钢材弯曲变形过程及特点

一、钢材弯曲变形过程及特点

弯曲成型加工所用的材料通常为钢材等塑性材料，这些材料的变形过程及特点如下。

如图7－1所示，当材料上作用有外弯曲力矩M时，将发生弯曲变形。材料变形区内靠近曲率中心一侧(下称“内层”)的金属在外弯矩引起的压应力作用下被压缩，远离曲率中心一侧(下称“外层”)的金属在外弯矩引起的拉应力作用下被拉伸。在内层和外层之间存在着金属既不被伸长也不被缩短的中间层，称为中性层。

在材料弯曲过程的初始阶段，外弯矩的数值不大，材料内应力的数值小于材料的屈服极限，仅使材料发生弹性变形，见图7－1(a)。

当外弯矩的数值继续增大时，材料的曲率半径随之缩小，材料内应力的数值开始超过其屈服极限，材料变形区的内外表面首先由弹性变形状态过渡到塑性变形状态，以后塑性变形由内、外表面逐步地向中心扩展，见图7－1(b)。

材料发生塑性变形后，若继续增大外弯矩，待材料的弯曲半径小到一定程度，将因变形超过材料自身变形能力的限度，在材料受拉伸的外层表面，首先出现裂纹并向内伸展，致使材料发生断裂破坏。见图7－1(c)。

图7－1　材料的弯曲变形过程

弯曲过程中，材料的横截面形状也要发生变化。例如板料弯曲时，将出现图7－2所示的两种变化情况。

在弯曲窄板(B≤2f)时，内层金属受到切向压缩后便向宽度方向流动，使内层宽度增加，而外层金属受到切向拉伸后，其不足便由宽度、厚度方向来补充，致使宽度变窄，因而整个横截面产生扇形畸变，见图7－2(a)。

宽板(B＞2f)弯曲时，由于宽度方向尺寸大，刚度大，金属在宽度方向流动困难，因而宽度方向无显著变形，横截面仍接近为一矩形，见图7－2(b)。

图7－2　板料弯曲时横截面的变形

此外，无论宽板、窄板，在变形区内，材料的厚度均有变薄的现象。