LABORATORIUM OBROBKI PLASTYCZNEJ

LABORATORIUM

Temat: Gięcie.

Rzeszów 2000

1.)Cel ćwiczenia.

- wyznaczanie charakterystyki gięcia materiału ułatwiającej obliczanie momentu gnącego.

- wyznaczanie przebiegu siły wyginania pod kątem

w tłoczniku gnącym.

- określenie wartości sprężynowania po gięciu.

2.)Wiadomości podstawowe.

Gięcie jest procesem kształtowania przedmiotów o powierzchniach rozwijalnych , w których zachowana zostaje prostoliniowość tworzących , a zmiana krzywizny giętego materiału zachodzi w jednej płaszczyźnie. W zależności od ruchu narzędzia rozróżniamy :

gięcie na prasach

gięcie przez walcowanie

gięcie przez przeciąganie

Stan naprężeń i odkształceń występujący przy gięciu zależy od geometrycznych warunków procesu tj. od stosunku wymiarów przekroju poprzecznego b/g i krzywizny 1/ρ.

W przekroju poprzecznym giętej części występuje warstwa obojętna naprężeń , na której zmienia się znak przyrostów odkształceń osiowych . Po zewnętrznej stronie

występuje osiowe naprężenie rozciągające a przyrost odkształceń jest dodatni , po stronie wewnętrznej naprężenie osiowe są ujemne i przyrost jest ujemny.

Przebieg procesu gięcia.

a.)faza odkształceń sprężystych materiału - dla której w skrajnych punktach przekroju poprzecznego wartość naprężeń i odkształceń wynosi :

g - grubość giętego pasma

ρ - promień gięcia

E - moduł Younga

Rozkład naprężeń i odkształceń jest liniowy .Faza gięcia sprężystego kończy się z chwilą gdy w skrajnych włóknach naprężenia osiągną wartość naprężeń uplastyczniających σp.

b.)faza odkształceń plastycznych - przy dalszym zwiększaniu krzywizny , już w zakresie odkształceń plastycznych zachowany zostaje w przybliżeniu prostoliniowy

rozkład odkształceń , w obu warstwach zewnętrznych o grubości f odkształcenie osiowe przekracza wartość graniczną
=
, wobec czego warstwy te znajdują się w stanie plastycznym podczas gdy leżąca między nimi warstwa jest jeszcze w stanie sprężystym naprężenia wzrastają liniowo w miarę oddalania się od warstwy neutralnej , by na granicy z obszarem uplastycznionym osiągnąć
.Dalszy ich wzrost w obszarze plastycznym spowodowany zjawiskiem umocnienia nie jest proporcjonalny do odległości od warstwy obojętnej.

c.)faza powrotnych odkształceń sprężystych.

Po całkowitym zdjęciu obciążenia w zgiętym pasmie pozostaną naprężenia własne pierwszego rodzaju. Rozkład tych naprężeń można wyznaczyć przez nałożenie na rzeczywisty rozkład naprężeń w stanie obciążonym rozkładu naprężeń jaki powstałby pod wpływem przeciwnie skierowanego obciążenia momentu M_B przy założeniu , że pasmo znajduje się w stanie sprężystym. Naprężenia własne , otrzymane w wyniku sumowania w warstwie zewnętrznej , która w czasie gięcia była rozciągana pojawia się ściskające naprężenia własne i odwrotnie w skrajnej warstwie wewnętrznej powstają naprężenia rozciągające.

-Sprężynowanie po gięciu.

W biernej fazie procesu gięcia , gdy wartość momentu gnącego zmaleje do zera krzywizna materiału 1/ρ zmniejszy się do wartości 1/ρ

J - osiowy moment bezwładności

Podstawowa zależność między momentem zginającym a przyrostem krzywizny po odciążeniu (dla pasów wąskich).

dla pasów szerokich.

Niejednorodność wartości sprężynowania po gięciu określa się w mierze kątowej wykorzystując zależność :

υ =

β =

Innym miernikiem wartości sprężystych odkształceń powrotnych jest tzw. współczynnik sprężynowania:

Czynniki określające zjawisko sprężynowania po gięciu można podzielić na trzy grupy:

-geometryczne(ρ,g),

-materiałowe(Re,Re/Rm) - rodzaj struktury, orientacje wiązań,

-technologiczne(temperatura prędkość odkształcenia),

-Wyginanie na prasach:

Do najczęściej spotykanych procesów gięcia blach należy wyginanie za pomocą matrycy w kształcie litery V.

W operacji tej zginaniu podlegają odcinki zawarte między krawędziami gnącymi matrycy i stempla. Po zakończeniu fazy odkształceń sprężystych , w strefie zetknięcia krawędzi gnącej stempla z blachą pojawiają się odkształcenia plastyczne ,które stopniowo obejmują coraz większy obszar kształtowanego materiału. Jednocześnie następuje przemieszczenie punktów przyłożenia sił gnących i zmniejszenie ramion działania tych sił. Wskutek liniowo zmieniających się wartości momentu gnącego zakrzywione odcinki blach określonej długości C mają krzywiznę , zmieniającą się w sposób ciągły. Krzywizna ta zależy również od właściwości plastycznych materiału.

Długość ramienia Cmax oblicza się ze wzoru :

C_max = (r_s+0.5g)

r_s - promień zaokrąglenia stempla,

ρ_t - kąt tarcia,

λ - współczynnik zależny od rodzaju materiału i wskaźnika r_s/g

Wykonacie ćwiczenia:

Do ćwiczenia wykorzystaliśmy próbki:

- stali niskowęglowej gr. 2mm , szerokość 40mm,

- mosiądzu M63 gr.2mm , szerokość 39.5mm,

• aluminium A1 gr.2mm , szerokość 40.7mm,

Stal niskowęglowa

Siła P[kN]	Strzałka ugięcia pod obciążeniem fg[mm]	Strzałka ugięcia odciążona f[mm]	Kąt ugięcia pod obciążeniem γg	Kąt ugięcia po odciążeniu γs	Współczynnik sprężynowania K
1,1	3,5	2,2	6,65	4,2	0,63
1,25	6,2	4,9	11,7	9,3	0,8
1,3	9,1	7,9	16,9	14,7	0,87
1,3	12,1	10,8	22	19,8	0,8
1,3	15,5	13,5	27,3	21,2	0,89
1,25	18,3	16,4	31,4	28,7	0,91
1,2	21	19,4	35	32,9	0,94
1,65	24	21,8	39	36	0,92

Mosiądz M63

Siła P[kN]	Strzałka ugięcia pod obciążeniem fg[mm]	Strzałka ugięcia odciążona f[mm]	Kąt ugięcia pod obciążeniem γg	Kąt ugięcia po odciążeniu γs	Współczynnik sprężynowania K
0,85	3,3	1,6	6,3	3	0,5
1,05	6,2	3,1	11,7	7,8	0,66
1,1	9,3	7,2	17,2	13,5	0,78
1,1	12,7	10,2	23	18,8	0,82
1,1	15,4	12,7	27,2	23	0,86
1,1	19,1	16,2	32,5	28,4	0,87
1,05	22,3	19,3	36,6	32,8	0,89
2,3	23,7	21	38,3	35	0,91

Aluminium A1

Siła P[kN]	Strzałka ugięcia pod obciążeniem fg[mm]	Strzałka ugięcia odciążona f[mm]	Kąt ugięcia pod obciążeniem γg	Kąt ugięcia po odciążeniu γs	Współczynnik sprężynowania K
0,35	3,7	2,6	7	5	0,72
0,4	6,2	5,1	11,7	9,6	0,82
0,45	9,5	8,3	17,6	15,5	0,88
0,45	12,2	11	22,13	20	0,9
0,45	15,4	14,1	27,2	25,2	0,93
0,45	18,3	16,9	31,4	29,4	0,94
0,45	20,6	18,9	34,5	32,2	0,95
2	23,9	22,8	38,5	37,2	0,966

γ_g = arctg

C_max = (r_s+0.5g)

ρ_t = 6⁰

γ = 45⁰

ρ = 2

r_s/ρ = 5 z tabeli r_s/ρ = 4 odczytujemy λ

λ = 0,803 - stal,

λ = 0,763 - mosiądz,

λ = 0,723 - aluminium,