Rulo şekillendirme takımlarının tasarımında geri esneme etkisi nasıl tahmin edilir ve telafi edilir?, özellikle Yüksek Mukavemetli Çelik için (HSS) profiller?

2. Çeyrek: Rulo şekillendirme takımlarının tasarımında geri esneme etkisi nasıl tahmin edilir ve telafi edilir?, özellikle Yüksek Mukavemetli Çelik için (HSS) profiller?

The geri yaylanma etkisi—bir malzemenin plastik olarak deforme olduktan sonra elastik olarak geri kazanılması — rulo şekillendirme tasarımındaki en büyük teknik zorluktur, özellikle işlem yaparken Yüksek Mukavemetli Çelik (HSS). Tahmin ve telafi teorik modellerin bir kombinasyonuna dayanır, ampirik veriler, ve gelişmiş sayısal simülasyon teknikleri.

1. Geri Yaylanmanın Fiziği

Geri esneme meydana gelir çünkü bükme işlemi sırasında uygulanan gerilimin tamamı kalıcı etki yaratmaz. (plastik) deformasyon; gerilimin bir kısmı malzemede kalır artık elastik gerinim. Malzeme rulo standından çıktığında, şekillendirme yükü kaldırılır, ve depolanan bu elastik enerji serbest bırakılır, parçanın son bükülme açısının açılmasına neden olur (arttırmak) ve takımın şekline kıyasla yarıçapın artması.

A. Geri Yaylanma Açısı (\(\Delta \alpha\))

Kalıp açısı arasındaki fark (\(\alpha_d\)) ve son parça açısı (\(\alpha_p\)) geri yaylanma açısıdır (\(\Delta \alpha\)):

\Delta \alpha = \alpha_p – \alpha_d

B. Geri Yayılma Oranı (\(S_R\))

Yaygın bir ölçü geri esneme oranıdır, \(K\), bu son yarıçapın oranıdır (\(R_f\)) başlangıç yarıçapına (\(R_i\)):

K = \frac{R_f}{R_i}

Başarılı bir tasarım için, takım yarıçapı (\(R_{\metin{alet}}\)) daha küçük bir yarıçapa kadar **aşırı bükülmüş** olmalıdır (\(R_{\metin{alet}} < R_{\metin{son}}\)) telafi etmek.

2. Tahmin İçin Teorik Modeller

Geri esnemenin büyüklüğü elastik modül ile doğru orantılıdır (\(E\)) ve akma gücü (\(\sigma_y\)), ve malzeme kalınlığı ile ters orantılıdır (\(t\)) ve bükülme yarıçapı (\(R\)).

A. Basit Eğilme Teorisi (Basitleştirilmiş Denklem)

Bir yarıçap üzerinde bükülmüş bir malzeme için \(R\) ve kalınlık \(t\), eğrilikteki değişiklik için basitleştirilmiş ilişki (\(\Delta \kappa = \frac{1}{R_f} – \frak{1}{R_{\metin{alet}}}\)) genellikle şu şekilde tahmin edilir::

\Delta \kappa \propto \frac{4 \sigma_y^2}{E t} \sol( \frak{1}{R_{\metin{alet}}} \Sağ)^2

Bu denklem **daha yüksek akma dayanımının olduğunu vurgular (\(\sigma_y\)) önemli ölçüde daha fazla geri yaylanma sağlar** (orantılı \(\sigma_y^2\)), bu nedenle HSS büyük bir zorluk teşkil ediyor. Çeliğin mukavemeti ne kadar yüksek olursa (örneğin, AHSS, DP Çelik), artık elastik enerji ne kadar büyük olursa.

B. Malzeme Özelliklerinin Etkisi

Geri yaylanma tahmini için temel girdi parametreleri şunlardır::

Akma Dayanımı (\(\sigma_y\)) ve Üstün Çekme Dayanımı (ÜTS): HSS çok daha yüksek \(\sigma_y\), geri esnemenin büyüklüğünü önemli ölçüde arttırmak.
Elastik Modül (\(E\)): Çoğu çelik için, \(E\) nispeten sabittir (yaklaşık. \(200 \metin{ not ortalaması}\)), ancak genel sertliği etkiler.
Gerinim Sertleşmesi Üssü (\(n\)): Şekillendirme sırasında meydana gelen iş pekleşmesi miktarı efektif çalışmayı etkiler. \(\sigma_y\) sonraki geçişlerde, hesaplamayı zorlaştırmak.

3. Takım Tasarımında Ücretlendirme Stratejileri (Aşırı bükülme)

**Takım profili tasarlanarak telafi sağlanır (çiçek deseni)** İstenilen nihai parça profilinden biraz farklı olacak.

A. Doğrudan Aşırı Bükme

Bu en yaygın tekniktir. Son geçişte, ruloların açısı (\(\alfa_{\metin{rulo}}\)) hedef açıdan daha küçük yapılır (\(\alfa_{\metin{hedef}}\)) tahmin edilen geri esneme açısına eşit bir miktarda (\(\Delta \alpha\)):

\alfa_{\metin{rulo}} = \alpha_{\metin{hedef}} – \Delta \alpha

HSS için, bu aşırı bükülme miktarı yumuşak çeliğe göre önemli ölçüde daha fazladır, Bazen daha fazla plastik deformasyona neden olmak için rulo aralıklarının malzeme kalınlığından daha sıkı kapatılması gerekir.

B. Gerilim Bükme (Esneme)

Şekillendirme işlemi sırasında şeride kontrollü **boyuna gerilim** uygulamak geri esnemeyi önemli ölçüde azaltabilir. Gerilim, bükülmenin nötr eksenini bükülme yarıçapının iç kısmına doğru kaydırır, malzeme kesitinin daha fazlasını plastik çekme gerinim bölgesine zorlamak ve elastik gerinim içeriğini azaltmak. Bu genellikle kullanılarak elde edilir:

Arıza Ruloları: Erken tribünlerde, rulolar arasındaki boşluk, ortadaki ağı hafifçe gerecek şekilde ayarlanır.
Kontrollü Çözme/Besleme: Açıcıdaki arka gerilim hassas bir şekilde ayarlanabilir.

4. Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) Simülasyon

Karmaşık HSS profilleri için (C/Z aşıkları gibi, Zemin kaplaması, veya Otomotiv kirişleri), Teorik modeller, çok geçişli kümülatif etkiler ve karmaşık üç boyutlu gerilim durumları nedeniyle yetersizdir. Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) simülasyon zorunludur.

FEM süreci şunları içerir::

Meshleme: Metal şerit binlerce küçük parçaya bölünmüştür.
Modelleme: Rulo profilleri, malzeme özellikleri (anizotropi ve sertleşme eğrisi dahil), ve sürtünme katsayıları girilir.
Simülasyon: Şeridin tribünler boyunca ilerleyici hareketi simüle edildi, Her elemanın gerilim ve gerinim geçmişini izleme.
Boşaltma/Geri Yaylanma Hesaplaması: Son geçişten sonra, simüle edilmiş şekillendirme yükleri kaldırılır, ve yazılım, nihai profil şeklini yüksek doğrulukla tahmin etmek için modelin elastik toparlanmasını hesaplar.
Yineleme: Rulo tasarımcısı daha sonra rulo geometrisini değiştirir (aşırı bükülme açısı ve yarıçapı) simüle edilen son şekil hedef özelliklerle eşleşene kadar yazılımda, fiziksel takım kesilmeden önce düzinelerce yinelemeyi içerebilen bir süreç.

Özetle, geri yaylanma telafisi, özellikle HSS rulo şekillendirmede, basit teorik prensiplerden ileri hesaplamalı mekaniklere doğru evrilir (FEM) ve geliştirilmiş takım tasarımı (aşırı bükme ve gerilim bükme) Nihai ürünün gerekli sıkı boyut toleranslarını karşıladığından emin olmak.