Способ гибки заготовок профилей

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к определению параметров гибки профилей в виде проката, сварных балок. Прикладывают изгибающие усилия и стесняющие усилия на стенку профиля. При учете стеснения стенки профиля в аксиальном направлении относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения уменьшают до 3 раз по сравнению с чистым изгибом. При приложении изгибающего усилия на стенку профиля, смещающего нейтральную ось напряжений и деформаций по направлению от полки профиля, относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения увеличивают до 2,5 раз по сравнению с чистым изгибом без учета действия контактных напряжений. При приложении изгибающего усилия к полке профиля, смещающего нейтральную ось напряжений в направлении к полке профиля, относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения увеличивают до 15% по сравнению с чистым изгибом. Повышается качество изгиба. 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к определению параметров гибки профилей в виде проката, сварных балок и прессованных панелей.

Величину критериев граничных условий обычно определяют исходя из геометрии и механических свойств изгибаемого профиля или панели, но при этом не учитывают разнообразно применяемые схемы деформирования и.приложения усилия к элементам профилей (полке и стенке), которые существенно изменяют основные параметры изгиба.

Известен способ гибки профилей учитывающий стесняющие усилия, прилагаемые на стенку профиля (А.с. СССР №662200), который может быть использован в качестве наиболее близкого аналога.

Указанный способ относится в основном к листовым заготовкам, при формообразовании которых важным фактором является утонение заготовки после изгиба. При гибке профилей утонение заготовки по сравнению с ее размерами пренебрежительно мало и в этом случае граничные условия деформирования следует определять из других условий по сравнению с так называемым чистым изгибом.

Задачей настоящего изобретения является определение граничных условий при гибке профилей, применяемых в качестве ребер жесткости в конструкциях разнообразных изделий.

Техническим результатом, который обеспечивается изобретением и за счет которого решается указанная задача, является расширение областей использования аналитических методов определения граничных условий деформирования, пригодных не только для листовых заготовок, но и для заготовок из профилей и панелей. Кроме того, по сравнению с известными способами гибки предлагаемый способ можно применить для гибки профилей и сварных тавровых балок как стенкой внутрь, так и стенкой наружу, что также расширяет область применения данного способа. При этом технический результат заключается в определении критериев граничных условий деформирования, исходя из способов (схемы) приложения деформирующих усилий к элементам профилей (стенке и полке), которые ранее практически не принимались во внимание, при определении параметров гибки. Предлагаемое решение стало возможным после исследований авторов в их диссертационных работах, а также фундаментальным и прикладным исследованиям, проводимым в последние годы в рамках целевых федеральных программ.

Указанный технический результат достигается за счет того, что при гибке заготовок профилей прикладывают изгибающие усилия и стесняющие усилия на стенку профиля, при этом изгибающие усилия прикладывают к стенке или к полке, или к стенке и полке профиля.

При учете стеснения стенки профиля в аксиальном направлении относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения уменьшают до 3 раз по сравнению с чистым изгибом.

При приложении изгибающего усилия на стенку профиля, смещающего нейтральную ось напряжений и деформаций по направлению от полки профиля, относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения увеличивают до 2,5 раз по сравнению с чистым изгибом без учета действия контактных напряжений.

При приложении изгибающего усилия к полке профиля, смещающего нейтральную ось напряжений в направлении к полке профиля, относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения увеличивают до 15% по сравнению с чистым изгибом.

Способ гибки заготовок из профилей с различным приложением изгибающих усилий поясняется схемами их деформирования со стеснением стенки Фиг.1: а - к стенке, б - к полке, в - к стенке и полке.

Профиль в виде проката несимметричного полособульба 6 высотой h, толщиной стенки b_C и размерами бульба (полки) b_п×t подвергается изгибающему усилию k_сσ_т, где σ_т - предел текучести материала профиля, a k_с - коэффициент превышения упругого изгиба. Стенка профиля нагружена стесняющим усилием также в долях предела текучести k_стσ_т (Фиг.1a), при этом справа от схемы изгиба показаны эпюры действующих и остаточных напряжений: 1 - σ при чистом изгибе без учета действия контактных напряжений; 2 - σ_х приближенное значение нормальных напряжений в поперечном сечении профиля по оси х вдоль профиля; 2' - σ_х то же, что по позиции 2, но корректированное из учета схемы действия контактных напряжений; 3 - σ_y - нормальные напряжения по оси y вдоль его высоты h; 4 - σ_z - нормальные напряжения поперек профиля по оси z; 5 - σ_ост - остаточные напряжения по оси х. На Фиг.1б - то же обозначение, что на Фиг.1а, но для схемы приложения изгибающего усилия k_пσ_т к полке профиля. На Фиг.1в - то же, но для схемы приложения изгибающих усилий к профилю по стенке и по полке k_пσ_т.

Как следует из приведенных иллюстраций стеснение стенки профиля и учет схем приложения нагрузки существенно изменяет характер и величину напряжений и деформаций в изгибаемом профиле. При этом стеснение стенки профиля в аксиальном направлении смещает нейтральную ось напряжений в сторону от полки профиля (Фиг.1а) и благодаря этому уменьшает относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения до 3 раз. Приложение и учет изгибающих усилий на полке профиля (Фиг.1б) смещает нейтральную ось деформации по направлению от полки профиля, а относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения увеличивают до 2,5 раз по сравнению с чистым изгибом (см. Оx по п.1 на Фиг.1б). Приложение изгибающих усилий на полку профиля смещает нейтральную ось напряжений (Фиг.1в) по направлению к полке профиля, а относительное изгибающее усилие и кривизну пружинения увеличивают до 15% по сравнению с чистым изгибом (эпюра 1). Относительный изгибающий момент является обобщенным показателем для определения параметров изгиба и определяется интегралом возникающих при изгибе нормальных напряжений (эпюры σ_х на Фиг.1а, б, в). Величину относительного изгибающего момента можно принимать из таблицы в брошюре: Куклин О.С. «Средства технологического оснащения корпусообрабатывающих цехов» Часть 1. Л.: ЦНИИ «Румб», 1985, с.116.

Предложенный способ позволяет определить граничные условия изгиба заготовок из профилей и панелей, чем обеспечивается эксплуатационная надежность изделий при минимуме термообработки, благодаря более точному учету возникающих напряжений и деформаций.

Исходя из сказанного видно, что предлагаемый способ имеет существенные преимущества перед прототипом, так как более универсален и обладает меньшей трудоемкостью выполнения необходимых опытных работ по установлению граничных условий изгиба заготовок из профилей и панелей.

Способ гибки заготовок профилей, характеризующийся приложением стесняющих усилий на стенку заготовки профиля с приложением изгибающих усилий к стенке, или к полке, или к стенке и полке профиля.