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内高压成型管材的弯曲力矩、壁厚变化计算
2019-09-03
摘要:弯曲力矩是确定设备性能、选择设备的重要技术参数。管材弯曲时的弯矩不仅取决于管材的力学性能、管材的直径、弯曲半径等参数,同时还与弯曲方法、使用的模具结构等有很大的关系。

  弯曲力矩是确定设备性能、选择设备的重要技术参数。管材弯曲时的弯矩不仅取决于管材的力学性能、管材的直径、弯曲半径等参数,同时还与弯曲方法、使用的模具结构等有很大的关系。

  一、内高压成型管材的弯曲力矩计算:

  弯曲力矩是确定设备性能、选择设备的重要技术参数。管材弯曲时的弯矩不仅取决于管材的力学性能、管材的直径、弯曲半径等参数,同时还与弯曲方法、使用的模具结构等有很大的关系。在生产中,可以用下式估算弯曲力矩:

  2

(3-2)

  式中 M—弯曲力矩(N·m);

  d—管材直径(mm);

  σ b— 材料抗拉强度(MPa);

  W—抗弯截面模量(mm³),对于圆管W=Π(d4-di4)/32D(di为管材内径);

  Rb—弯曲半径(mm);

  kw—与芯棒和润滑有关的经验系数,采用刚性芯棒且不用润滑时可取

  kw=5~8,若用刚性的铰链式芯棒时可取kw=3。

  二、内高压成型管材的壁厚变化计算:

  在弯曲中性层外侧,由于切向拉应力作用面使壁厚减薄,在中性层内侧,由于切向压应力作用而使壁厚增厚。弯曲处的外侧减薄量对内高压成形过程和零件在使用中的承载能力影响非常大。如果外侧过度减薄,即使在弯曲时未发内高压成形中也容易引起开裂,增加内高压成形工序的难度。

  内高压成形使用的弯曲件除保证轴线形状精度外,还要将控制壁厚减薄率在一定范围内,一般最大减薄率不大于20%。减薄率主要与相对弯曲半径有关,材料力学性能和弯曲工艺(芯模形式)对减薄率也有影响。对于绕弯工艺,减薄率可以用下式估算:

3

(3-3)

  对于同样的相对弯曲半径,材料的力学性能不同,则壁厚分布也会发生相应的变化,例如材料的硬化指数n和厚向异性系数r越大,发生减薄的趋势越小。

  另外,弯曲后的壁厚分布还随着芯棒的形式、芯棒直径以及芯棒位置的变化而变化。此外,润滑条件也影响壁厚的分布,随着润滑条件的改善,有利于材料的流动,变形的均匀性增加,壁厚更趋于均匀分布。

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  部分文段和图片摘自:

  《现代液压成形技术》

  作者:苑世剑

  由兴迪源机械编辑

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