t= tt tt
2.6 QUÁ TRÌNH UỐN KIM LOẠI 1 : Khái niệm
2.6.1 : Khái niệm
Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong công nghệ dập nguội, uốn tức là biến đổi (phẳng) tấm, tròn, dây hay ống biến đổi thành nhửng chi tiết có dạng hình cong, hình gấp khúc hay hình dạng khác…
Phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của vật uốn dạng phôi ban đầu đặc tính của quá trình uốn trong khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép lệch tâm, ma sát hay thủy lực đôi khi có thể tiến hành trên các máy bằng tay hoặc các máy chuyên dùng.
2.6.1 : Đặc điểm của quá trình uốn
Khi uốn các tấm kim loại để đạt được nhửng chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết người ta nhận thấy rằng với tỳ số chiều rộng và chiều dày của phôi khác nhau, với mức độ biến dạng khác nhau (tỳ số giữa bán kính uốn và chiều dày vật liệu khác nhau) và giá trị góc uốn khác nhau thì quá trình biến dạng xảy ra tại vùng uốn có nhửng đặc diểm khác nhau.
- tại vùng uốn các thớ ngang vẫn phẳng và vuông góc với trục phôi.
- Các thớ dọc bị biến dạng khác nhau tại hai phía của phôi các lớp kim loại ở phía trong góc uốn 9phia1 bán kính nhỏ) thì bị nén và co ngắn theo hướng dọc đồng thời bị kéo giãn dài theo phương ngang. Các lớp kim loại phía ngoài góc uốn thì bị kéo giãn dài theo hướng dọc.
- Khi uốn những dãi phôi rộng (b> 2S) chiều dày vật liệu giảm, mặt cát ngang của phôi bị thay đổi không đáng kể, có thể coi như không biến đổi vì trở lực biến dạng của chi tiết có chiều rộng lớn chống lại sự biến dạng theo hướng ngang. Khi đó các lớp kim loại ở phía trong góc uốn chỉ bị nén và co ngắn theo hướng dọc còn các lớp kim loại ở phía ngoài góc uốn chỉ bị kéo dãn và dài theo hướng dọc.
- Khi uốn với mức độ biến dạng lớn, các lớp kim loại ở phái ngoài bị kéo dãn và dài đáng kể, đễ gây hiện tượng nứt gẫy, vì vậy khi cắt phôi uốn cần phải bố trí sao cho đường uốn vuông góc với thớ cán của phôi, tránh để dường uốn song song với thớ cán. + Tại vùng uốn có những lớp kim loại bị nén và co ngắn đồng thời có những lớp kim loại bị kéo và dãn dài theo hướng dọc vì vậy giữa
các lớp đó thế nào cũng tồn tại một lớp có chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi. Lớp này gọi là lớp trung hào biến dạng, lớp này là cơ sở tốt nhất để xác định kích thước của phôi khi uốn và xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép.
b)
Hình 2.11 : a) Trước khi uốn ; b) Sau khi uốn
+ Khi uốn với bán kính uốn lớn, mức biến dạng ít, vị trí lớp trung hòa biến dạng nằm ở giữa chiều dày của dải phôi, nghĩa là bán kính cong Rbd của lớp trung hòa được xác định theo công thức sau :
Rbd = r = S/2 Trong đó:
r : Bán kính uốn S : Chiều dài vật liệu
Hình 2.12 : Bán kính cong của lớp trung hòa
+ Khi uốn với mức độ biến dạng lớn thì tiết diện chiều ngang của phôi thay đổi nhiều, chiều dày vật liệu giảm. Khi đó lớp trung hòa không đi qua giữa mà bị dịch về phía tâm cong, ở đây bán kính cong của lớp trung hòa được tính như sau: Rbd = btb ( ) . . 2 r s s b x x + Trong đó:
§ = S1/S : Hệ số giảm chiều dài S1 : Chiều dày trước khi uốn S : Chiều dày sau khi uốn r :Bán kính uốn
b : Chiều rộng ban đầu của dải
btb : Chiều rộng trung bình sau khi uốn
btb =1/2(b1+b2)
b1,b2 : Chiều rộng phía trên vá phía dưới dải sau khi uốn
Rbd = ( ). . 2 r s s x x +
Trong thực tế thì bán kính cong lớp trung hòa dược tính nhứ sau : Rbd = r+XoS Trong đó : XoS = 2 (1 ) 2 s r x x - -
Xo là hệsố thực nghiệm phụ thuộc vào tỳ số r/S, góc uốn a là loại vật liệu uốn. XoS là khoảng cách từ lớp trung hòa đến mặt trong của phôi.
2.6.3 : Bán kính uốn lớn nhất và bán kính uốn lớn nhất cho phép :
Quá trình uốn bán kính uốn phía trong được qui định trong một giới hạn nhất định nếu quá lớn vật uốn sẽ không có khả năng giữ được hình dáng sau khi thôi tác dụng lực vì chưa đạt đến trạng thái biến dạng dẻo. Còn khi bán kính uốn quá nhỏ có thể làm nứt, dứt vật liệu tai tiết diện uốn. Do vậy ta có bán kính uốn như thế nào là hợp lý.
+ Bán kính uốn lớn nhất cho phép dược xác định theo công thức : rmax =
2
ES
s
Trong đó :
E : Môdum đàn hồi vật liệu khi kéo (kG/mm2)
s : Giới hạn chảy của vật liệu (kG/mm2) S : Chiều dày vật liệu
+ Bán kính uốn nhỏ nhất cho phép là bán kính giới hạn có thể uốn được đối với mỗi loại vật liệu. Được qui định theo lớp biến dạng cho phép ở lớp ngoài cùng và dược xác định theo công thức :
rmin = max 1 ( 1) 2 S e -
Trong đó :
emax : Độ dãn dài tương đối của vật liệu (%)
Trong thực tế bán kính uốn nhỏ nhất cho phép được xác định theo công thức thực nghiêm đơn giản :
rmin = K.S
Trong đó :
K : Là hệ số
S : Là chiều dày vật liệu (mm)
Hệ số K để xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép đối với góc uốn 90o, xem bảng ( 2-2).
+ Các yếu tố ảnh hưởng tới trị số bán kính uốn
- Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện : nếu vật liệu có tính dẻo tốt đã qua ủ mềm thì rmin có trị số nhỏ hơn so với khi đã qua biến dạng.
- Ảnh hưởng của góc uốn : cùng một bán kính uốn như nhau nếu góc uốn a càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn.
Ảnh hưởng của tình trạng mặt cắt vật liệu : Khi cắt phôi uốn trên mặt cắt có nhiều bavia hoặc nhiều vết bứt khi uốn sẽ sinh ra ứng lực tập trung và tại những nơi đó dễ sinh ra vết nứt, bởi vậy cần phải tăng trị số rmin lên.
TRẠNG THÁI VẬT LIỆU
Ử HOẶC RAM BỊ BIẾN CỨNG
HƯỚNG ĐƯỜNG UỐN Vuông góc hướng cán Dọc hướng cán Vuông góc hướng cán Dọc hướng cán 0,5 ; 0,8 kπ - 0.3 0.2 0.5
8; 10;C11;C12 - 0.4 0.4 0.8 15; 20; CT3 0.1 0.5 0.5 1.0 25; 30; CT4 0.2 0.6 0.6 1.2 35; 40; CT5 0.3 0.8 1.0 1.5 45; 50; CT6 0.5 1.0 1.0 1.7 55; 60; CT7 0.7 1.3 1.3 2.0
2.6.4 : Tính đàn hồi khi uốn :
Như ta đã biết uốn kim loại không phải toàn bộ kim loại ở phẩn cung uốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần có biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi thôi không còn tác dụng của lực uốn thì vật uốn không hoàn toàn giử nguyên như hình dáng cảu chày và cối uốn, và đó là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn.
Hiện tượng đàn hồi gây sai lệch về góc uốn và bán kính uốn vì vậy muốn cho chi tiết có góc uốn và bán kính uốn theo yêu cầu thì ta phải làm bán kính uốn và góc của khuôn và chày thay đổi một lượng đúng bằng trị số đàn hồi
Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh được trị số đàn hồi phụ thuộc vào loại vật liệu và chiều dày vật liệu, hình dáng chi tiết uốn, bán kính chi tiết uốn tương đối r/S, lực uốn và phương pháp uốn.
Khi giới hạn chảy cao, chi số r/S càng lớn và chiều dày vật liệu càng nhỏ thì trị số đàn hồi càng lớn.
Khi uốn với tỳ số r/S < 10 thì sai lệch chủ yếu là góc uốn, còn bán kính uốn thay đổi không đáng kể. Trị số góc đàn hồi cho sẵn trong sổ tay.
Khi uốn với tỷ số r/S >10 thì sau khi uốn cả góc uốn và bán kính uốn đều thay đổi. Khi đó bán kính cong của chày được xác định theo công thức sau.
Góc đàn hồi dược xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi uốn và góc của chày cối uốn.
Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày, quá trình biến dạng dẻo cũng chỉ xảy ra ở đó. Khi bán kính uốn càng nhỏ thì mức độ kéo, nén của kim loại càng lớn thì có thể gẫy, nứt và lớp trung hòa có hướng dịch vào bên trong.
Khi :
r/S > 4 thì p = r + 0.5 S r/S = 1 thì p = r + 0.4 S
Trong đó :
r : Bán kính trong
p : Bán kính lớp trung hòa R : Bán kính uốn ngoài
Trong quá trình uốn thì khi thôi tác dụng lực nhưng nó còn tồn tại lực đàn hồi nên góc uốn lớn ra, và góc đàn hồi từ 0- 10o và lực uốn là :
Trong đó :
B : Chiều rộng của phôi S : bề dày của phôi
: gới hạn bền vật liệu r : Bán kính trong