CN111633101B - 一种板材反复变薄弯曲强变形工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种板材反复变薄弯曲强变形工艺，涉及金属材料强变形加工领域，包括步骤；初始步骤，将凹模润滑，并将坯料放置在凹模的第一工位上；上压头下行，对坯料施加弯曲力Fb；弯曲完成后，上压头继续下行，对坯料施加压力Ft；完成变薄弯曲后，上压头回程，并取下坯料；将坯料压平并翻转；将坯料放置在凹模的第二工位上；重复进行初始步骤；将坯料放置在凹模的第三工位上；重复进行初始步骤；将坯料放置在凹模的第四工位上；重复进行初始步骤，得到反复变薄弯曲强变形工艺强化的金属板材，实现反复变薄弯曲强变形工艺。本发明利用材料在弯曲减薄过程中引起的材料硬化，达到了强化金属板材的目的。

Description

一种板材反复变薄弯曲强变形工艺
技术领域
本发明涉及金属材料强变形加工领域，特别是涉及一种板材反复变薄弯曲强变形工艺。
背景技术
板材反复弯曲变形可使材料得到有效的硬化，通过反复弯曲减薄工艺可制备具有高性能的金属板材，是比较有效的板材强变形工艺。金属板材在反复弯曲减薄的过程中处于均匀的应力应变状态，反复减薄使得板材产生很大应变量，可以达到均匀细化晶粒，强化板材性能的目的。传统弯曲工艺仅为了成型具有一定形状的零件，对零件性能几乎没有提升，且在弯曲截面附近会产生应变不均匀的现象，容易形成零件缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种板材反复变薄弯曲强变形工艺，以解决上述现有技术存在的问题，利用材料在弯曲减薄过程中引起的材料硬化，达到强化金属板材的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种板材反复变薄弯曲强变形工艺，包括如下步骤；
S1、将凹模充分润滑，并将坯料放置在凹模的第一工位上；
S2、使上压头下行，对坯料施加弯曲力Fb；
S3、待弯曲过程完成后，上压头继续下行，对坯料施加压力Ft，进行变薄弯曲；
S4、完成变薄弯曲步骤后，使上压头回程，并取下坯料；
S5、将坯料压平并翻转；
S6、将坯料放置在凹模的第二工位上；
S7、重复进行S2～S5步骤；
S8、将坯料放置在凹模的第三工位上；
S9、重复进行S2～S5步骤；
S10、将坯料放置在凹模的第四工位上；
S11、重复进行S2～S5步骤，以得到反复变薄弯曲强变形工艺强化的金属板材，实现反复变薄弯曲强变形工艺。
可选的，所述凹模为立方体结构，所述凹模上开设有U型结构的凹槽，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位均分别包括宽度相同的工作段和限位段，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的工作段均匀排列于所述凹槽内，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的限位段分别位于所述凹槽两端的所述凹模上表面，且所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的限位段为条状的矩形槽结构；所述上压头底部为平滑的半圆形结构，且所述上压头底部与所述凹模的凹槽相匹配。
可选的，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的宽度D分别为：
D＝r+2ti
ti+1＝ti-Δt
其中r为凹模内弯曲半径；ti为各道次坯料厚度；Δt为单道次坯料减薄量。
可选的，所述S2工步上压头对坯料施加的弯曲力Fb表达式为：
Figure GDA0002904085500000021
其中Fb为弯曲力，N；B为坯料宽度；t为坯料初始厚度；r为凹模内弯曲半径；k为安全系数，取值1.3；σb为抗拉强度，MPa。
可选的，所述S3工步上压头对坯料施加的压力Ft表达式为：
Ft＝2kBΔtσb
其中Ft为上压头压力，N；B为坯料宽度；Δt为单道次坯料减薄量；k为安全系数，取值1.6；σb为抗拉强度，MPa。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过变薄弯曲成型可利用材料加工过程中的冷作硬化细化晶粒，提高板材强度，减小板材表面粗糙程度。通过多道次反复变薄弯曲成型，可均匀有效提高板材强度，消除应变不均匀产生的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明单道次S2～S5工步流程示意图；
图2为本发明单道次S1、S6、S8、S10装配示意图；
图3为本发明上压头及凹模装配示意图；
图4为本发明凹模结构示意图；
其中，1为上压头、2为凹模、201为第一工位、202为第二工位、203为第三工位、204为第四工位、3为坯料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种板材反复变薄弯曲强变形工艺，以解决上述现有技术存在的问题，利用材料在弯曲减薄过程中引起的材料硬化，达到强化金属板材的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种板材反复变薄弯曲强变形工艺，如图1-图4所示，包括如下步骤；
S1、将凹模2充分润滑，并将坯料3放置在凹模2的第一工位201上；
S2、使上压头1下行，对坯料3施加弯曲力Fb；
S3、待弯曲过程完成后，上压头1继续下行，对坯料3施加压力Ft，进行变薄弯曲；
S4、完成变薄弯曲步骤后，使上压头1回程，并取下坯料3；
S5、将坯料3压平并翻转；
S6、将坯料3放置在凹模2的第二工位202上；
S7、重复进行S2～S5步骤；
S8、将坯料3放置在凹模2的第三工位203上；
S9、重复进行S2～S5步骤；
S10、将坯料3放置在凹模2的第四工位204上；
S11、重复进行S2～S5步骤，以得到反复变薄弯曲强变形工艺强化的金属板材，实现反复变薄弯曲强变形工艺。
进一步优选的，凹模2为立方体结构，凹模2上开设有U型结构的凹槽，第一工位201、第二工位202、第三工位203和第四工位204均分别包括宽度相同的工作段和限位段，第一工位201、第二工位202、第三工位203和第四工位204的工作段均匀排列于凹槽内，第一工位201、第二工位202、第三工位203和第四工位204的限位段分别位于凹槽两端的凹模2上表面，且第一工位201、第二工位202、第三工位203和第四工位204的限位段为条状的矩形槽结构；上压头1底部为平滑的半圆形结构，且上压头1底部与凹模2的凹槽相匹配。
第一工位201、第二工位202、第三工位203和第四工位204的宽度D分别为：
D＝r+2ti
ti+1＝ti-Δt
其中r为凹模内弯曲半径；ti为各道次坯料厚度；Δt为单道次坯料减薄量。
S2工步上压头1对坯料3施加的弯曲力Fb表达式为：
Figure GDA0002904085500000041
其中Fb为弯曲力，N；B为坯料宽度；t为坯料厚度；r为凹模内弯曲半径；k为安全系数，取值1.3；σb为抗拉强度，MPa。
S3工步上压头1对坯料3施加的压力Ft表达式为：
Ft＝2kBΔtσb
其中Ft为上压头压力，N；B为坯料宽度；Δt为单道次坯料减薄量；k为安全系数，取值1.6；σb为抗拉强度，MPa。
实施例1
对板料长度L＝200mm，宽度B＝50mm，厚度t＝1.6mm的铝合金5083板材进行反复变薄弯曲强变形工艺，具体操作如下：
S1、参考附图2、附图4将凹模2充分润滑，并将坯料3放置在凹模2第一工位201上，第一工位201的宽度为D1，
S2、参考附图1、附图2使上压头1下行，对坯料3施加弯曲力Fb＝648N
S3、参考附图1、附图2待弯曲过程完成后，上压头1继续下行，对坯料3施加压力Ft＝4320N，进行变薄弯曲；
S4、参考附图1、附图2完成变薄弯曲步骤后，使上压头1回程，并取下坯料3；
S5、将坯料3压平并翻转；
S6、参考附图2、附图4将坯料放置在凹模2的第二工位202上，第二工位202的宽度为D2；
S7、重复进行S2～S5步骤，其中Fb＝571N，Ft＝4320N；
S8、参考附图2、附图4将坯料放置在凹模2的第三工位203上，第三工位203的宽度为D3；
S9、重复进行S2～S5步骤，其中Fb＝499N，Ft＝4320N；
S10、参考附图2、附图4将坯料放置在凹模2的第四工位204上，第四工位204的宽度为D4；
S11、重复进行S2～S5步骤，其中Fb＝431N，Ft＝4320N，以得到反复变薄弯曲强变形工艺强化的金属板材，实现反复变薄弯曲强变形工艺。
其中凹模2的第一工位201、第二工位202、第三工位203和第四工位204的宽度分别为D1＝43mm，D2＝42.9mm，D3＝42.8mm，D3＝42.7mm；凹模2的凹槽内弯曲半径r＝40mm；单道次板料减薄量Δt＝0.05mm；初始板材抗拉强度σb为270MPa，反复变薄弯曲强变形工艺之后板材抗拉强度σb为310MPa。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种板材反复变薄弯曲强变形工艺，其特征在于：包括如下步骤；
S1、将凹模充分润滑，并将坯料放置在凹模的第一工位上；
S2、使上压头下行，对坯料施加弯曲力Fb；
S3、待弯曲过程完成后，上压头继续下行，对坯料施加压力Ft，进行变薄弯曲；
S4、完成变薄弯曲步骤后，使上压头回程，并取下坯料；
S5、将坯料压平并翻转；
S6、将坯料放置在凹模的第二工位上；
S7、重复进行S2~S5步骤；
S8、将坯料放置在凹模的第三工位上；
S9、重复进行S2~S5步骤；
S10、将坯料放置在凹模的第四工位上；
S11、重复进行S2~S5步骤，以得到反复变薄弯曲强变形工艺强化的金属板材，实现反复变薄弯曲强变形工艺。
2.根据权利要求1所述的板材反复变薄弯曲强变形工艺，其特征在于：所述凹模为立方体结构，所述凹模上开设有U型结构的凹槽，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位均分别包括宽度相同的工作段和限位段，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的工作段均匀排列于所述凹槽内，所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的限位段分别位于所述凹槽两端的所述凹模上表面，且所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的限位段为条状的矩形槽结构；所述上压头底部为平滑的半圆形结构，且所述上压头底部与所述凹模的凹槽相匹配。
3.根据权利要求2所述的板材反复变薄弯曲强变形工艺，其特征在于：所述第一工位、第二工位、第三工位和第四工位的宽度D分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中r为凹模内弯曲半径，mm；ti为各道次坯料厚度，mm；Δt为单道次坯料减薄量，mm。
4.根据权利要求2所述的板材反复变薄弯曲强变形工艺，其特征在于：所述S2步骤上压头对坯料施加的弯曲力Fb表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中Fb为弯曲力，N；B为坯料宽度，mm；t为坯料初始厚度，mm；r为凹模内弯曲半径，mm；k为安全系数，取值1.3；σb为抗拉强度，MPa。
5.根据权利要求2所述的板材反复变薄弯曲强变形工艺，其特征在于：所述S3步骤上压头对坯料施加的压力Ft表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中Ft为上压头压力，N；B为坯料宽度，mm；Δt为单道次坯料减薄量，mm； k为安全系数，取值1.6；σb为抗拉强度，MPa。
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