斜剪切主要用于对板材的剪切。根据B.B诺萨利公式:9 Z& p/ o9 ?+ p' T
P=P1+P2+P3 (2)/ Q6 Q9 l: p! o& c t1 M
式中P1——纯剪切力;. i0 H! [3 g |3 Z
P2——轧件被剪掉部分的弯曲力;4 E, f8 @$ o( M) {- }+ v6 ]1 j
P3——钢板在剪切区域内的弯曲力[1]。
9 `8 T0 l; P6 X7 u 对于棒材而言,它不是钢板的连续剪切,可忽略P2和P3两力的影响,采用下式:" }6 n7 [, e& F4 X( W9 z0 p3 n) ]
P=P1=h2/tanα∫τdε (3)
' |9 ], p" _4 E4 U" ^/ w0 C9 `2 D 式中h ——轧件的高度;' P3 C7 P0 s' p0 S- P* E6 K
α——刀刃倾斜的角度;
# G6 l3 G+ A& U7 h ε——轧件的相对切入深度[1]。3 H+ ~: O' {7 E/ C0 i7 X( |
在相同情况下,与平行刃剪切相比较,斜剪切在剪切过程中是从轧件的一边向另一边逐渐移动的剪切过程。即在剪切过程中的每一瞬间,剪刃剪断轧件断面长度只是轧件断面的一部分。因而,剪切力大大减小。如图1所示。
# l5 Q3 k9 a3 ~: |: k( b 对图1进行定性分析,可知斜剪切的剪切力远小于平行刃剪切的剪切力。如果确定斜剪切的倾斜角α,通过定量计算证明,斜剪切可以降低剪切载荷,从而提高剪断机的剪切能力。
7 u% A6 M+ N% g1 n2 n图1 斜剪切与平行刃剪切的对比 2.2 利用斜剪切消除成品棒材的剪切弯头
X5 {9 n3 i7 o" E 斜剪切的受力分析见图2。 图2 斜剪切的受力分析简图 (1)当剪断机剪切时,剪切抗力F沿斜刀刃法线方向向上,可分为水平方向分力Fx及垂直方向分力Fy两个分力。水平方向分力Fx使钢材紧密挤压在一起,限制了钢材垂直变形的自由度。
3 Q, @2 h0 p# x) {. X (2)平行刃剪切是在垂直方向剪切,所造成的成品剪切弯头是在垂直方向弯曲;斜剪切是倾斜剪切,垂直方向的分力Fy远小于平行刃剪切时的抗力F(Fy小于斜剪切剪切抗力F斜,而斜剪切的剪切抗力F斜小于平行刃剪切的剪切抗力F平)。因此,减少了垂直方向弯曲的载荷,降低了棒材的弯曲程度。 |