科技论坛 ・９９・ 铝合金板材弯曲成型性能 张箭冲王连友张辉玲张兴禹 （东北轻合金有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００６０） 摘要：针对５０８３铝合金板材的Ｖ形弯曲进行研究，并以该铝合金板材弯曲成型的几种影响因素进行有效分析，通过对铝合金板材 弯曲变形实验分析，得出结果是５０８３铝合金板材的弯曲回弹角大小与屈服强度有直接关系，其屈服强度越大回弹角就会越大，或者弯曲 半径加大也会产生回弹角增加的现象；回弹角的减小主要影响因素有两点一是弯曲角加大，二是开口度增加等。 关键词：铝合金板材；Ｖ形弯曲；弯曲成形；回弹角 冲压成形工艺已经成为汽车、航空、电器以及仪表的多个生产制造 进行。实验中，为了消除弯曲间隙对回弹角的影响并保证最终加载力相 领域中主要应用的塑性成形手段，特别是在汽车制造行业中，作用非常 同，所有试样的最终弯曲加载力均为２ ５ ｋ Ｎ，从而保证弯曲试样和 明显突出，汽车零件加工中利用冲压次成形工艺而生产的零件数量已 模具弯曲贴合，即确保卸载前弯曲角度等于模具夹角。卸载后，对弯曲 占总数量的６５％左右，可以说冲压成形工艺水平直接影响到汽车零件 角进行测量，然后对回弹角进行计算。 的使用、汽车组装以及外观塑造等效果，同时对汽车制造成本也有一定 ３实验结果与分析 的影响，目前该工艺的最明显、最常见的缺点就是回弹，需要对回弹原 ３．１ Ｖ形弯曲回弹角与板材轧制方向的关系。实验中，分别对厚度 因以及解决方法进行研究。 ２ ｍｍ、弯曲半径２．５ Ｉｌｌｍ时屈服强度与回弹角的关系。和厚度 １铝合金板材弯曲成形的简单概括 ５ ｍｍ、弯曲半径３．５ ｍｍ时屈服强度与回弹角的关系进行分析，从 铝合金板材在我国的汽车、航空等制造行业中应用范围非常广，尤 两次屈服强度、弯曲半径对回弹角的比较中可知，５ ０ ８ ３铝合金的 其是汽车制造领域中使用率以达到所有制造材料总数量的一半以上， 材料特性对其回弹角有影响，屈服强度越大其回弹角也越大。 铝合金板材使用性能在汽车制造过程中发挥的也非常好，其硬度、 性 ３．２Ｖ形弯曲回弹角与弯曲角的关系。随着弯曲角的增加，板材弯 经过加工均可满足汽车制造要求。在制造过程中，铝合金板材加工工艺 曲成形后其回弹角逐渐减小，在弯曲半径２．５ ｍｍ、弯曲角１ ２ ０。 中冲压成形应用效果比较好，已得到汽车企业的重视，并对其工艺不断 时，甚至出现负回弹角一０．８ ２。；对于不同轧制方向的试样来说，回 加强研究力度，汽车冲压件形成的质量直接影响着汽车的外观、结构性 弹角大小是不同的，与轧制方向成０。的板材回弹角是最大的，４ ５。 能以及组装效果，同时对汽车制造成本以及车型创新也有很重要的影 是最小的，这与上述的数据相吻合。 响。 ３．３ Ｖ形弯曲回弹角与相对弯曲半径的关系。随着相对弯曲半径的 就当下而言，薄板冲压成形中最常见的质量问题有三点：破裂、起 增加，弯曲回弹角增加；对于不同轧制方向的试样来说，回弹角大小是 皱、回弹。其中回弹已成为质量问题中最常见的现象，起回弹控制难度 不同的，与轧制方向成０。的板材回弹角是最大的。 非常高，回弹可造成弯曲工艺质量直接下降，因此，在弯曲工艺中应对 ３４ｖ形弯曲部分板材减薄现象。分析板材厚度为２和５ ｍｍ时 回弹控制加以重点研究。根据多年来铝合金板材加工过程中，对弯曲变 不同弯曲半径、不同弯曲角、不同轧制方向下的铝合金板材弯曲减薄现 形的现象分析得知，每一次弯曲变形后都会产生不同程度的回弹角，回 象。对于相同的弯曲角、相同型号的试样，弯曲半径越小，则弯曲减薄量 弹问题的发生就会直接导致零件成型的标准，其精度降低的同时，也加 越大。而使用相同尺寸的弯曲半径时，弯曲角度越大则减薄量越大。 大了试模、修模以及成形后校正等环节的工作量，因此，需要对回弹问 ３．５去应力退火后板材回弹角的变化情况。焊接件、切削加工件和变 题采用正确的解决方法，这也是本次研究铝合金板材弯曲成型性能研 形加工件往往有较大的残余应力。残余应力的存在造成合金成分和组 究的最终目的。 织性能稳定性的下降，同时应力腐蚀倾向显著增加，而且合金零件易超 近年来，我国相关部门联合国外的一些著名研究专家针对弯曲回 差变形，因此必须进行去应力退火。 弹分析与研究工作正在全面展开，并经过多次试验取得了有效的科学 ４控制回弹措施 结果，主要研究的内容可以归纳为三个方面，第一方面是针对理论ｆ生的 回弹值与材料的屈服强度盯ｓ成正比，对于本实验所选的材料， 研究，结合塑性理论对弯曲成形工艺进行简化，或者是对零件加工过程 当与轧制方向成４ ５ ｏ时，其回弹角是最小的，０。时是最大的；因而 进行简化，并构建科学、适当的力学模型，对典型的弯曲成形进行试验 在实际选材时可采用屈服强度小的材料。 分析，利用解析方法、数值方法等相关计算方法进行回弹问题原因解 弯曲件变形程度可由弯曲半径ｒ与材料厚度ｔ的比值来表示， 答，从而得知弯曲成形过程中回弹现象的理论性知识结果；第－－－Ｗ面是 即相对弯曲半径ｒ／ｔ越大，回弹现象越严重，因此，在保证弯曲件不 利用有限元模拟进行弯曲成形的回弹问题分析，也就是常说的数值模 开裂的条件下减小压弯凸模的圆角半径是减小回弹的有效方法。 式试验；第三方面是采用实验方法，对回弹现象发生原因、发生过程以 由上述实验结果也发现ｖ形弯曲部分会出现减薄现象，这对材料 及结果进行观察与分析研究，模拟回弹工程控制，对实验中板材轧制方 制品性能也会产生一定的影响，减薄量与板材的塑性应变比有关，塑性 向、弯曲角、相对弯曲半径等因素进行分析，得出与回弹成形之间的关 应变比越大，减薄量越小，因此在选材时可以考虑选择塑陛应变比较大 系。 的材料。 下面是以５０８３铝合金板材为实验研究对象，主要研究内容是弯曲 结束语 成形性能，对弯曲成形的回弹过程进行分析，重点分析三个影响因素， 铝合金板材已经在我国机械生产领域成为主要应用的材料，针对 分别是：轧制方向、弯曲角、相对弯曲半径，同时对弯曲实验样品采用退 铝合金板材冲压成形过程中弯曲工艺质量问题进行有效分析，主要针 火处理和弯曲部分减薄两种方式进 胡金分析与研究。 对回弹问题所产生的原因进行５０８３铝合金板材的Ｖ形弯曲实验分析， ２实验材料与方法 得出科学有效的结果，Ｖ形弯曲回弹角的形成、大小与板材轧制方向、 ２．１实验材料。５ ０ ８ ３铝合金的化学成分（％，质量分数）室温拉 弯曲角、相对弯曲半径等有很明显的关系，同时板材减薄、去应力退火 伸试验在ｗ Ｄ ｗ一１ ０ ０电子拉伸试验机上进行。采用电火花线切 后也会造成板材回弹角现象。因此，在铝合金板材加工过程中，要想有 割，从轧板上沿与轧制方向成０。，４ ５。，９ ０。的方向上制备拉伸 效控制回弹问题，组需要结合实际加工条件与要求，进行有效控制。 试样。对于厚度为２ ｍ１ＴＩ的试样，原始标距２ ６ ｍＩｌ１．，平行标距 参考文献 ３ ６ ｍｍ。对于厚度为５ ｍｍ的试样，原始标距４ ７ ｍｍ，平行标距 『１］陈婕尔．５１８２铝合金板Ｕ形件弯曲回弹研究及参数优化咧．长沙：中 ５ ７ ｍｍ。铝合金弯曲板材宽度ｂ均为２ ０ ｍｍ，弯曲试样在电火花 南大学２０１４． 线切割机上制得，其长度均为５ ０ Ｉｌｌ１ＴＩ。 『２］高伟．轿车非典型Ｕ形件冲压成形工艺和模拟研究咧．长春：吉林大学， ２．２实验方法。铝合金板材的ｖ形弯曲在电子万能拉伸试验机上 ２０１３．
