材料沖壓性能試驗(yàn)

-.z.材料沖壓性能試驗(yàn)方法一前言板料沖壓性能是指板料對(duì)沖壓加工方法的適應(yīng)能力，如便于加工，容易得到高質(zhì)量和高精度的沖壓件，生產(chǎn)效率高，模具消耗低，不易產(chǎn)生廢品等。板材的沖壓性能的試驗(yàn)方法很多，概括起來分為直接試驗(yàn)與間接試驗(yàn)兩類。見圖1-1。直接試驗(yàn)中板材的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況與真實(shí)沖壓時(shí)根本一樣，所得結(jié)果也比擬準(zhǔn)確；而間接試驗(yàn)時(shí)板材的受力情況與變形特點(diǎn)與實(shí)際沖壓時(shí)有一定的差異。所以，所得結(jié)果也只能間接的反映材料的沖壓性能，有時(shí)侯還要借助于一定的分析方法才能做到。本文只介紹拉伸試驗(yàn)的試驗(yàn)方法．圖1-1沖壓性能試驗(yàn)方法二拉伸試驗(yàn)試樣標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)是評(píng)價(jià)板材的根本力學(xué)性能的主要試驗(yàn)方法。由于簡(jiǎn)單易行，所以是目前普遍采用的一種方法。拉伸試驗(yàn)是利用圖2-1(a)所示尺寸符合要求的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在拉伸機(jī)上進(jìn)展。利用拉伸力行程測(cè)試與記錄裝置，得到圖2-1(b)所示的拉伸曲線，經(jīng)過必要的處理與計(jì)算，即可得到與成形性能有關(guān)的拉伸試驗(yàn)值：、、、、、、、、等值。(a)(b)圖2-1拉伸試樣與拉伸曲線拉伸試樣(b)拉伸曲線1常規(guī)拉伸試樣(圖2-1(a))常規(guī)拉伸試樣又分為比例試樣和非比例試樣兩種。比例試樣標(biāo)距按下式計(jì)算式中-----原始截面積；-----系數(shù)，當(dāng)時(shí)，為短比例試樣；當(dāng)時(shí)，為長比例試樣。非比例試樣標(biāo)距與原始截面積無一定關(guān)系。兩種試樣的標(biāo)距應(yīng)不小于，試樣寬度通常為10、15、20、30(mm)等。試樣的寬度加工精度為：10、15時(shí)，偏差為，在范圍內(nèi)最大與最小寬度之差不得大于；20、30時(shí)，偏差為，在范圍內(nèi)最大與最小寬度之差不得大于。2帶小孔拉伸試樣為了評(píng)價(jià)非金屬夾雜物引起的材料塑性降低特性及材料對(duì)裂縫的敏感性，常采用帶小孔拉伸試樣(圖2-2(a))。3帶圓弧切口的拉伸試樣在研究平面應(yīng)變下材料的拉伸特性時(shí)，采用帶圓弧切口的拉伸試樣。(a)(b)圖2-2帶有小孔及切口的拉伸試樣帶有小孔的拉伸試樣；(b)帶有切口的拉伸試樣應(yīng)當(dāng)指出,拉伸試樣的尺寸和尺寸精度對(duì)所得到的試驗(yàn)結(jié)果有不可無視的影響,試驗(yàn)中應(yīng)予以充分重視．在拉伸試驗(yàn)時(shí)，利用測(cè)量裝置測(cè)量拉伸力與拉伸行程(試樣伸長值)，可以在與坐標(biāo)系中得到拉伸力隨伸長值而變化的曲線曲線，稱為拉伸曲線．如果用拉伸試樣的原始斷面積去除拉伸力，即可得到拉伸過程中的工程應(yīng)力．同時(shí)，把試樣的伸長值換算成相對(duì)伸長率，即可在與坐標(biāo)系里得到工程應(yīng)力與相對(duì)伸長率表示的曲線(圖2-1(b))．拉伸試驗(yàn)值拉伸試驗(yàn)值與沖壓成形性能有密切的關(guān)系。利用板材的單向拉伸試驗(yàn)可以得到與板材沖壓性能密切相關(guān)的試驗(yàn)值，這里僅對(duì)其中較為重要的拉伸試驗(yàn)值做一個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)如下．1稱為屈服強(qiáng)度，．當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間到達(dá)塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)．如果板材拉伸曲線不具有明顯的屈服點(diǎn)，可以取剩余應(yīng)變0.002時(shí)的工程應(yīng)力．屈服強(qiáng)度一般與拉伸類成形性能成反比關(guān)系．2稱為抗拉強(qiáng)度，．在拉伸過程中，當(dāng)拉伸力到達(dá)最大時(shí)，試樣的拉伸變形由均勻變形階段進(jìn)入局部變形階段對(duì)應(yīng)的應(yīng)力點(diǎn)．這時(shí)，板材發(fā)生塑性拉伸失穩(wěn)，出現(xiàn)頸縮，進(jìn)一步發(fā)生斷裂．3稱為屈強(qiáng)比。較小的屈強(qiáng)比幾乎對(duì)所有的沖壓成形都是有利的。小的屈強(qiáng)比，對(duì)壓縮類成形工藝是有利的，拉伸時(shí)，如果板材的屈服點(diǎn)低，則變形的切向應(yīng)力較小，材料的起皺趨勢(shì)也小；對(duì)于伸長類的成形工藝中，成形所必須的拉力與毛坯破壞時(shí)的拉斷力之差較大，所以成形工藝的穩(wěn)定性高，不容易出廢品。4與叫做均勻延伸率，是在拉伸試驗(yàn)中開場(chǎng)產(chǎn)生局部集中變形的延伸率。叫做斷裂延伸率，是在拉伸試驗(yàn)中試樣破壞時(shí)的延伸率。一般情況下，沖壓成形都在板材的均勻變形范圍內(nèi)進(jìn)展。表示板材產(chǎn)生均勻的或穩(wěn)定的塑性變形的能力，它直接決定板材在伸長類變形中的沖壓性能。5硬化指數(shù)硬化指數(shù)，它表示在塑性變形中材料的硬化強(qiáng)度；它是評(píng)定板材沖壓性能(成形極限、變形均勻性等)的重要指標(biāo)。值較大時(shí)，冷變形過程中，材料的變形抗力隨變形的進(jìn)展而增長也較大，這說明材料變形區(qū)內(nèi)各局部的變形程度趨于均勻,致使總的變形程度增大，塑性變形穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)局部的集中變形和破壞．目前普遍采用根據(jù)拉伸試驗(yàn)所得到的拉伸曲線來求值。利用在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下為一直線為前提，在拉伸均勻變形范圍內(nèi)，取至少五個(gè)根本點(diǎn)(通常取，范圍以內(nèi)的點(diǎn))，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中計(jì)算出值。具體方法如下：式中：――參加回歸計(jì)算的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的對(duì)數(shù)；――；――．考慮到板材的方向性，一般按板材纖維的三個(gè)方向制取試件，進(jìn)展拉伸試驗(yàn)，最后按此三個(gè)方向的值再取平均值，即如果想更詳細(xì)了解金屬薄板拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)的試驗(yàn)方法可參看國家標(biāo)準(zhǔn)．6板厚方向性系數(shù)板厚方向性系數(shù)是板材拉伸試驗(yàn)中試樣寬度應(yīng)變與厚度應(yīng)變之比，即式中、與、分別是變形前后試樣的寬度與厚度。值的大小，說明板材在受單向拉應(yīng)力作用下，平面方向和厚向方向的變形難易程度的比擬。值大時(shí)，說明板材在厚度方向上的變形比擬困難，比板平面方向上的變形?。辶系闹悼梢杂美煸囼?yàn)的方法測(cè)定。一般資料中規(guī)定值應(yīng)取相對(duì)延伸率為15%-20%時(shí)的測(cè)量結(jié)果。根據(jù)體積不變?cè)?，測(cè)得的、、、按下式計(jì)算值．即或者由于板材都是經(jīng)過軋制的，所以不同方向上的值也不一樣。為了統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)方法，便于使用，常采用下式計(jì)算板厚方向性系數(shù)的平均值：式中、、分別表示板材縱向、方向和橫向的板厚方向性系數(shù)。如果想更詳細(xì)了解金屬薄板板厚方向性系數(shù)的試驗(yàn)方法可參看國家標(biāo)準(zhǔn)．7板平面方向性板平面方向性主要表現(xiàn)為機(jī)械性能在板平面內(nèi)不同方向的差異，但是在表示板材機(jī)械性能的各個(gè)指標(biāo)中，板厚方向性系數(shù)對(duì)沖壓性能的影響比擬明顯，所以在沖壓生產(chǎn)中都用來表示板平面方向性的大小。是板平面內(nèi)不同方向上板厚方向性系數(shù)值的差值，其值為8值值稱為材料寬度頸縮率，可用下式求得式中―――拉伸試樣原始寬度；―――試樣拉斷后，斷裂處的最小寬度．寬度頸縮率值與值有如圖2-3所示的關(guān)系．值與拉伸性能有著較強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系．圖2-3寬度頸縮率值與值關(guān)系三模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)針對(duì)不同的成形工藝采用不同的試驗(yàn)方法．試驗(yàn)中，試樣中的應(yīng)力狀態(tài)及變形特點(diǎn)與相應(yīng)的沖壓工藝根本一致，因此試驗(yàn)結(jié)果可直接反