Напружено-деформований стан листової заготовки із врахуванням впливу властивостей матеріалів при гнутті з послідовним зменшенням внутрішнього радіусу

Abstract

У роботі виконано стислий огляд методів дослідження залишкових напружень та деформацій при гнутті листових заготовок. Існуючі тенденції металообробки свідчать, що гнуття заготовок з листового металу широко розповсюджено завдяки високій ефективності використання матеріалу та продуктивності виробництва, що вимагає врахування таких важливих факторів, як властивості матеріалу, пружинення і наявність остаточних напружень, які, в свою чергу, приводять до невідповідності кінцевої геометрії та розмірів профілів відповідно їх креслень та приймально-здавальних характеристик. Було проведено аналіз останніх досліджень і публікацій, що виявив недостачу уваги приділяємої таким важливим питанням як, вибір матеріалу профілів, підсилення профілів за рахунок додаткових конструкційних елементів, та розвиток методики розрахунку напружено-деформованого стану гнутих профілів. Використана методика розрахунку компонентів тензорів та величин залишкових напружень при гнутті листових заготовок, в яку впроваджено математичні моделі деформаційного зміцнення сталей 08кп, 10ХНДП, 3Гпс та 09Г2. Методика враховує не лише модель матеріалу, а й внутрішній радіус гнуття заготовки, що зменшується по технологічним переходам. Використання даної математичної моделі дає значну перевагу у порівнянні із класичними, основаними лише на геометричних параметрах заготовок. Вякості прикладу виконано розрахунок та порівняльний аналіз характеристик напружено-деформованого стану при гнутті заготовок з послідовним зменшенням внутрішнього радіусу. Отримані закономірності зміни напружено-деформованого стану у поперечному перерізі, на зовнішньому та внутрішньому радіусах заготовок із врахуванням вказаних матеріалів при гнутті. Показана доцільність використання додаткових конструкційних елементів для підсилення профілів та економії матеріалу.

The paper review of methods for the study of residual stresses and strains during bending of sheet blanks. Existing trends in metalworking indicate that bending of sheet metal blanks is widespread due to high material efficiency and production productivity, which requires consideration of such important factors as material properties, springback and the presence of residual stresses, which, in turn, lead to mismatch the final geometry and dimensions of the profiles, their drawings and acceptance characteristics. An analysis of recent studies and publications was carried out, it revealed a lack of attention paid to such important issues as the choice of the material of the profiles, the strengthening of the profiles due to additional structural elements, and the development of the methodology for calculating the stress-strain state of bent profiles. The calculation method of tensor components and values of residual stresses during bending of sheet blanks is used with mathematical models of deformation hardening of steels 08kp, 10HNDP, 3Gps and 09G2. The data of the change of the stress state in the cross section, on the outer and inner radii of the workpieces from the specified materials during bending are obtained. The technique considers not only the material model, but also the inner radius of the workpiece bending, which is reduced by technological transitions. The use of this mathematical model gives a significant advantage over the classical ones based only on the geometric parameters of the blanks. As an example, the calculation and comparative analysis of the characteristics of the stress state during bending of the workpieces with a constantly decreasing inner radius. Regularities of changes in the stress-strain state in the cross section, at the outer and inner radii of the blanks, considering the indicated materials during bending, have been obtained. The expediency of using additional structural elements to strengthen the profiles and save material is shown.