鋁合金板材U形彎曲回彈研究

　　【中國(guó)幕墻網(wǎng)】摘要：主要研究了鋁合金板材U形彎曲回彈角與彎曲間隙、凹模入口圓弧半徑之間的關(guān)系，分析了不同厚度的板材彎曲回彈角的差異。結(jié)果表明，在U形彎曲中鋁合金板材的彎曲回彈角隨著彎曲間隙的增加，回彈角增加，且彎曲間隙對(duì)厚板彎曲回彈角的影響較薄板明顯；隨著凹模入口圓弧半徑的增加，對(duì)于薄板其彎曲回彈角呈先降后增的變化趨勢(shì)，而對(duì)厚板則幾乎無(wú)影響。

　　本文基于對(duì)鋁合金板材V形彎曲成形性能的研究上[1～6]，進(jìn)一步對(duì)其U形彎曲成形性能進(jìn)行研究，對(duì)彎曲成形過(guò)程中彎曲間隙、凹模入口圓弧半徑等對(duì)其回彈角的影響進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)不同厚度板材彎曲的差異進(jìn)行研究，以期為鋁合金板材彎曲成形提供全面的試驗(yàn)依據(jù)。

　　1、試驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)中所用鋁合金板材為L(zhǎng)Y12，其狀態(tài)為冷軋態(tài)。LY12鋁合金板材的U形彎曲在WDW－100電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，所用U形彎曲模具如圖1所示，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。鋁合金彎曲板材長(zhǎng)度為55mm，寬度為15mm，厚度t分別為2mm和1mm，板材在電火花線(xiàn)切割機(jī)上制得。實(shí)驗(yàn)中，為了消除彎曲間隙對(duì)回彈角的影響，并保證最終加載力相同，所有試樣的最終彎曲加載力均為2kN。

　　圖1 U形彎曲模具示意圖

　　
　　表1 U形彎曲模具主要參數(shù)

　　試驗(yàn)中，每組試樣重復(fù)三次試驗(yàn)，卸載后對(duì)其彎曲角α進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果取平均值，然后計(jì)算回彈角Δα。其中，彎曲間隙定義為c＝（Rd－Rp－t）/t。

　　2、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　2．1 U形彎曲回彈角與彎曲間隙的關(guān)系

　　圖2分別給出了厚度為1mm和2mm的 Ly12鋁合金板材彎曲回彈角與彎曲間隙之間的關(guān)系。從圖 2 可以看出，隨著彎曲間隙的增加，板材彎曲成形后回彈角逐漸增大，當(dāng)rd＝8mm時(shí)，厚度為1mm的板材的回彈角由彎曲間隙為0．05mm時(shí)的15．48o增加到彎曲間隙為0．3mm時(shí)的19．15o，厚度為2mm的板材則由5．42o增加到13．15o。同時(shí)，從圖 2 還可看出，板材的厚度對(duì)回彈角也有較大的影響，當(dāng)彎曲間隙相同時(shí)，厚板彎曲的回彈角明顯小于薄板彎曲的回彈角，但rd＝4mm，彎曲間隙為0．05時(shí)，1mm厚板材的回彈角為15．07o，而2mm厚板材則為5．38o。但隨著彎曲間隙的增加，厚板彎曲回彈角的增加幅度明顯大于薄板的增加幅度，對(duì)于板厚為1mm的板材，其回彈角由rd＝0，彎曲間隙為0．05mm時(shí)的15．55o增加到0．3mm時(shí)的18．47o；而對(duì)于2mm厚的板材則由5．88o增加到13．15o。同時(shí)，從圖 2 中還可看出，凹模入口圓弧半徑對(duì)厚度為1mm板材回彈角的影響明顯大于2mm的板材。

　　圖2 U形彎曲回彈角與彎曲間隙之間的關(guān)系

　　2．2 U形彎曲回彈值與凹模入口圓弧半徑的關(guān)系

　　圖3分別給出了厚度為1mm和2mm LY12鋁合金板材彎曲回彈角與凹模入口圓弧半徑之間的關(guān)系。從圖中可以看出，凹模入口圓弧半徑對(duì)LY12鋁合金板材彎曲回彈角的影響比較復(fù)雜。對(duì)于厚度為1mm的板材，隨著凹模入口圓弧半徑的增加，其回彈角先降低后增加，且變化明顯，當(dāng)c＝0．3mm時(shí)，其回彈角由rd＝0時(shí)的18．47o先降低至rd＝4mm時(shí)的17．93o而后又增加到rd＝8mm時(shí)的19．15o；對(duì)于厚度為2mm的板材，隨凹模入口圓弧半徑的增加，其回彈角則基本沒(méi)有發(fā)生變化，但c＝0．3mm，rd＝0、4mm和8mm時(shí)，其回彈角分別為13．15o、13．02o和13．15o。同時(shí)，從圖3中還可看出，當(dāng)彎曲間隙相同時(shí)，在凹模入口圓弧半徑相同時(shí)，厚度為1mm板材的彎曲回彈角明顯大于2mm厚板材的回彈角。

　　圖3 U形彎曲回彈角與凹模入口圓弧半徑之間的關(guān)系

　　3、分析

　　從圖2可看出，隨彎曲間隙的增加，板材的回彈角增大。這是因?yàn)殡S著彎曲間隙的增大，彎曲過(guò)程中板材變形區(qū)內(nèi)彈性變形部分所占比例增大，從而在卸載后板材回彈增加。同時(shí)，從圖2還可看出，彎曲回彈角對(duì)彎曲間隙的變化較為敏感，尤其是對(duì)于厚板彎曲。當(dāng)凹模入口圓弧半徑rd＝4mm時(shí)，對(duì)于薄板（t＝1mm），彎曲間隙c從0．05增加到0．3時(shí)，其回彈角增加了2．87o，而對(duì)于厚板（t＝2mm），其回彈角則增加了7．63o，回彈角增量幾乎為薄板的3倍。

　　從圖3可看出，凹模入口圓弧半徑對(duì)LY12鋁合金板材彎曲回彈角的影響比較復(fù)雜。對(duì)于薄板，隨著凹模入口圓弧半徑的增加，其回彈角呈先減小后增大的V形變化趨勢(shì)，而對(duì)于厚板則影響不大。這可歸因于板材U形彎曲過(guò)程中回彈變形的復(fù)雜性。在U形彎曲過(guò)程中，不僅變形區(qū)內(nèi)板材的彈性應(yīng)變影響彎曲件的回彈角，其兩端的未變形區(qū)由于在凹模入口出發(fā)生反彎曲變形，從而也對(duì)其回彈角產(chǎn)生影響，且凹模入口的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)未變形區(qū)的翹曲影響復(fù)雜，并且隨著板材厚度的變化其影響逐漸減弱，所以導(dǎo)致了圖3所示的現(xiàn)象。

　　從上述試驗(yàn)結(jié)果可看出，在實(shí)驗(yàn)條件下，影響鋁合金板材U形彎曲回彈角的主要因素有彎曲間隙、凹模入口圓弧半徑、板材厚度等。隨著彎曲間隙的增加，回彈角增加，且彎曲間隙對(duì)厚板彎曲回彈角的影響較薄板明顯；隨著凹模入口圓弧半徑的增加，對(duì)于薄板其彎曲回彈角呈先降后增的變化趨勢(shì)，而對(duì)厚板則幾乎無(wú)影響。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　本文主要對(duì)LY12鋁合金板材U形彎曲進(jìn)行了研究，在實(shí)驗(yàn)條件下，主要結(jié)論如下：

　　（1）隨著彎曲間隙的增加，回彈角增加，且彎曲間隙對(duì)厚板彎曲回彈角的影響較薄板明顯。

　　（2）隨著凹模入口圓弧半徑的增加，對(duì)于薄板其彎曲回彈角呈先降后增的變化趨勢(shì)，而對(duì)厚板則幾乎無(wú)影響。