材料弯曲对截面面积影响不大，使用夹具实现弯曲

一、知识点分析

将平直的板料、条料或管子等，利用一定的手段使其弯曲成所需要的形状的加工方法，称为弯曲。弯曲使材料产生塑性变形，因此只有塑性好的材料才能进行弯曲。弯曲后外层材料伸长，内层材料缩短，中间一层材料长度不变，称为中性层。弯曲部分材料虽然产生拉伸和压缩，使其弯曲处的截面形状略有变化，但其截面积保持不变，如图4-14所示。

图4-14 钢板弯曲情况

弯曲时，材料变形的程度取决于弯曲半径的大小，在相同条件下，弯曲半径越小，外层材料变形越大，也就越容易出现拉裂或压裂的现象。因此，必须限制材料的弯曲半径，一般由实验确定。通常材料的弯曲半径应大于两倍的材料厚度（该半径称为临界半径），否则，应进行两次或多次弯曲，并在其间进行退火处理。

弯曲的方法有冷弯和热弯两种。在常温下进行的弯曲称为冷弯；当弯曲材料厚度大于5mm或直径较大的棒料和管料工件，需要将工件加热后再进行弯曲，这种方法称为热弯。弯曲变形虽然是塑性变形，但也避免不了弹性变形的存在。因此，弯曲过程中应多弯些，避免材料因弹性变形回弹而达不到尺寸要求。

二、工具的认识

常用的弯曲工具有锤子、木棒、木块、台虎钳、专用夹具和专用弯曲工具等。

三、能力掌握

1.弯曲前毛坯料长度的计算

工件进行弯曲前，要做好毛坯料长度的计算。毛坯料长度过长，会导致工件弯曲后因尺寸过大而造成材料的浪费；毛坯料长度过短，会使工件弯曲后尺寸不足。实践证明，毛坯料弯曲后只有中性层长度不变。因此，计算弯曲工件的毛坯长度时，可按中性层的长度进行计算。通常材料弯曲后，中性层的实际位置一般不在材料正中，而是偏向内层材料一边。因此，中性层的实际位置与材料的弯曲半径r和材料厚度t有关。

表4-1为中性层位置系数x₀的数值。从表中r/t的比值可知，当弯曲半径r≥16t时，中性层在材料中间（即中性层与几何中心层重合）。在一般情况下，为简化计算，当r/t≥8时，可取x₀=0.5进行计算。

表4-1 中性层位置系数x0

内边为圆弧时，制件的毛坯料长度等于直线部分长度（未变形部分）和圆弧中性层长度（弯曲部分）之和。弯形角及中性层的位置如图4-15所示。圆弧部分中性层长度，可按下式计算

L₀=π（r+x₀t）α/180°

式中 L₀——圆弧部分中性层长度（mm）；

r——工件的弯曲半径（mm）；

x₀——中性层位置系数；

t——材料厚度（mm）；

α——弯形角（°）。

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图4-15 弯形角及中性层的位置

内边为直角不带圆弧的毛坯料长度，可按弯曲前后毛坯体积不变的原理计算，一般采用经验公式，取r=0，按L₀=0.5t计算，如图4-16所示。

2.弯曲的方法

（1）板料弯曲 尺寸不大、形状不太复杂的板料进行厚度方向的弯曲时，可在台虎钳上进行。先在需要弯曲的地方划好线，然后夹在台虎钳上，使划线的位置和钳口平齐，在接近划线处进行锤击，如图4-17a、b所示。如果台虎钳钳口比工件短，可用角铁制作的专用夹具来夹持工件进行弯曲，如图4-17c所示。

板料进行宽度方向的弯曲时，通常是利用金属材料的延展性能，在弯曲处的外弯部分进行锤击，使材料向一个方向进行延展，从而达到弯曲的目的，如图4-18a所示。较窄的板料可在V形块或特制弯曲模上用锤击法使工件变形而弯曲，如图4-18b所示，还可在专用的弯曲工具上进行弯曲，如图4-18c所示。

（2）管子弯曲 管子直径在12mm以下时用冷弯方法；直径大于12mm釆用热弯方法。管子弯曲的最小弯曲半径必须是管子直径的4倍以上。管子直径在10mm以上时，为防止管子弯瘪，应在管内灌满干砂并使砂子灌得严实，两端用木塞塞紧，如图4-19所示。

图4-16 内边为直 角的制件

带有焊缝的管子弯曲时，焊缝必须放在中性层的位置上，以防止焊缝裂开，如图4-20所示。冷弯管子一般在弯管的专用工具上进行，其结构如图4-21所示。

图4-17 板料进行厚度方向的弯曲

a）用木锤锤击弯曲 b）用铁锤和木垫块锤击弯曲 c）用专用工具夹持弯曲

图4-18 板料进行宽度方向的弯曲

图4-19 管子弯曲的方法

图4-20 带有焊缝的管子弯曲

图4-21 冷弯管子的专用工具