斜剪切主要用于对板材的剪切。根据B.B诺萨利公式:
- ~( e/ @( Z, Z* K E P=P1+P2+P3 (2)
|& Q3 c+ x7 [3 e9 m 式中P1——纯剪切力;
3 a1 T8 u) c$ Y+ `. s P2——轧件被剪掉部分的弯曲力;7 G' h) p! c% x1 A8 U
P3——钢板在剪切区域内的弯曲力[1]。7 q: @( _- ?- h/ T" x; r/ z6 Y, j- R$ }
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:
7 f$ [1 t2 m* z7 V P=P1=h2/tanα∫τdε (3)
( V% e' Y8 a e1 N 式中h ——轧件的高度;
6 ?; X" z3 T1 g; f α——刀刃倾斜的角度;
2 J$ {! Q+ M' W9 u ε——轧件的相对切入深度[1]。 v: w; S* D; ?4 j0 i
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。( c6 i2 U! G3 a* w4 m8 C" ~
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。) X* r6 X& v) d$ H: ^) h
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
( }9 Y, g8 F n5 j) I. L, P 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。
g1 y/ ^. ^9 }8 h% y5 W: T (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。 |