冷弯成型力研究.docx

第 17 卷 第 1 期v o l1171jo u rn a l o f n o r th ea ste rn u n ive r sity ; n a tu ra l sc ien ce 冷弯成型力研究习荣堂李景方樊永义; 机械工程学院摘 要 在研究冷弯变形过渡区基础上按照成型过程中成型辊施加于坯料上的力所做的功与坯料在该道次中实现规定的几何形状产生变形所消耗的功相等的原理建立了计算冷弯成 型力的理论表达式. 通过现场实测证实了理论计算结果与实测数据吻合良好相对误差均在30% 以内.关键词 冷弯成型成型力过渡区型钢.分类号 t g 334113连续冷弯; 辊弯成型过程中的成型力是冷弯型钢成型力能参数中最重要的一个参数. 文献1 5 从不同的角度对冷弯成型力进行了探讨. 国内有关冷弯成型力能参数理论研究的资 料很少文献6 中作者在分析坯料冷弯变形过程及受力状态的基础上通过对折弯区域及折 弯断面弯曲应力分布规律的简化建立了成型力等参数的计算公式. 本文在文献7 所做工作的基础上对冷弯成型过程中的成型力进行理论方面探讨及实验研究.拉伸弯曲力的确定连续冷弯成型是一复杂的变形过程坯料成型过程中作用于成型辊上的力即成型力也是 相当复杂的. 它主要包含有坯料变形的拉伸弯曲力、成型辊与坯料间相对运动产生的摩擦力1以及由于各种原因引起的沿成型辊中心连线方向作用于成型辊上的附加力6伸弯曲变形力是最基本最主要的.111拉伸弯曲变形所消耗的塑性功由文献7知坯料成型过程中产生拉伸弯曲变形所消耗的塑性功为等. 这些力中拉t21 t+1 a 3dw v = st式中l 为变形过渡区长度由下式确定dza 46dz038a pl=b 3 t值由文献7知p -3 t l3 t z 2 +z =z + c c8a 38a 3l1995208231 收到. 男56副教授 男58教授.第 1 期习荣堂等冷弯成型力研究95所以有2d 2pl 3 t 3 t=4a 2 z +-8a 3ld dz将式c ;d 代入式;a 积分得s t2 cll pp 2w v =-+124l由式;b 得38a pl 2 =b 3 t将式;b 代入式; 1得22 t s t c s p w v =+l2本道次之前64式中s坯料材料的屈服极限 t坯料厚度 p本道次翼缘弯曲角 c翼缘的总弯曲角.112 拉伸弯曲力所做的功当坯料进入稳定的成型状态之后在坯料与成型辊间相互作用着力. 根据文献3的实验 研究结果证明每一成型道次中的拉伸弯曲力从坯料与成型辊开始接触的入口处到与成型辊脱离接触的出口处即二成型辊中心轴线所处的平面位 置呈线性分布其大小在入口处为 0 出口处达到最大见图 1 所示. 于是 可得到变形区内任意一点距入口处为z 的成型高度 h z 和单位面积上的拉 伸弯曲力 p z p p z = l z3d图 1 变形区域内拉伸弯曲单位压力分布形式示意图hh z = l z4d式中p出口处单位面积上拉伸弯曲力l d坯料在成型区与成型辊接触的长度 h每一成型道次中坯料达到所规定的成型高度.因此每一成型道次由拉伸弯曲力所做的功为 l d l d211 p h bzbp h l d200w e =p z bdz h z =dz =52l d6式中b冷弯型钢腹板宽度.113拉伸弯曲力表达式建立根据功能相等原理在每一成型道次中成型辊施加于坯料上的成型力所做的功应与坯料 成型过程中达到规定的断面形状而产生的横向弯曲及纵向拉伸变形所消耗的塑性功相等于是有w v = w e 即 1 s t2 p + 1 s t2 c l =bp h l d或6463 t2l 364a 6sa 3 t6tl 316a 3s t24东北大学学报; 自然科学版第 17 卷96bp h l d 1 3l 222 s t p +4 s t c=62h由于拉伸弯曲力在成型区域内呈线性分布故可得总的拉伸弯曲力l dbpl dp = 0 bp dz =7z2将式b 及式6代入式7并整理得38a p1 t23 t2 p =s p +s c3 th 224由文献7知h= sin p + c 8a将式8代入式7得总的拉伸弯曲力2a t3 pp = s p +3 c 93 sin 2 p +2c 2 实测及结果对比211实测目的及内容在某厂lw y 2302sm型连续冷弯型钢机组进行在线测量. 通过测取生产不同规格槽钢时的冷弯变形过渡区长度及冷弯成型力探讨不同的工艺参数对过渡区长度与成型力的影响找出它们之间的内在规律为理论研究结果提供实验依据.由式b 及式9看出影响变形过渡区 长度与冷弯成型力的主要因素有冷弯材料的屈服极限 s 坯料厚度 t成型角 p c 及型 钢翼缘宽度 a. 本实验以现场生产的槽钢为测试对象其断面结构尺寸如图 2 所示. 由于条件所限本实验只采用了一种材料材质为q 235屈服极限 s 为216 m p a. 对于道次弯曲角 p 只做 15和 30两种情况. 实验采 用单因素实验法即每次只改变一个参数固定其他参数看影响变化的规律. 坯料厚度采用018112115118210 及 215 六种规格翼缘宽度取 10152025 及 30 mm 五种尺寸.212测试原理图 2 冷弯槽钢断面示意图选用电阻式应变片作为测试元件构成的测试系统如图 3 所示. 压力传感器采 用圆筒式结构材料为 45 钢调质处理应 变仪为 yd 215 型动态应变仪光线示波器图 3 冷弯成型力测试系统图型号为 sc 216.测试前把事前已标定过的传感器安装在下轴承座与机架下横梁间当按实验方案使坯料进入冷弯成型状态后在成型力作用下传感器将力的信号转变成电信号v动态应变仪 i光线示波器s压力压力传感器r测量电桥第 1 期习荣堂等冷弯成型力研究97并由光线示波器记录成波形采用全长拍摄.实验完毕后对所用传感器重新标定结果表明与实验前没有变化说明传感器的设计使 用是成功的测试稳定可靠. 冷弯成型力通过测量光点高度由标定曲线获得. 一个变形道次的 成型力应为安装于成型辊两侧下轴承座下的传感器所测得的力之和.213测试结果对比1 槽钢厚度与冷弯成型力关系的比较表 1 为前三个道次成型角 p = 15时理论计算结果与实测值误差统计表. 表 3 为一个道 次的成型角 p = 30时理论计算结果与实测值误差统计表.2 槽钢翼缘长度与冷弯成型力关系的比较表 2 为成型角 p = 15取前个道次时理论计算结果与实测值误差统计表. 表 4 为成型角p = 30一个道次时理论计算结果与实测值误差统计表.表 1p = 15前三道次成型力与槽钢厚度表 2p = 15前三道次成型力与槽钢翼缘长度关系实测值与理论计算结果误差统计关系实测值与理论计算结果误差统计成型道次相对误差 %占比例 %成型道次相对误差 %占比例 %1020301020300551610005714100第一道次第一道次1020301020300661710006812100第二道次第二道次1020301020301617801610015148113100第三道次第三道次表 3p = 30一个道次成型力与槽钢厚度表 4p = 30一个道次成型力与槽钢翼缘长度关系实测值与理论计算结果误差统计关系实测值与理论计算结果误差统计相对误差 %占比例 %相对误差 %占比例 %10203013137010010203012186915100结论3; 1 通过对冷弯变形过渡区的理论研究根据在每一成型道次中成型辊施加于坯料上的成型力所做的功与坯料在该道次中达到规定形状发生变形所消耗的功相等的原则推导出计 算冷弯成型力的理论表达式.; 2 通过现场实测表明理论计算结果与实测数据吻合良好相对误差均在 30% 以内.; 3 对影响冷弯成型力的其他诸多因素尚有待继续探讨.参考文献1 林时宪编译. 国外冷弯型钢. 北京冶金工业出版社1984东北大学学报; 自然科学版第 17 卷98达维多夫 马科萨柯夫 . 薄壁冷弯型钢生产. 穆东生译. 北京中国工业出版社1962ka to k. a ba sic study o n co ld ro ll fo rm ing tech n ique. n ippo n ko h an kubu sh ik i ka ish a t ech r epo r t ; o ve r sea s1963; 644 45sa ran t id is t m . co ld ro ll fo rm ing. m sc t h e sis um ist 1977; 1026 32234567木内学. 极薄板 ) 7 加工问题. 塑性加工198021; 231301 308李景方习荣堂. 冷弯型钢成型力能参数研究. 重型机械1994; 131 34习荣堂李景方樊永义. 冷弯成型过程中变形过渡区的研究. 东北大学学报; 自然科学版199516; 6593 597o n co ld b en d fo rm in g fo rcex i r onq tang l i j ingf ang f an y ongy ia bstract a cco rd ing to th e m ech an ism o f equ iva len t func t io n be tw een im po sed o n th e slab by th e fo rce o f sh ap ing ro ll and needed to ge t th e de sired sh ap e in th is step a th eo re t ica l exp re ssio n fo r ca lcu la t ing co ld bendfo rm ing fo rce is p re sen ted o n th e ba sis o f p rev io u s w o rk. it is a lso p ro ved th a t th e e r ro r o f ca lcu la ted and ex2p e r im en ta l re su lt s is le ss th an 30%.key w o rd s co ld bend fo rm ingfo rm ing fo rcet ran sit io n a reafo rm ed sec t io n.r ece iv ed o c tobe r 311995二次时效处理对 n i-cr-a l 合金组织和性能的影响刘桂兰曾桂仪巴启先陈丽华在n i2c r 合金中加入 3%a l 和 013% c e 细化合金晶粒组织可以拔成直径 012 013 mm 细丝形成弥散硬化型的高硬弹合金. 实验表明在 6003 h 一次时效处理后再进行 5005h 低温度二次时效处理能获得86% ; 质量分数的过饱和富 c r; 相测定析出富c r; 相颗粒的平均直径为 116214 mm. 颗粒的总面积占测 绘面积的百分数 p a 为 201