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走進(jìn)金屬材料|一文搞懂金屬板材成形性能試驗(yàn)

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-09-28 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時(shí)間:2020-10-30 熱度:

  

板材成形性能


  板材成形性能-簡(jiǎn)單講就是金屬薄板對(duì)于沖壓成形過(guò)程的適應(yīng)能力,我們所做的板材成形試驗(yàn)是一種金屬薄板的模擬成形試驗(yàn),它是從成形幾何條件與技術(shù)物理屬性的相似性出發(fā),對(duì)各種沖壓成形過(guò)程和工藝條件所設(shè)計(jì)的典型化試驗(yàn)。廣義的成形性能包括以下幾種:
  一、抗破裂性Fractureresistance:金屬薄板在沖壓成形過(guò)程中抵抗破裂的能力,或稱狹義的成形性能。
  二、脹形性能Stretchability:脹形成形時(shí),金屬薄板在雙向拉應(yīng)力作用下抵抗其厚度減薄而引起的局部頸縮或破裂的能力,見(jiàn)圖1-1。

  圖1-1脹形性能

圖1-2拉深性能

  三、拉深性能Drawability:拉深成形時(shí),在凸緣主變形區(qū)不起皺的條件下,金屬薄板在凸模圓角附近抵抗破裂的能力,見(jiàn)圖1-2。
  四、擴(kuò)孔(內(nèi)孔翻邊)性能Holeexpandability(Stretchingflagability):擴(kuò)孔(內(nèi)孔翻邊)成形過(guò)程中,金屬薄板抵抗因孔緣(豎緣)局部伸長(zhǎng)變形過(guò)大而發(fā)生孔緣(豎緣)開(kāi)裂的能力,見(jiàn)圖1-3、1-4。

  圖1-3擴(kuò)孔與孔緣開(kāi)裂(GB/T15825.1-2008)

  圖1-4內(nèi)孔翻邊與豎緣開(kāi)裂(GB/T15825.1-2008)

  五、彎曲性能Bendability:彎曲成形時(shí),金屬薄板抵抗變形區(qū)外層拉應(yīng)力引起破裂的能力。
  六、復(fù)合成形性能Combiningformability:金屬薄板在兩種或兩種以上基本沖壓成形方式作用下抵抗破裂的能力,如金屬薄板在“拉深+脹形”復(fù)合成形方式下抵抗破裂的能力。
  七、貼模性Fittingbehavior:金屬薄板在沖壓成形加載過(guò)程中獲得模具形狀和尺寸且不產(chǎn)生皺紋等板面幾何缺陷的能力。
  八、定形性Shapefixability:沖壓成形制件脫模后抵抗回彈,保持其在模內(nèi)既得形狀和尺寸的能力。
  

板材成形試驗(yàn)


  一、常見(jiàn)板材成形試驗(yàn)指標(biāo):
  1、脹形性能指標(biāo):杯突值IE
  2、拉深性能指標(biāo):*限拉深比LDR或載荷*限拉深比LDR(T)
  3、擴(kuò)孔性能指標(biāo):*限擴(kuò)孔率λ
  4、彎曲性能指標(biāo):*小相對(duì)彎曲半徑Rmin/t
  5、“拉深+脹形”復(fù)合成形性能指標(biāo):錐杯值CCV
  6、面內(nèi)變形均勻率指標(biāo):凸耳率Ze
  7、貼模性指標(biāo):方板對(duì)角拉伸試驗(yàn)皺高
  8、定形性指標(biāo):張拉回彈值
  由于設(shè)計(jì)模擬成形試驗(yàn)的技術(shù)目標(biāo)和技術(shù)方法不同,或因國(guó)家和地區(qū)技術(shù)差異,除了上述主流性質(zhì)的模擬成形性能指標(biāo)之外,歷史傳承下來(lái)的模擬成形性能指標(biāo)及其相應(yīng)的試驗(yàn)方法還具有多種不同的形式,見(jiàn)本節(jié)第二部分。
  二、國(guó)際上流行的模擬成形性能試驗(yàn)匯總:見(jiàn)圖1-5

  圖1-5模擬成形性能試驗(yàn)方法(GB/T15825.1-2008)

  三、成形*限圖與成形*限曲線
  評(píng)定、估測(cè)金屬薄板局部成形性能,或分析解決沖壓成形破裂問(wèn)題時(shí),可使用金屬薄板的成形*限圖(FormingLimitDiagram,簡(jiǎn)稱FLD)或成形*限曲線(FormingLimitCurve,簡(jiǎn)稱FLC)。FLD能夠分辨某個(gè)應(yīng)變值對(duì)于某種材料來(lái)說(shuō)是安全的還是破裂的,從安全點(diǎn)到破裂點(diǎn)的界限定義為FLC。
  所謂的FLD(或FLC)就是由不同應(yīng)變路徑下的局部失穩(wěn)*限應(yīng)變e1和e2(工程應(yīng)變)或ε1和ε2(真實(shí)應(yīng)變)構(gòu)成的曲線或條帶形區(qū)域,如圖1-6所示。FLC將整個(gè)圖形分成三部分:安全區(qū)、破裂區(qū)和臨界區(qū)。

  圖1-6成形*限圖

  FLD是在板料沖壓成形性能發(fā)展過(guò)程中的較新成果,F(xiàn)LD的提出,為定性和定量研究板料的局部成形性能建立了基礎(chǔ)。成形*限圖具有如下一些用途:
  l測(cè)定和評(píng)價(jià)原材料的成形性能。板料FLD的位置高,表示材料抗破裂的成形*限值大,板料的成形性能好;
  l分析危險(xiǎn)點(diǎn)的位置和破裂產(chǎn)生的原因,為改進(jìn)工藝和修模指明方向。將復(fù)雜形狀零件局部應(yīng)變狀態(tài)圖與板料成形*限圖進(jìn)行對(duì)照,即可發(fā)現(xiàn)在成形加工時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)的位置和破裂產(chǎn)生的原因,為改進(jìn)工藝和修模提供了依據(jù);
  l進(jìn)行產(chǎn)品的*限造型設(shè)計(jì),保證大批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
  

板材成形試驗(yàn)設(shè)備


  板材成形試驗(yàn)機(jī)是一種專門(mén)用于測(cè)試金屬板材成形性能的設(shè)備,是控制板料軋制質(zhì)量,合理選用沖壓板料的重要工具。
  目前國(guó)際上比較流行的綜合板材成形試驗(yàn)設(shè)備廠家主要有德國(guó)的Erichsen、Zwick,中國(guó)的北航等,其產(chǎn)品通過(guò)搭配不同模具,可用于各種金屬板材成形性能的試驗(yàn),另外,還有許多廠家生產(chǎn)了具有單一功能的杯突試驗(yàn)機(jī)等。
  一、板材成形試驗(yàn)機(jī)功能描述及技術(shù)特點(diǎn)(以德國(guó)Zwick/Roell公司生產(chǎn)的BUP600型板材成形試驗(yàn)機(jī)為例)
  1、本試驗(yàn)機(jī)主要測(cè)試金屬薄板的成形性能,主要配置可滿足包括杯突、拉深、擴(kuò)孔、錐杯、凸耳、液壓脹形試驗(yàn)、以及FLC的測(cè)定;
  2、整個(gè)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制,采用PLC可編程控制技術(shù),結(jié)合靈敏的裂縫探測(cè)系統(tǒng),能夠有效避免成形過(guò)程中的過(guò)沖現(xiàn)象;
  3、內(nèi)置三套獨(dú)立的液壓活塞泵控制系統(tǒng),分別控制沖壓力、壓邊力、脫模力,力值控制精度遠(yuǎn)高于非獨(dú)立式系統(tǒng);
  4、液壓自動(dòng)開(kāi)合模具系統(tǒng)采用人性化設(shè)計(jì);
  5、在成形測(cè)試過(guò)程中,可在任意時(shí)刻進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)控制模式的切換;操作人員可在試驗(yàn)的任意階段將測(cè)試暫停,以便進(jìn)行更好的觀察;同時(shí)還可在再次繼續(xù)試驗(yàn)時(shí),變更成形的速度,從而便于研究杯突測(cè)試等在不同速度下的板材流動(dòng)性;
  6、含自動(dòng)裂紋探測(cè)裝置,檢測(cè)到裂紋,或到達(dá)*大行程,活塞自動(dòng)回復(fù),停止測(cè)試;
  7、借鑒并引入拉力試驗(yàn)機(jī)的TestControl控制系統(tǒng),采用CANBUS總線技術(shù)和VXWorks內(nèi)置式系統(tǒng),能夠?qū)_壓力、壓邊力以及位移更準(zhǔn)確的控制、更穩(wěn)定的性能和更快捷的錯(cuò)誤診斷及維護(hù);
  8、試驗(yàn)機(jī)與PC相連,可通過(guò)選擇PC或者試驗(yàn)機(jī)上的液晶顯示系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行測(cè)試,液晶顯示系統(tǒng)還可脫離PC獨(dú)立工作和存儲(chǔ)數(shù)據(jù),從而確保測(cè)試工作的連續(xù)性;
  9、試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行于TestXpert軟件的基礎(chǔ)平臺(tái)之上,該軟件功能強(qiáng)大,可以記錄、顯示從試驗(yàn)開(kāi)始到結(jié)束完整的試驗(yàn)力/壓邊力/位移曲線,便于后續(xù)分析;
  10、該試驗(yàn)機(jī)具有*高的可擴(kuò)展性,通過(guò)更換不同系列模具,可在一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上完成不同測(cè)試;
  11、主要技術(shù)參數(shù):
  沖壓力范圍及精度:0~600kN,0.01kN;
  壓邊力范圍及精度:0~600kN,0.01kN;
  凸模*大行程及位移顯示精度:0~120mm,0.01mm;
  *大深沖速度及速度顯示精度:1000mm/min,0.01mm/s;
  板材*大寬度:260mm;
  二、光學(xué)在線應(yīng)變分析系統(tǒng)
  該系統(tǒng)以位置相關(guān)性為原理,利用專用的三維立體影像采集模塊,可對(duì)板材成形全過(guò)程進(jìn)行全方位跟蹤拍攝,再加上系統(tǒng)內(nèi)置的專用的分析軟件ARAMIS,可對(duì)成形過(guò)程中的應(yīng)變值進(jìn)行分析,提高了試驗(yàn)效率及精確性。
  百檢網(wǎng)小編結(jié)語(yǔ):金屬板材的成型性能測(cè)試廣泛應(yīng)用于沖壓、汽車、輕工甚至航空航天工業(yè)等領(lǐng)域,掌握該測(cè)試并結(jié)合常規(guī)的金屬材料性能參數(shù)可以準(zhǔn)確地為仿真模擬、成型加工過(guò)程等提供詳細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。


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