的实施,是我国汽车制造工业中亟待解决的关键性问题。
从理论上说,板材冲压成形过程可以被看作是板材经过塑性变形变为想要获得的形状的过程。
然而实际上.板料尺寸.材料特性和环境条件使冲压成形过程的预测性和可重复性变得困难。
以韧性金属板材为主的冲压成形件从模具上取出后,必然产生一定量的回弹。
回弹是板材冲压成形的3种主要缺陷(起皱.破裂和回弹)中最难控制的一种,因为它涉及到对回弹量的准确预示.不同的材料和尺寸的零件其回弹规律大不相同,单凭经验和工艺过程类比是很难进行准确的回弹补偿的.这就使得一个模具设计的周期变长.因此在板材冲压成形中回弹变形是使模具设计明显变复杂的一个基本参数。
在大多数板材冲压成形中.强烈的非线性变形过程致使板料产生很大的弹性应变能.在模具与板料动态接触过程中存在于板料中的这种弹性应变能会随着接触压力的消除而自动释放掉,回弹的驱动力一般是朝着板料原始形状变形。
因此,冲压成形中的最终产品形状不但依赖于凹模形状.而且依赖于成形后存储在板料中的弹性应变能。
弹性应变能与许多诸如材料特性.接触载荷等参数有关,因此在成形过程中预测回弹变得很复杂.这也就给那些必须精确评估回弹量的设计者提出了很重要的问题。
近40年来,有许多研究人员一直在对回弹行为进行着研究.并提出了很多解决方法和计算机仿真算法.发表了大量相关论文。
就有限元仿真方法而言.在众多仿真算法模拟应用中,采用显式算法模拟成形过程.用隐式算法模拟回弹过程的方法最多;其次是冲压成形和卸载回弹过程都采用隐式算法。
而G.Y-L.等学者提出一种新算法,冲压成形和回弹过程全部采用显式算法。
U.Abdelsalam等学者还提出了采用一步成形算法模拟冲压成形过程,再用隐式算法计算卸载回弹过程.并应用该算法模拟了3个复杂冲压件的卸载回弹过程.这种算法的模拟精度虽然不高.但计算速度很快.可以为模具在设计阶段提供一个定性的参考方案。
工程实体回弹方案引言在工程领域,回弹是一个常见的问题,特别是在混凝土施工中。
回弹是指在混凝土浇筑后,成型后的混凝土在震动作用下,由于弹性形变的存在,使得混凝土在脱模后产生一定的收缩,导致表面的凹凸不平,影响工程的整体质量和外观。
因此,如何有效地处理工程实体的回弹问题,对于保证工程质量具有重要的意义。
本文将就工程实体回弹问题进行分析,并提出有效的解决方案。
一、回弹问题的原因分析1. 材料问题混凝土的回弹主要是由于混凝土中的水泥浆体在固化过程中发生收缩。
混凝土中的水泥浆体在凝固过程中,会释放出水分,并在释放水分的同时,混凝土中的骨料会逐渐沉降,导致混凝土表面产生一定的凹凸。
此外,不同种类的水泥或者添加剂的使用也会导致混凝土回弹问题的出现。
2. 施工工艺问题施工工艺问题也是导致混凝土回弹的原因之一。
在混凝土浇筑过程中,如果震动作用不到位或者震动时间不够充分,将会导致混凝土中的骨料分布不均匀,从而引起混凝土表面的凹凸。
3. 外部环境因素外部环境因素也可能影响混凝土的回弹。
例如,温度变化、湿度变化等,都会对混凝土的回弹产生一定的影响。
二、常见的混凝土回弹处理方案1. 调整水泥配比合理的调整水泥配比是解决混凝土回弹问题的首要方法。
通过适当增加水泥的用量,可以有效地减少混凝土中水泥浆体的固化收缩,并且提高混凝土的整体质量。
2. 加入外加剂加入外加剂是一种常用的改善混凝土回弹问题的方法。
通过添加各种辅助剂,如膨胀剂、缓凝剂、粘结剂等,可以有效地改善混凝土的凝固收缩性能,降低混凝土的回弹率。
3. 采用新型的混凝土材料采用新型的混凝土材料也是一种解决混凝土回弹问题的有效途径。
目前市场上已经出现了很多种新型的混凝土材料,如高性能混凝土、自密实混凝土等,这些新型混凝土材料具有较低的收缩率和较好的自密实性能,可以有效地降低混凝土的回弹率。
4. 优化施工工艺优化施工工艺也是减少混凝土回弹问题的重要方法。
在混凝土浇筑过程中,应合理控制混凝土的震动时间和震动强度,保证混凝土中的骨料分布均匀,从而减少混凝土的回弹。
目录摘要 (Ⅱ)关键词 (Ⅱ)正文 (Ⅱ)1 板料回弹的产生 (2)2 回弹现象的分析 (2)3 影响回弹的主要因素 (2)参考文献 (Ⅴ)结束语 (Ⅵ)摘要弯曲件在机械零件中占有相当大的比例,它的质量将直接影响整机质量,而回弹是影响弯曲件质量的重要因素,因此探讨弯曲件回弹的原因和防止措施是非常必要的。
寻求防止回弹的有效途径和方法,对保证产品质量和提高弯曲件生产的经济性是有积极现实意义的。
关键词:弯曲;回弹;措施正文:一、板料回弹的产生在板料弯曲成形过程中,板料内外缘表层纤维进入塑性状态,而板料中心仍处于弹性状态,这时当凸模上升去除外载后,板料就会产生弹性回复。
金属塑性成形总是伴有弹性变形,所以板料弯曲时,即使内外层纤维全部进入塑性状态,在去除外力时,弹性变形消失,也会出现回弹。
弯曲时,弯曲变形只发生在弯曲件的圆角附近,直线部分不产生塑性变形。
影响板料弯曲回弹的因素很多,大体可分为以下几种:(1)材料的力学性能。
(2)相对弯曲半径 R/t的影响。
(3)弯曲角的影响。
(4)弯曲零件形状的影响。
(5)模具几何参数影响。
(6)张力的影响。
(7)工况参数。
(8)模具间隙的影响。
(9)弯曲校正力的影响。
(10)弯曲方式的影响。
二、回弹现象的分析由于金属板料在塑性弯曲时总伴随着弹性变形产生,当弯曲件从模具中取出之后,弯曲件不受外力的作用,弹性变形消失,使工件的弯曲角度和弯曲半径发生变化,皆与模具的设计尺寸存在一个差值,这种现象称为弯曲件的回弹。
三、影响回弹的主要因素3. 1 材料的机械性能回弹的大小与材料的屈服极限成正比,与弹性模数成反比,即 Qs/E值愈小,回弹也愈小。
Qs——材料的屈服极限E——材料的弹性模数3. 2 相对弯曲半径 r/t相对弯曲半径即弯曲半径与板料厚度之比 r/t,在相同条件下, r/t愈小,说明弯曲变形程度愈大,在总变形中弹性变形所占比例相应减小,则回弹就愈小。
3. 3 弯曲中心角弯曲中心角愈大,变形区域愈大,回弹积累值也愈大,则回弹角也愈大。
板料回弹机理及控制1、板料回弹现象回弹是卸载过程产生的反向弹性变形(如图1所示),是板料冲压成形过程中存在的一种普遍现象。
在弯曲和拉深过程中,回弹现象尤为严重,对零件的尺寸精度、生产效率和经济效益产生极大的影响。
Fig 1 Bending process: illustration of the spring back图1板料弯曲实例说明回弹现象2、回弹机理研究板料在外加弯曲力矩M 的作用下,首先发生弹性弯曲变形,在弹性弯曲阶段,对弯曲半径很大,板料内弯曲半径与凸模圆角半径不相重合,板料变形很小。
在弯曲变形区内,板料弯曲内侧(靠近凸模一边)的材料受到压缩而缩短,应力状态是单向受压,见图2。
板料弯曲外侧(靠近凹模的一边)受拉而伸长,应力状态是单向受拉。
弯曲内、外表面到中心,其缩短与伸长的程度逐渐变小,在缩短与伸长的两个变形区之间,有一纤维层长度始终不变即应变为零,称为应变中性层。
同样,在拉应力向压应力过渡之间,存在一个切向应力为零的应力层,称为应力中性层。
在一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起,简称为中性层。
Fig 2 Bending stress of blank图2 板料弯曲应力图随着弯矩的增加,板料弯曲变形增大,板料内、外表层金属先达到屈服极限,板料开始由弹性变形阶段转入弹塑性变形阶段,其应力分布随着弯矩的不断增加,塑性变形区由表层向内扩展,板料中间的弹性变形区逐渐变小,最后整个断面进入塑性状态。
图2中第二副图显示了反向加了弯矩M 所产生的应力变化图。
第三副图显示的是残余应力图,也即是能产生回弹的应力。
弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所起的。
板料弯曲时,内层受压应力,外层受拉应力。
弹塑性弯曲时,这两种应力尽管超过屈服应力。
但实际上从拉应力过渡到压应力时,中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区,由于弹性区的存在,弯曲卸载后工件必然产生回弹。
在相对弯曲半径较大时,弹性变形区占的比重大,这种回弹尤为显著。
铝板冲压工艺——外板回弹原因分析及控制措施铝板零件的回弹补偿相对于钢板而言更加复杂,且更加具有不稳定性。
为此针对铝板回弹较大的问题,我们提出了综合化的前期补偿策略,即在铝板模具开发前期,综合考虑零件工艺的稳健性(材料,设备,润滑条件),GD&T的合理性,回弹量,补偿策略等重要因素进行回弹补偿。
经过综合化补偿策略完成高品质的前期要求后,在后期的制造中,零件经过较少的整改即能够达到90%以上的合格率。
下面以铝板前罩外板与车门外板为例,进行分析介绍。
前罩外板材料回弹控制1 前罩外板材料特性简介本次分析的是江淮汽车正在生产的某个前罩外板,采用的外板料来自Novelis e170,厚度为0.9mm,由于板料的加工和材料特点,铝板是具有时效性的,从板料冲压成形角度考虑,3个月时的性能为最佳,并且需进行6个月的验证,用以指导板料的生产,如表1所示。
表1 e170的板料性能失效数据对比2 前罩外板的成形模拟前罩外板的工艺流程为拉延→修边、侧修边→翻边、侧翻边、修边→翻边、侧翻边→空工位。
根据前罩外板产品的形状和材料的特点进行拉延面设计,用CATIA设计如图1所示。
图1前罩外板和内板拉延模面设计图3 零件的稳健性分析流程零件的成形使用AutoForm R7进行分析,对软件的设置和参数的评估,需要根据相应企业标准进行设置,用以判断变薄、开裂、起皱、回弹、全局的变薄率等大的问题项,然后针对各个问题项进行解决,并结合生产线的要求,调整初版的工艺,最后进行工艺审核和稳健性因素的排查,得到稳健性的工艺工法,分析流程如图2所示。
图2铝板冲压稳健性分析流程其中,稳健性分析主要有以下内容:⑴料片形状和位置波动(±5mm);⑵材料的屈服和抗拉强度波动(±10%);⑶材料的r值和n值波动(±10%);⑷摩擦系数波动(±10%);⑸压边力波动(±10%)。
代入对应的参数进行Sigma分析,分析完成后进行判断:对于最大失效可设置为0.8,减薄可设置为16%,外加起皱,自由回弹的情况进行评价。
超高强度钢回弹及回弹控制汽车轻量化工程技术研究中心回弹是材料塑性成形后,随着变形应力的释放或消失,成板料回弹机理形过程中存储的弹性变形能释放出来,引发应力重组,进而导致零件整体形状改变的一种现象。
左图为回弹机理示意图,卸载(除掉所有外部力和力矩)从A点沿直线A B到B,其中O B是永久变形,B C是恢复的变形(弹性)。
虽然这种弹性恢复在某一点的变形很小,它可能导致尺寸变化,造成零件尺寸的偏差。
回弹的表现形式常见的回弹有三种类型:角度变化、侧壁卷曲、扭曲。
侧壁的角度变化和卷曲整体形状变化①角度变化:有时也被直接称为回弹,是指零件的弯曲边缘线偏离工具线;②侧壁卷曲:是板料在弯曲的时候,由于应力分布不均匀造成的;③扭曲:指两截面绕旋转轴发生不同的旋转或扭转;材料强度水平对回弹的影响材料强度水平(MPa)强度示例270 板厚2.0mm440590780980回弹量模具模具壁弯度回弹导致零件整体形状改变回弹的试验研究通常情况下回弹实验的主要目的有两个:一:为校验解析或数值计算时采用各种假设后所得结果的正确性;二:直接获得实际结构或相似模型在真实或相似载荷及工艺条件下回弹前后的数据。
目前,随着高强度钢、超高强度钢及铝合金等一些新材料和新工艺的出现,各种因素对回弹规律的影响与先前材料也不尽相同,因此,在回弹机理还不十分完善的情况下,对新材料和新工艺进行回弹的实验研究,并将结果整理成为经验公式和图表,后续不仅可以供生产和设计时参考,同时还可对这种具体材料及工艺条件建立起经验模型,便用于今后的回弹预测和工程控制。
回弹的评价指标回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中必然涉及的一个基本问题。
二维U型弯曲(梁类件)对于二维U型弯曲回弹,回弹量的定义如右下图,其表征参量为WOA(宽度张开角度)与FOA(表面张开角度)。
宽度张开角度围栏中的典型截面表面张开角度U形件弯曲回弹量表征方法U形件弯曲过程示意图回弹的评价指标回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中必然涉及的一个基本问题。
回弹法的原理
回弹法是一种常见的材料力学测试方法,主要用于测定材料的
硬度和弹性模量。
它通过在材料表面施加一定载荷,然后测量载荷
卸载后材料回弹的程度来评估材料的性能。
回弹法广泛应用于金属
材料、塑料材料、橡胶材料等的硬度测试和质量控制领域。
回弹法的原理基于材料在受力后的弹性变形特性。
当外力作用
于材料表面时,材料会发生弹性变形,即在外力作用下发生形变,
但当外力撤离后又能够完全或部分恢复原状。
这种弹性变形的特性
使得回弹法成为一种有效的材料力学性能测试方法。
在回弹法测试中,首先需要施加一定的载荷在待测试材料表面,这个载荷可以是压力、冲击力或者其他形式的外力。
随后,测量载
荷卸载后材料回弹的程度,通常通过测量回弹高度或者回弹角度来
评估。
根据回弹程度的大小,可以推断出材料的硬度和弹性模量等
性能参数。
回弹法的原理简单清晰,测试方法也相对容易实施,因此在工
程实践中得到了广泛的应用。
通过回弹法测试,可以快速准确地评
估材料的硬度和弹性模量,为材料选择、生产加工和质量控制提供
了重要依据。
总的来说,回弹法作为一种常见的材料力学测试方法,基于材料的弹性变形特性,通过施加载荷和测量回弹程度来评估材料的硬度和弹性模量。
它在工程实践中具有重要的应用意义,为材料性能评估和质量控制提供了有效的手段。
板料折弯回弹产生的原因
板料折弯回弹产生的原因
一、回弹产生的原因
1. 材料本身性质:折弯时,材料内部的分子链会发生断裂,再放松折弯后,分子链会重新形成,但原材料的原有形状并不能完全恢复,就会产生回弹。
所以,软件材料的回弹较大,硬件材料的回弹较小。
2. 折弯方式:板料受到折弯时,受到的压力、拉力、剪力等因素都会影响折弯的结果,折弯的方式不同,回弹的情况也不同。
一般来说,折弯圆弧比较大时,回弹较小;折弯圆弧比较小时,回弹较大。
3. 折弯的次数:板料多次折弯变形时,板料内的分子链会受到更大的破坏,回弹就会更大。
4. 热处理:如果板料经过热处理,材料的分子链会变得更加坚固,所以材料的回弹会更小。
二、如何控制板料折弯的回弹
1. 选择合适的材料:使用硬件材料能够有效地减少折弯回弹,这样可以更好地满足折弯质量要求。
2. 选择合适的折弯方式:合理的折弯圆弧可以减少折弯回弹,一般来说,折弯圆弧越大,回弹越小。
3. 合理的折弯次数:折弯次数越多,材料破坏程度越大,折弯回弹也会越大,应尽量减少折弯次数。
4. 采用热处理技术:对板料采用热处理技术可以有效地改善材
料的力学性能,从而减少回弹。
总之,板料折弯回弹产生的原因很多,为了控制好回弹,要科学选择材料,适当折弯方式,并根据实际情况合理折弯次数,最后采用正确的热处理技术。
浅谈弯曲回弹及防止措施作者:李洪林来源:《城市建设理论研究》2013年第24期摘要:本文结合作者多年的工作经验,阐述了影响回弹的主要因素及防止回弹的措施,提供给大家参考。
关键词:弯曲;回弹;措施中图分类号:TG386文献标识码: A 文章编号:弯曲件在机械零件中占有相当大的比例,它的质量将直接影响整机质量,而回弹是影响弯曲件质量的重要因素,因此探讨弯曲件回弹的原因和防止措施是非常必要的。
寻求防止回弹的有效途径和方法,对保证产品质量和提高弯曲件生产的经济性是有积极现实意义的。
如果弯曲件质量要求高时,采用特殊工艺也是必要的。
1、板料回弹的产生;在板料弯曲成形过程中,板料内外缘表层纤维进入塑性状态,而板料中心仍处于弹性状态,这时当凸模上升去除外载后,板料就会产生弹性回复。
;金属塑性成形总是伴有弹性变形,所以板料弯曲时,即使内外层纤维全部进入塑性状态,在去除外力时,弹性变形消失,也会出现回弹。
弯曲时,弯曲变形只发生在弯曲件的圆角附近,直线部分不产生塑性变形。
;影响板料弯曲回弹的因素很多,现就其定性影响综述如下:;(1)材料的力学性能。
弯曲件的材料特性对回弹有直接影响,一般来说,回弹量大小与材料的屈服强度σs成正比,与材料的弹性模量E成反比,如图1所示。
板厚各向异性r值和材料强化系数K值越小,材料的应变强化指数n值就越大,回弹量也就越小。
(2)相对弯曲半径R/t的影响。
相对弯曲半径表示弯曲成形的变形程度,回弹值与相对弯曲半径成正比,相对弯曲半径越小,断面中塑性变形区越大,切向总应变中弹性应变分量所占的比例越小,因此卸载时弹性回弹随相对弯曲半径的减小而减小;而相对弯曲半径较大时,虽然变形程度很小,但材料断面中心部分会出现很大的弹性区,所以回弹量较大。
;(3)弯曲角的影响。
在一定的相对弯曲半径情况下,弯曲角越大,则对应的参加变形的区域越大,弹性变形量的累积量也越大,因此工件的回弹值也越大。
;(4)弯曲零件形状的影响。
混凝土回弹仪原理
混凝土回弹仪是一种常用的混凝土质量检测设备,用于评估混凝土的强度。
其工作原理是基于弹性反射的原理。
混凝土回弹仪由一个重锤和一个测量仪器组成。
首先,重锤由固定在一定高度上的机械系统控制释放,并以一定速度击打在混凝土表面上。
当重锤反弹后,测量仪器会测量重锤的反弹能量或反弹速度,并将其转化为混凝土的回弹指数。
混凝土的回弹指数反映了混凝土的强度。
当混凝土强度较高时,其回弹指数较大;当混凝土强度较低时,其回弹指数较小。
这是因为混凝土强度越高,其抗压能力越强,重锤撞击后的反弹能量也越大。
然而,混凝土的回弹指数仅能提供一个相对的强度评估,无法准确测定混凝土的精确强度数值。
因此,在混凝土回弹测试中,通常需要使用标准曲线或经验关系将回弹指数转换为混凝土的强度等级或强度数值。
总的来说,混凝土回弹仪利用重锤的击打和反弹来评估混凝土的强度,通过测量重锤的反弹能量或反弹速度来计算混凝土的回弹指数,从而提供一个相对的混凝土强度评估。
混凝土回弹器的制作原理
混凝土回弹器的制作原理基于弹性理论和回弹测量原理。
其主要组成部分包括锤头、弹簧、指示杆、刻度盘等。
当锤头以一定的力量撞击混凝土表面时,混凝土会发生弹性变形。
这种变形程度与混凝土的硬度相关,硬度越大,混凝土的弹性变形越小。
锤头撞击后会弹回,回弹的高度被称为回弹指数或回弹值。
回弹指数越小,说明混凝土的硬度越大。
混凝土回弹器的弹性原理是通过弹簧来实现的。
当锤头撞击混凝土表面时,弹簧被压缩,储存了一部分能量,当撞击力消失时,弹簧释放出储存的能量,将锤头弹回,测量回弹高度。
混凝土回弹器还配备了指示杆和刻度盘。
指示杆固定在弹簧上,随着锤头的运动而移动。
刻度盘上有一系列刻度,用于测量回弹高度。
根据锤头落下与弹回的高度差,可以读取相应的回弹指数,从而推断混凝土的硬度。
当测量混凝土的硬度时,需要按照一定的规范操作,比如在不同位置进行多次测量,取平均值,以提高测试结果的准确性。
同时,混凝土回弹器的刻度盘和指示杆需要经过校准,以确保测量精度。
回弹法的基本原理
回弹法是一种常见的材料力学测试方法,通过对材料施加一定的载荷后再释放,观察其回弹变形的情况,从而得出材料的力学性能参数。
回弹法的基本原理包括应变能的积累和释放、材料的弹性恢复以及回弹比的计算。
首先,回弹法的基本原理之一是应变能的积累和释放。
在施加载荷的过程中,
材料会发生变形,其内部会积累应变能。
当释放载荷后,这些应变能会以不同的方式释放,导致材料的回弹变形。
通过对回弹变形的观察和测量,可以得出材料在加载过程中所积累的应变能。
其次,回弹法的基本原理还涉及材料的弹性恢复。
材料在受到外力作用后,会
发生弹性变形,即在去除外力后能够完全恢复原状的变形。
回弹法利用材料的弹性恢复特性,通过观察材料在释放载荷后的回弹情况,来评估材料的弹性模量和回弹性能。
最后,回弹法的基本原理还包括回弹比的计算。
回弹比是指在一定加载条件下,材料在释放载荷后的回弹变形与其初始变形的比值。
通过测量回弹比,可以评估材料的回弹性能和变形特性,为材料的设计和选用提供重要参考。
总的来说,回弹法的基本原理涉及材料在加载和释放过程中的变形和能量转化,以及回弹比的计算。
通过对这些原理的理解和应用,可以准确地评估材料的力学性能,为工程设计和材料选择提供科学依据。
autoform回弹原理
AutoForm的回弹原理主要基于板料的弹塑性材料特性和成型与回弹过程中的应力应变状态。
在板料成型过程中,材料进入塑形状态后,若此时停止加载,卸载路线与加载时路线不同,其差别就是加载历史中产生的永久变形,另外的变形就是弹性变形,也就是回弹。
在回弹过程中,板料会有一个假想的应力状态,该应力与拉伸结束后的应力相平衡。
在分析过程中,假想应力按照步长的线性函数逐渐减少,直至完全去除,采用牛顿迭代法,保证每一增量步的静态平衡。
回弹过程是一个复杂的内应力释放过程。
因为对于一个零件,所有的节点不可能同时处于卸载状态,卸载过程可能还伴有局部加载过程,成型过程模拟中产生的任何误差都会对整个回弹结果的准确性造型影响。
对于冲压工艺中的复杂曲面零件,其回弹误差问题可以通过基于有限元仿真的回弹补偿方法解决。
这种方法利用AUTOFORM软件进行零部件的重力、拉伸和回弹模拟,根据回弹量自动修正模具形状,然后进行重力、拉伸和回弹模拟,反复进行虚拟修模的迭代计算过程,直至回弹后的数据满足品质要求。
总的来说,AutoForm的回弹原理主要基于板料的弹塑性特性、成型与回弹过程中的应力应变状态以及有限元仿真技术。
通过反复迭代计算和修正模具形状,最终达到满足品质要求的回弹效果。
板料回弹机理及控制
[摘要] 拉弯工艺是型材弯曲成形的重要方法,它可以有效减少
回弹,达到提高成形精度的目的。
因此,在飞机、汽车弯曲件成形中得到了广泛的应用。
拉弯卸载后的回弹控制是影响成形精度的主要因素。
拉弯成形过程中,材料受力状态复杂,同时受材料物性参数、摩擦条件等因素的影响,拉弯成形回弹预测很困难。
本文以板料为研究对象,首先介绍了板料拉弯成型回弹现象,在
此基础上讨论了回弹机理的研究以及控制回弹的方法。
介绍了弹塑性力学的初始屈服条件、基本法则,其中包括流动法则和强化法则。
在此基础上以各向同性硬化法则的材料为例推导了应力应变增量
关系。
本文的工作为提高汽车和飞机拉弯件的质量和促进工装的数字化设计提供了一合理有效的方法。
[关键词] 拉弯成形弯曲回弹
1、板料回弹现象
回弹是卸载过程产生的反向弹性变形(如图1所示),是板料冲压成形过程中存在的一种普遍现象。
在弯曲和拉深过程中,回弹现象尤为严重,对零件的尺寸精度、生产效率和经济效益产生极大的影响。
图1板料弯曲实例说明回弹现象
2、回弹机理研究
板料在外加弯曲力矩m 的作用下,首先发生弹性弯曲变形,在弹
性弯曲阶段,对弯曲半径很大,板料内弯曲半径与凸模圆角半径不
相重合,板料变形很小。
在弯曲变形区内,板料弯曲内侧(靠近凸模一边)的材料受到压缩而缩短,应力状态是单向受压,见图2。
板料弯曲外侧(靠近凹模的一边)受拉而伸长,应力状态是单向受拉。
弯曲内、外表面到中心,其缩短与伸长的程度逐渐变小,在缩短与伸长的两个变形区之间,有一纤维层长度始终不变即应变为零,称为应变中性层。
同样,在拉应力向压应力过渡之间,存在一个切向应力为零的应力层,称为应力中性层。
在一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起,简称为中性层。
图2 板料弯曲应力图
随着弯矩的增加,板料弯曲变形增大,板料内、外表层金属先达到屈服极限,板料开始由弹性变形阶段转入弹塑性变形阶段,其应力分布随着弯矩的不断增加,塑性变形区由表层向内扩展,板料中间的弹性变形区逐渐变小,最后整个断面进入塑性状态。
图2中第二副图显示了反向加了弯矩m 所产生的应力变化图。
第三副图显示的是残余应力图,也即是能产生回弹的应力。
弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所起的。
板料弯曲时,内层受压应力,外层受拉应力。
弹塑性弯曲时,这两种应力尽管超过屈服应力。
但实际上从拉应力过渡到压应力时,中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区,由于弹性区的存在,弯曲卸载后工件必然产生回弹。
在相对弯曲半径较大时,弹性变形区占的比重大,这种回弹尤为显著。
为了能直观地说明回弹,我们引入回弹量的公式。
如图3 所示是卸载前后弯曲毛坯的尺寸变化。
图3 板料弯曲应力图
回弹是弯曲卸载过程产生的反向弹性变形,板料回弹的经典计算公式为:
(1)
式中:—曲率变化量;
—卸载前的曲率半径;
—卸载前的曲率半径;
—弯矩;
—弹性模量;
—弯曲毛坯断面的惯性矩;
—泊松比;
—回弹前板内弯矩。
对上式整理,可以得到卸载前后曲率半径之间的关系式:
(2)
由(2)式各参数之间的关系可知,卸载前后弯曲毛坯曲率半径的差值,即回弹量,决定于弯矩m 、毛坯横断面形状的惯性矩i 、材料的弹性模量e 和弯曲变形的曲率半径ρ。
卸载前作用于毛坯的弯矩m 越大,弯曲的曲率半径ρ越大,材料的弹性模量e越小,回弹量越大。
如果弯曲件的两侧有两个直臂部分存在,卸载时发生的回弹现象也会表现为两个直臂之间角度的变化。
在卸载中发生弹复现象时,弯曲毛坯的中性层的长度是不变的。
因此
(3)
式中:和—卸载前后的曲率半径;
和—卸载前后的角度。
由(3.3)式得
(4)
(5)
在实际的操作中,为了保证压弯件的角度,设计压制模具时应考
虑使上下模具的角度。
由于影响回弹角大小的因素较多,准确计算它的大小十分困难,通常是参考一些经验数据。
3、控制回弹的方法
(1) 弯曲成形中的回弹控制
在弯曲成形中传统的回弹控制方法有:拉弯法、加压矫正法、模具补偿法、过弯曲法等,根据零件形状和弯曲工艺的不同可选用不同的方法来控制回弹。
模具补偿法和过弯曲法是两种基本的回弹控制方法,前者适用于模具弯曲(闭式弯曲),后者适用于自由弯曲。
对于曲率非常小的弯曲件,由于其塑性变形不充分,回弹较大,单纯模具补偿难以实施,一般要采用拉弯法和模具补偿法联合作用来控制回弹。
对于局部曲率很大的弯曲件,理论预测精度较差,实际生产中一般采用局部加压矫正的方法来控制回弹[1]。
模具补偿法和过弯曲法作为回弹控制方法的基本方法有较强的理论基础,许多学者对其进行了深入的研究。
余同希讨论了柱形弯曲回弹的模具补偿算法,王晓林进一步对非圆弧弯曲回弹的模具补偿算法进行了研究。
这些研究建立在纯理论计算或数值模拟基础之上,具有速度快、成本低的特点,取得了一定的效果。
但从目前情况来看,回弹的理论预测精
度较差,必须辅以适当的工艺试验才能得到较为满意的结果。
(2) 复杂拉延成形中的回弹控制
以往对于复杂拉延成形件的回弹控制问题研究的不多,工程实际中通常基于经验和反复试验来减小或消除回弹的影响。
90 年代以来,随着拉延成形中起皱和拉裂问题逐步得到解决,回弹控制问题逐渐上升为研究的重点,另外板料冲压cae 仿真技术的不断完善也为回弹控制研究提供了必要的基础。
复杂拉延成形件的回弹控制一般从两方面入手:一是通过改变成形过程边界条件,如毛料形状、压边力、模具圆角、摩擦状态等因素来减小回弹,这一类方法可统称为工艺控制法;另一途径是在特定工艺条件下预测或实测回弹量的大小,然后通过修正模具形状使回弹后的零件形状恰好符合设计要求,即几何补偿法。
在工程实际中两类方法一般联合应用,以达到最佳的效果。
参考文献:
[1]陈毓勋.板材与型材弯曲回弹控制原理与方法,[m].北京:国防工业出社,1990:30-55,17-30。