2.3. Напряженно – деформированное состояние (ндс) метала при гибке

В процессе гибки кривизна деформируемого участка заготовки увеличивается. При этом одновременно происходит растяжение внешних и сжатие внутренних слоев. По мере уменьшения радиуса изгиба, пластической деформацией охватывается вся толщина заготовки. Слой заготовки, который при гибке не испытывает ни растяжения, ни сжатия называется нейтральным.

Эпюра распределения окружных (тангенциальных) напряжений по толщине заготовки показаны на рисунке 2.5.

Рис. 2.5. Эпюра распределения окружных напряжений по толщине заготовки

На рис. 2.5 - радиус, определяющий положение нейтрального слоя. Этот слой немного смещен от середины к внутренней поверхности заготовки.

Θ - окружное направление; - радиальное направление; а –аксиальное (осевое наравление), т.е. по ширине полосы.

Гибка узких полос. У них ширина b = s.

Рис.2.6. Гибка узких полос:

сжатые слои - внутренняя сторона заготовки (точка А); растянутые слои - внешняя сторона заготовки (точка В)

Напряжения в точке А Напряжения в точке В

Рис.2.7. Схема напряжений в точках А и В при гибке узких полос

Схема напряженного состояния «плоская» (рис. 2.7). Схема деформированного состояния «объемная» (рис. 2.8).

Деформации в точке А Деформации в точке В

Рис.2.7. Схема деформаций в точках А и В

Форма поперечного сечения заготовки изменяется (рис. 2.8).

Стало после деформации –

Было до деформации –

Рис.2.8. Изменение формы поперечного сечения заготовки при гибке

узких полос

Гибка широких полос. b >> S (рис. 2.9).

………………..

Рис.2.9. Форма поперечного сечения широкой полосы

При гибке широкой полосы форма сечения изменяется незначительно. Схема НДС при гибке широких полос представлена на рис. 2.10.

Точка А (внутренняя поверхность; Точка В (внешняя поверхность;

сжатие) растяжение)

Рис. 2.10. Схема НДС при гибке широких полос

Здесь для напряженного состояния схема «объемная»; а для деформированного состояния – плоская.

2.4. Пружинение при гибке и устранение последствий пружинения

Гибка, являющаяся процессом пластической деформации, сопровождается упругой деформацией. По окончании гибки, упругая деформация устраняется, вследствие чего происходит изменение размеров изделия по сравнению с размерами, заданными инструментом. Это явление называется упругим пружинением. Схема изменения угла в результате пружинения показана на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема изменения угла в результате пружинения:

1 – деталь в конце гибки (еще «зажата» между пуансоном и матрицей);

2 – деталь, извлеченная из штампа; - угол пуансона (и матрицы);

– угол детали; β = ( - )/2 – угол пружинения (односторонний)

На величину 2β нужно уменьшить угол гибки (угол инструмента), чтобы получить требуемый угол изогнутой детали.

Угол пружинения β зависит от способа гибки. Применяется свободная гибка (без калибровки материала) и гибка в упор (с калибровкой и чеканкой угла). Во втором случае угол β меньше. При свободной гибке угол β зависит от упругих свойств металла; степени деформации при гибке ( определяется соотношением r/s); угла гибки и способа гибки (одноугловая или двухугловая):

β = ƒ (r/s, s, , E, l, ),

где - предел текучести (с увеличением увеличивается β); E- модуль упругости; l – расстояние между опорами; с увеличение толщины s угол β уменьшается; с увеличением отношения r/s угол β увеличивается.

Для определения угла пружинения β имеются теоретические формулы, эмпирические формулы, графики, таблицы.

Для компенсации угла пружинения при одноугловой гибке следует уменьшить угол пуансона на угол пружинения:

= - 2β ,

где - заданный угол детали.

Примерные величины угла β (угол гибки 90˚):

r/s = 5; Сталь 10; β ≈ 3˚; Сталь 30ХГСА; β ≈ 5˚.

Сталь 10; r/s = 5; β ≈ 3˚; r/s = 10; β ≈ 5˚.

Для компенсации угла пружинения при двухугловой гибке следует сделать поднутрение на пуансоне, равное углу пружинения (рис.2.12, а) или небольшой радиусный выгиб средней полки (рис. 2.12, б).

а) б)

Рис. 2.12. Способы компенсации угла пружинения при двухугловой гибке:

– минимальная толщина металла (в пределах допуска); 1 – прижим