كيف يتم التنبؤ بتأثير Springback وتعويضه في تصميم أدوات تشكيل اللف, خاصة بالنسبة للصلب عالي القوة (الأحرار) الملفات الشخصية?

Q2: كيف يتم التنبؤ بتأثير Springback وتعويضه في تصميم أدوات تشكيل اللف, خاصة بالنسبة للصلب عالي القوة (الأحرار) الملفات الشخصية?

ال تأثير سبرينغباكإن الاسترداد المرن للمادة بعد تشويهها لدنًا هو التحدي الفني الأكبر في تصميم التشكيل بالدلفنة, خاصة عند المعالجة فولاذ عالي القوة (الأحرار). يعتمد التنبؤ والتعويض على مجموعة من النماذج النظرية, البيانات التجريبية, وتقنيات المحاكاة العددية المتطورة.

1. فيزياء سبرينغباك

يحدث Springback لأنه ليس كل الضغط المطبق أثناء عملية الانحناء يسبب دائمًا (بلاستيك) تشوه; يبقى جزء من الضغط في المادة كما سلالة مرنة المتبقية. عندما تخرج المادة من حامل اللفة, تتم إزالة حمولة التشكيل, ويتم تحرير هذه الطاقة المرنة المخزنة, مما يؤدي إلى فتح زاوية الانحناء النهائية للجزء (يزيد) ونصف القطر لزيادة مقارنة بشكل الأدوات.

أ. زاوية سبرينجباك (\(\Delta \alpha\))

الفرق بين زاوية القالب (\(\alpha_d\)) وزاوية الجزء الأخير (\(\alpha_p\)) هي زاوية الربيع (\(\Delta \alpha\)):

ب. نسبة سبرينجباك (\(S_R\))

المقياس الشائع هو نسبة Springback, \(K\), وهي نسبة نصف القطر النهائي (\(R_f\)) إلى نصف القطر الأولي (\(R_i\)):

لتصميم ناجح, نصف قطر الأدوات (\(ص_{\نص{أداة}}\)) يجب أن يكون **مفرط الانحناء** إلى نصف قطر أصغر (\(ص_{\نص{أداة}} < ص_{\نص{أخير}}\)) للتعويض.

2. النماذج النظرية للتنبؤ

يتناسب حجم الارتداد بشكل مباشر مع معامل المرونة (\(E\)) وقوة الخضوع (\(\sigma_y\)), ويتناسب عكسيا مع سمك المادة (\(t\)) ونصف قطر الانحناء (\(R\)).

أ. نظرية الانحناء البسيطة (معادلة مبسطة)

لمادة عازمة على نصف قطرها \(R\) وسمك \(t\), العلاقة المبسطة للتغير في الانحناء (\(\Delta \kappa = \frac{1}{ر_ف} – \فارك{1}{ص_{\نص{أداة}}}\)) غالبًا ما يتم تقريبه بواسطة:

تسلط هذه المعادلة الضوء على ** قوة إنتاجية أعلى (\(\sigma_y\)) يؤدي إلى زيادة الربيع بشكل ملحوظ ** (يتناسب مع \(\sigma_y^2\)), ولهذا السبب يمثل نظام HSS تحديًا كبيرًا. كلما زادت قوة الفولاذ (على سبيل المثال, AHSS, دى بى ستيل), كلما زادت الطاقة المرنة المتبقية.

ب. تأثير خصائص المواد

معلمات الإدخال الرئيسية للتنبؤ بـ Springback هي:

1. قوة العائد (\(\sigma_y\)) وقوة الشد في نهاية المطاف (UTS): HSS لديه أعلى من ذلك بكثير \(\sigma_y\), زيادة حجم Springback بشكل كبير.
2. معامل مرن (\(E\)): بالنسبة لمعظم الفولاذ, \(E\) ثابت نسبيا (تقريبا. \(200 \نص{ المعدل التراكمي}\)), لكنه يؤثر على الصلابة الشاملة.
3. سلالة تصلب الأس (\(n\)): تؤثر كمية تصلب العمل التي تحدث أثناء التشكيل على الفعالية \(\sigma_y\) في التمريرات اللاحقة, تعقيد الحساب.

3. استراتيجيات التعويض في تصميم الأدوات (الإفراط في الانحناء)

يتم تحقيق التعويض من خلال تصميم ملف تعريف الأدوات (نمط الزهرة)** لتكون مختلفة قليلاً عن ملف تعريف الجزء النهائي المطلوب.

أ. الانحناء المباشر

هذه هي التقنية الأكثر شيوعًا. في التمريرة النهائية, زاوية اللفات (\(\ألفا_{\نص{لفافة}}\)) مصنوعة أصغر من الزاوية المستهدفة (\(\ألفا_{\نص{هدف}}\)) بمقدار يساوي زاوية الارتداد المتوقعة (\(\Delta \alpha\)):

من أجل إتش إس إس, هذه الكمية الزائدة من الانحناء أكبر بكثير من الفولاذ الطري, يتطلب أحيانًا إغلاق فجوات اللفة بشكل أكثر إحكامًا من سمك المادة للحث على المزيد من التشوه البلاستيكي.

ب. الانحناء التوتر (تمتد)

إن تطبيق **التوتر الطولي** المتحكم فيه على الشريط أثناء عملية التشكيل يمكن أن يقلل بشكل كبير من الارتداد الربيعي. يؤدي التوتر إلى إزاحة المحور المحايد للانحناء نحو الجزء الداخلي من نصف قطر الانحناء, إجبار المزيد من المقطع العرضي للمادة على منطقة إجهاد الشد البلاستيكي وتقليل محتوى الإجهاد المرن. ويتم تحقيق ذلك عادة باستخدام:

• رولز الانهيار: في المدرجات المبكرة, يتم ضبط الفجوة بين اللفات لتمديد الشبكة المركزية قليلاً.
• التحكم في فك اللفة/التغذية: يمكن تنظيم التوتر الخلفي على جهاز التفكيك بدقة.

4. طريقة العناصر المحدودة (فيم) محاكاة

لمحات HSS المعقدة (مثل مدادات C/Z, التزيين, أو عوارض السيارات), النماذج النظرية غير كافية بسبب التأثيرات التراكمية متعددة التمريرات وحالات الإجهاد المعقدة ثلاثية الأبعاد. طريقة العناصر المحدودة (فيم) المحاكاة إلزامية.

تتضمن عملية FEM:

1. الربط: ينقسم الشريط المعدني إلى آلاف العناصر الصغيرة.
2. النمذجة: ملفات التعريف لفة, خصائص المواد (بما في ذلك تباين ومنحنى تصلب), ويتم إدخال معاملات الاحتكاك.
3. محاكاة: تتم محاكاة الحركة التقدمية للشريط عبر المدرجات, تتبع تاريخ الإجهاد والانفعال لكل عنصر.
4. التفريغ / حساب Springback: بعد التمريرة النهائية, تتم إزالة أحمال التشكيل المحاكاة, ويقوم البرنامج بحساب الاسترداد المرن للنموذج للتنبؤ بالشكل النهائي للملف بدقة عالية.
5. التكرار: يقوم مصمم اللفة بعد ذلك بتعديل هندسة اللفة (زاوية الانحناء الزائد ونصف القطر) في البرنامج حتى يتطابق الشكل النهائي المحاكى مع المواصفات المستهدفة, وهي عملية يمكن أن تتضمن العشرات من التكرارات قبل قطع الأدوات المادية.

في ملخص, التعويض عن Springback, وخاصة في تشكيل لفة HSS, يتطور من المبادئ النظرية البسيطة إلى الميكانيكا الحسابية المتقدمة (فيم) وتصميم الأدوات المكررة (الإفراط في الانحناء والانحناء التوتر) للتأكد من أن المنتج النهائي يلبي تفاوتات الأبعاد الضيقة المطلوبة.