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铝合金板材U形弯曲回弹研究

发布时间:2017/01/22

摘要:主要研究了铝合金板材U形弯曲回弹角与弯曲间隙、凹模入口圆弧半径之间的关系,分析了不同厚度的板材弯曲回弹角的差异。结果表明,在U形弯曲中铝合金板材的弯曲回弹角随着弯曲间隙的增加,回弹角增加,且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显;随着凹模入口圆弧半径的增加,对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势,而对厚板则几乎无影响。

  关键词:铝合金;U形弯曲;回弹角

  本文基于对铝合金板材V形弯曲成形性能的研究上[1~6],进一步对其U形弯曲成形性能进行研究,对弯曲成形过程中弯曲间隙、凹模入口圆弧半径等对其回弹角的影响进行试验,并对不同厚度板材弯曲的差异进行研究,以期为铝合金板材弯曲成形提供全面的试验依据。

  1 试验

  实验中所用铝合金板材为LY12,其状态为冷轧态。LY12铝合金板材的U形弯曲在WDW-100电子万能拉伸试验机上进行,所用U形弯曲模具如图1所示,模具结构参数如表1所示。铝合金弯曲板材长度为55mm,宽度为15mm,厚度t分别为2mm和1mm,板材在电火花线切割机上制得。实验中,为了消除弯曲间隙对回弹角的影响,并保证最终加载力相同,所有试样的最终弯曲加载力均为2kN。

 

 

  试验中,每组试样重复三次试验,卸载后对其弯曲角α进行测量,结果取平均值,然后计算回弹角Δα。其中,弯曲间隙定义为c=(Rd-Rp-t)/t。

  2 实验结果

  2.1 U形弯曲回弹角与弯曲间隙的关系

  图2分别给出了厚度为1mm和2mm的 Ly12铝合金板材弯曲回弹角与弯曲间隙之间的关系。从图 2 可以看出,随着弯曲间隙的增加,板材弯曲成形后回弹角逐渐增大,当rd=8mm时,厚度为1mm的板材的回弹角由弯曲间隙为0.05mm时的15.48o增加到弯曲间隙为0.3mm时的19.15o,厚度为2mm的板材则由5.42o增加到13.15o。同时,从图 2 还可看出,板材的厚度对回弹角也有较大的影响,当弯曲间隙相同时,厚板弯曲的回弹角明显小于薄板弯曲的回弹角,但rd=4mm,弯曲间隙为0.05时,1mm厚板材的回弹角为15.07o,而2mm厚板材则为5.38o。但随着弯曲间隙的增加,厚板弯曲回弹角的增加幅度明显大于薄板的增加幅度,对于板厚为1mm的板材,其回弹角由rd=0,弯曲间隙为0.05mm时的15.55o增加到0.3mm时的18.47o;而对于2mm厚的板材则由5.88o增加到13.15o。同时,从图 2 中还可看出,凹模入口圆弧半径对厚度为1mm板材回弹角的影响明显大于2mm的板材。

2 U形弯曲回弹角与弯曲间隙之间的关系

  2.2 U形弯曲回弹值与凹模入口圆弧半径的关系

  图3分别给出了厚度为1mm和2mm LY12铝合金板材弯曲回弹角与凹模入口圆弧半径之间的关系。从图中可以看出,凹模入口圆弧半径对LY12铝合金板材弯曲回弹角的影响比较复杂。对于厚度为1mm的板材,随着凹模入口圆弧半径的增加,其回弹角先降低后增加,且变化明显,当c=0.3mm时,其回弹角由rd=0时的18.47o先降低至rd=4mm时的17.93o而后又增加到rd=8mm时的19.15o;对于厚度为2mm的板材,随凹模入口圆弧半径的增加,其回弹角则基本没有发生变化,但c=0.3mm,rd=0、4mm和8mm时,其回弹角分别为13.15o、13.02o和13.15o。同时,从图3中还可看出,当弯曲间隙相同时,在凹模入口圆弧半径相同时,厚度为1mm板材的弯曲回弹角明显大于2mm厚板材的回弹角。

 图3 U形弯曲回弹角与凹模入口圆弧半径之间的关系

  3 分析

  从图2可看出,随弯曲间隙的增加,板材的回弹角增大。这是因为随着弯曲间隙的增大,弯曲过程中板材变形区内弹性变形部分所占比例增大,从而在卸载后板材回弹增加。同时,从图2还可看出,弯曲回弹角对弯曲间隙的变化较为敏感,尤其是对于厚板弯曲。当凹模入口圆弧半径rd=4mm时,对于薄板(t=1mm),弯曲间隙c从0.05增加到0.3时,其回弹角增加了2.87o,而对于厚板(t=2mm),其回弹角则增加了7.63o,回弹角增量几乎为薄板的3倍。

  从图3可看出,凹模入口圆弧半径对LY12铝合金板材弯曲回弹角的影响比较复杂。对于薄板,随着凹模入口圆弧半径的增加,其回弹角呈先减小后增大的V形变化趋势,而对于厚板则影响不大。这可归因于板材U形弯曲过程中回弹变形的复杂性。在U形弯曲过程中,不仅变形区内板材的弹性应变影响弯曲件的回弹角,其两端的未变形区由于在凹模入口出发生反弯曲变形,从而也对其回弹角产生影响,且凹模入口的结构尺寸对未变形区的翘曲影响复杂,并且随着板材厚度的变化其影响逐渐减弱,所以导致了图3所示的现象。

  从上述试验结果可看出,在实验条件下,影响铝合金板材U形弯曲回弹角的主要因素有弯曲间隙、凹模入口圆弧半径、板材厚度等。随着弯曲间隙的增加,回弹角增加,且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显;随着凹模入口圆弧半径的增加,对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势,而对厚板则几乎无影响。

  4 结束语

  本文主要对LY12铝合金板材U形弯曲进行了研究,在实验条件下,主要结论如下:

  (1)随着弯曲间隙的增加,回弹角增加,且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显。

  (2)随着凹模入口圆弧半径的增加,对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势,而对厚板则几乎无影响。

 图1 U形弯曲模具示意图

  
  表1 U形弯曲模具主要参数