铝合金板材U形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材U形弯曲回弹角与弯曲间隙、凹模入口圆弧半径之间的关系，分析了不同厚度的板材弯曲回弹角的差异。结果表明，在U形弯曲中铝合金板材的弯曲回弹角随着弯曲间隙的增加，回弹角增加，且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显；随着凹模入口圆弧半径的增加，对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势，而对厚板则几乎无影响。

　　本文基于对铝合金板材V形弯曲成形性能的研究上[1～6]，进一步对其U形弯曲成形性能进行研究，对弯曲成形过程中弯曲间隙、凹模入口圆弧半径等对其回弹角的影响进行试验，并对不同厚度板材弯曲的差异进行研究，以期为铝合金板材弯曲成形提供全面的试验依据。

1、试验

实验中所用铝合金板材为LY12，其状态为冷轧态。LY12铝合金板材的U形弯曲在WDW－100电子万能拉伸试验机上进行，所用U形弯曲模具如图1所示，模具结构参数如表1所示。铝合金弯曲板材长度为55mm，宽度为15mm，厚度t分别为2mm和1mm，板材在电火花线切割机上制得。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同，所有试样的最终弯曲加载力均为2kN。

图1 U形弯曲模具示意图

表1 U形弯曲模具主要参数

试验中，每组试样重复三次试验，卸载后对其弯曲角α进行测量，结果取平均值，然后计算回弹角Δα。其中，弯曲间隙定义为c＝（Rd－Rp－t）/t。
[next]

2、 实验结果

2．1 U形弯曲回弹角与弯曲间隙的关系

图2分别给出了厚度为1mm和2mm的 Ly12铝合金板材弯曲回弹角与弯曲间隙之间的关系。从图 2 可以看出，随着弯曲间隙的增加，板材弯曲成形后回弹角逐渐增大，当rd＝8mm时，厚度为1mm的板材的回弹角由弯曲间隙为0．05mm时的15．48o增加到弯曲间隙为0．3mm时的19．15o，厚度为2mm的板材则由5．42o增加到13．15o。同时，从图 2 还可看出，板材的厚度对回弹角也有较大的影响，当弯曲间隙相同时，厚板弯曲的回弹角明显小于薄板弯曲的回弹角，但rd＝4mm，弯曲间隙为0．05时，1mm厚板材的回弹角为15．07o，而2mm厚板材则为5．38o。但随着弯曲间隙的增加，厚板弯曲回弹角的增加幅度明显大于薄板的增加幅度，对于板厚为1mm的板材，其回弹角由rd＝0，弯曲间隙为0．05mm时的15．55o增加到0．3mm时的18．47o；而对于2mm厚的板材则由5．88o增加到13．15o。同时，从图 2 中还可看出，凹模入口圆弧半径对厚度为1mm板材回弹角的影响明显大于2mm的板材。

图2 U形弯曲回弹角与弯曲间隙之间的关系

2．2 U形弯曲回弹值与凹模入口圆弧半径的关系

图3分别给出了厚度为1mm和2mm LY12铝合金板材弯曲回弹角与凹模入口圆弧半径之间的关系。从图中可以看出，凹模入口圆弧半径对LY12铝合金板材弯曲回弹角的影响比较复杂。对于厚度为1mm的板材，随着凹模入口圆弧半径的增加，其回弹角先降低后增加，且变化明显，当c＝0．3mm时，其回弹角由rd＝0时的18．47o先降低至rd＝4mm时的17．93o而后又增加到rd＝8mm时的19．15o；对于厚度为2mm的板材，随凹模入口圆弧半径的增加，其回弹角则基本没有发生变化，但c＝0．3mm，rd＝0、4mm和8mm时，其回弹角分别为13．15o、13．02o和13．15o。同时，从图3中还可看出，当弯曲间隙相同时，在凹模入口圆弧半径相同时，厚度为1mm板材的弯曲回弹角明显大于2mm厚板材的回弹角。

图3 U形弯曲回弹角与凹模入口圆弧半径之间的关系
[next]

3、分析

从图2可看出，随弯曲间隙的增加，板材的回弹角增大。这是因为随着弯曲间隙的增大，弯曲过程中板材变形区内弹性变形部分所占比例增大，从而在卸载后板材回弹增加。同时，从图2还可看出，弯曲回弹角对弯曲间隙的变化较为敏感，尤其是对于厚板弯曲。当凹模入口圆弧半径rd＝4mm时，对于薄板（t＝1mm），弯曲间隙c从0．05增加到0．3时，其回弹角增加了2．87o，而对于厚板（t＝2mm），其回弹角则增加了7．63o，回弹角增量几乎为薄板的3倍。

从图3可看出，凹模入口圆弧半径对LY12铝合金板材弯曲回弹角的影响比较复杂。对于薄板，随着凹模入口圆弧半径的增加，其回弹角呈先减小后增大的V形变化趋势，而对于厚板则影响不大。这可归因于板材U形弯曲过程中回弹变形的复杂性。在U形弯曲过程中，不仅变形区内板材的弹性应变影响弯曲件的回弹角，其两端的未变形区由于在凹模入口出发生反弯曲变形，从而也对其回弹角产生影响，且凹模入口的结构尺寸对未变形区的翘曲影响复杂，并且随着板材厚度的变化其影响逐渐减弱，所以导致了图3所示的现象。

从上述试验结果可看出，在实验条件下，影响铝合金板材U形弯曲回弹角的主要因素有弯曲间隙、凹模入口圆弧半径、板材厚度等。随着弯曲间隙的增加，回弹角增加，且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显；随着凹模入口圆弧半径的增加，对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势，而对厚板则几乎无影响。

4、结束语

本文主要对LY12铝合金板材U形弯曲进行了研究，在实验条件下，主要结论如下：

　　（1）随着弯曲间隙的增加，回弹角增加，且弯曲间隙对厚板弯曲回弹角的影响较薄板明显。

　　（2）随着凹模入口圆弧半径的增加，对于薄板其弯曲回弹角呈先降后增的变化趋势，而对厚板则几乎无影响。