4.2 最小相对弯曲半径
弯曲变形时,以中性层为界,外层纤维受拉伸长,内层纤维受压缩短,距中性层为y处的纤维,其应变为
式中 ε——应变;
ρ——中性层半径;
α——弯曲带中心角。
设中性层位置在板料截面的中间,且弯曲后坯料厚度保持不变,则
最大应变出现在最外层纤维,即y=t/2处纤维的应变为
式中 r/t——相对弯曲半径。
从式(4-3)可看出:当相对弯曲半径减小时,εmax将增加。如果当r/t减小到使εmax超过材料许可的应变时,就会产生拉裂现象。为了防止外层纤维出现拉裂和保证弯曲质量,相对弯曲半径r/t应有一定的限制。外层纤维不拉裂的极限弯曲半径称为最小相对弯曲半径rmin/t。
[1]材料的力学性能。材料的塑性越好,其rmin/t越小。
[2]弯曲件角度α。弯曲件角度α越大,rmin/t越小。这是因为在弯曲过程中,由于材料的相互牵连,直边部分的坯料也会参与变形,这将能分散圆角部分的弯曲应变,使rmin/t减小,α越大,这种分散就明显,因此rmin/t就越小。
[3]板料宽度的影响。窄板弯曲时,宽度方向的材料可以自由流动,能够缓解弯曲外层的拉应力状态,可减小rmin/t。
[4]板料的热处理状态。经退火的板料塑性好,rmin/t小些。经冷作硬化的板料塑性低,rmin/t会增大。
[5]板料的边缘及表面状态。毛坯表面的缺陷在弯曲时会成为裂纹生长源,从而增大rmin/t。为了防止弯裂,可将板料上的大毛刺除去,小毛刺放在弯曲件内层。
[6]折弯方向。经过轧制的钢板具有各向异性,沿纤维方向力学性能较好,不易出现开裂。因此,当弯曲线(图4-3中虚线)与纤维组织垂直时,可减小rmin/t。在双向弯曲时,应使弯曲线与纤维方向成一定角度。
图4-3 板料纤维方向与rmin/t
由于影响最小相对弯曲半径的因素很多,生产中常按经验选取。表4-1是板料最小相对弯曲半径的经验值。
表4-1 最小相对弯曲半径经验值