第十二章 金屬塑性成型性能試驗

1、成型性能凍結(jié)性能貼膜性能 間接試驗又稱基礎(chǔ)試驗，是使材料間接試驗又稱基礎(chǔ)試驗，是使材料進行單純的變形過程，通過測定各種與進行單純的變形過程，通過測定各種與材料成型性能相關(guān)的各種參數(shù)，把握其材料成型性能相關(guān)的各種參數(shù)，把握其物理意義，掌握強度及變形特性物理意義，掌握強度及變形特性。直接試驗間接試驗實際成型試驗?zāi)M成型試驗力學(xué)試驗金屬學(xué)試驗金屬成型性能試驗翻邊成型性能試驗板材拉伸試驗成型極限圖試驗彎曲成型性能試驗脹形成型性能試驗拉深成型性能試驗沖壓成型性能試驗方法板材對角拉伸試驗錐杯試驗硬度試驗1.1拉伸試驗原理拉伸試驗原理0FPss（1 1）屈服點）屈服點0maxFPb（2 2）抗拉強度）抗拉強

2、度bs（3 3）屈強比）屈強比n（5 5）硬化指數(shù)硬化指數(shù)（6 6）各項異性指數(shù)）各項異性指數(shù)0LuLu（4 4）均勻伸長率）均勻伸長率0ln0lnttbbtbr大多數(shù)金屬板材的硬化規(guī)律接近于冪函數(shù)的關(guān)系，大多數(shù)金屬板材的硬化規(guī)律接近于冪函數(shù)的關(guān)系，n n值值大的板材，在沖壓成型時加工硬化劇烈，大的板材，在沖壓成型時加工硬化劇烈， 變形抗力增變形抗力增加較快。拉伸試驗確定加較快。拉伸試驗確定n n值的方法很多，例如值的方法很多，例如 兩點法：計算出拉伸過程中某兩點的真實應(yīng)力兩點法：計算出拉伸過程中某兩點的真實應(yīng)力與應(yīng)與應(yīng)變變，則可利用公式，則可利用公式=Kn ，計算出，計算出n n與與K K的

3、數(shù)值。的數(shù)值。板厚方向性系數(shù)板厚方向性系數(shù)r r值是在拉伸過程中板材試樣的寬度值是在拉伸過程中板材試樣的寬度應(yīng)變應(yīng)變b與厚度應(yīng)變與厚度應(yīng)變l的比值。的比值。r值大時，表明板材在厚度方向上的變形比較困難，值大時，表明板材在厚度方向上的變形比較困難，比板平面方向上的變形小，在伸長類成型中，板材的比板平面方向上的變形小，在伸長類成型中，板材的變薄量小，有利于這類沖壓成型。但試驗與理論分析變薄量小，有利于這類沖壓成型。但試驗與理論分析都證明，當(dāng)板料的都證明，當(dāng)板料的r值較大時，它的拉深性能也好，板值較大時，它的拉深性能也好，板材的極限拉伸系數(shù)材的極限拉伸系數(shù)Mc更小。更小。由于板材的由于板材的r r值

4、常具有方向性，這時可以按平均值計值常具有方向性，這時可以按平均值計算：算：r r0 0、r r4545與與r r9090分別是與板材軋制方向成分別是與板材軋制方向成0、45與與90的方向上截取的拉伸試樣的測得的方向上截取的拉伸試樣的測得r r值。值。板平面方向型系數(shù)板平面方向型系數(shù)2245900rrrr測定試樣的屈服點測定試樣的屈服點s s、抗拉強度、抗拉強度b b、屈服、屈服比比s s/b b、均勻伸長率、均勻伸長率u u、硬化指數(shù)、硬化指數(shù)n n以及以及各向異性系數(shù)各向異性系數(shù)r r。觀察材料在拉伸試驗中的各種現(xiàn)象，并繪觀察材料在拉伸試驗中的各種現(xiàn)象，并繪出拉伸曲線和名義應(yīng)力拉伸曲線。出拉

5、伸曲線和名義應(yīng)力拉伸曲線。注意觀察端口形貌注意觀察端口形貌學(xué)習(xí)和掌握萬能材料試驗機的構(gòu)造和工作學(xué)習(xí)和掌握萬能材料試驗機的構(gòu)造和工作原理，以及其使用方法。原理，以及其使用方法。1.21.2板材沖壓性能拉伸試驗方法板材沖壓性能拉伸試驗方法試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康脑嚇邮菑拇囼灥陌宀纳辖厝?，加工按試樣是從待試驗的板材上截取，加工按GB2975GB2975標準，拉伸試驗的試樣長度按標準標準，拉伸試驗的試樣長度按標準（GB228GB2288787）確定，試樣的寬度，根據(jù)原材）確定，試樣的寬度，根據(jù)原材料的厚度采用料的厚度采用1010、1515、2020和和30mm30mm四種，寬度四種，寬度尺寸偏差不宜大于尺寸

6、偏差不宜大于0.020.02mmmm。拉力試驗機（機械式或液壓式）拉力試驗機（機械式或液壓式）游標卡尺和游標卡尺和X XY Y函數(shù)記錄儀函數(shù)記錄儀試驗試樣、試驗試樣、工具及設(shè)工具及設(shè)備備注明材料性能、取樣部位纖維方向、試驗注明材料性能、取樣部位纖維方向、試驗溫度規(guī)范、速度規(guī)范、試樣形狀、尺寸、試溫度規(guī)范、速度規(guī)范、試樣形狀、尺寸、試樣斷口形狀、試樣是否均勻變形。樣斷口形狀、試樣是否均勻變形。試驗結(jié)果的每一組數(shù)據(jù)，應(yīng)至少來自五個試驗結(jié)果的每一組數(shù)據(jù)，應(yīng)至少來自五個試樣，包括最大值、最小值和平均值。試樣，包括最大值、最小值和平均值。試驗報告可根據(jù)試驗內(nèi)容自行設(shè)計。試驗報告可根據(jù)試驗內(nèi)容自行設(shè)計。

7、試驗報告試驗報告及要求及要求試驗步驟試驗步驟原始尺寸測量：測量板寬原始尺寸測量：測量板寬W W0 0， 確定標距。確定標距。 根據(jù)試樣的負荷和變形水平，相應(yīng)地設(shè)定根據(jù)試樣的負荷和變形水平，相應(yīng)地設(shè)定試驗機的量程范圍試驗機的量程范圍快速（一般快速（一般50mm/min50mm/min）調(diào)節(jié)上下夾頭的距）調(diào)節(jié)上下夾頭的距離，安裝試樣并保持上下對中。離，安裝試樣并保持上下對中。設(shè)定加載速度（一般設(shè)定加載速度（一般2mm/min0.640.919.10.100.911.3013.00.151.301.8618.60.151.862.5025.00.25對不同材料按試驗要求制備試樣，并按逐級增對不同材料

8、按試驗要求制備試樣，并按逐級增大順序依次把放好。大順序依次把放好。根據(jù)試樣按表根據(jù)試樣按表11119 9選擇模具，并將測得的參選擇模具，并將測得的參數(shù)記錄到表數(shù)記錄到表11111010中。中。對模具、試驗裝置和試驗機進行清理、檢查和對模具、試驗裝置和試驗機進行清理、檢查和潤滑。潤滑。裝好模具，進行預(yù)試驗，確定合理的壓邊力。裝好模具，進行預(yù)試驗，確定合理的壓邊力。將經(jīng)過潤滑處理的試樣準確地放置在凹模與壓將經(jīng)過潤滑處理的試樣準確地放置在凹模與壓邊圈之間。邊圈之間。 夾緊試樣，注意夾緊的壓邊力的大小對拉深時夾緊試樣，注意夾緊的壓邊力的大小對拉深時的起皺與破裂有影響。的起皺與破裂有影響。試驗步驟試驗步

9、驟施加壓邊力后啟動凸模，采用逐級增大試樣直施加壓邊力后啟動凸模，采用逐級增大試樣直徑的方法測定拉深杯體底部圓角附近的壁部不產(chǎn)徑的方法測定拉深杯體底部圓角附近的壁部不產(chǎn)生破裂時允許使用的最大試樣直徑生破裂時允許使用的最大試樣直徑( (D D0 0) )maxmax。試驗。試驗時所用的初始試樣直徑可根據(jù)經(jīng)驗確定。當(dāng)初始時所用的初始試樣直徑可根據(jù)經(jīng)驗確定。當(dāng)初始試樣直徑難于估計時，允許使用單個試樣進行快試樣直徑難于估計時，允許使用單個試樣進行快速試驗，一旦發(fā)現(xiàn)試樣直徑接近速試驗，一旦發(fā)現(xiàn)試樣直徑接近( (D D0 0) )maxmax，則應(yīng)開，則應(yīng)開始對每組試樣進行重復(fù)試驗。始對每組試樣進行重復(fù)試驗

10、。將手柄置將手柄置“正正”，調(diào)速手柄逐漸向，調(diào)速手柄逐漸向“快快”移與移與中間位置，直至筒形件拉成。取出筒形件，依次中間位置，直至筒形件拉成。取出筒形件，依次換大直徑試樣，重復(fù)步驟（換大直徑試樣，重復(fù)步驟（5 5）（）（8 8）。當(dāng)拉深）。當(dāng)拉深某一直徑毛坯，筒形件發(fā)生破裂時，再用相同直某一直徑毛坯，筒形件發(fā)生破裂時，再用相同直徑毛坯重做一次，仍然拉裂，則比該值稍小的毛徑毛坯重做一次，仍然拉裂，則比該值稍小的毛坯直徑即為坯直徑即為DmaxDmax。計算。計算LDR=DLDR=Dmaxmax/dp/dp和和M Mminmin=dp/D=dp/Dmaxmax并計入表中。并計入表中。試驗步驟試驗步驟

11、換另一種材料的試樣，依次從小到達，重復(fù)步換另一種材料的試樣，依次從小到達，重復(fù)步驟（驟（4 4）（）（8 8）。）。 每組試樣必須進行每組試樣必須進行6 6次有效重復(fù)試驗，并記錄次有效重復(fù)試驗，并記錄破裂與未破裂試樣的個數(shù)。當(dāng)試驗出現(xiàn)下述任一破裂與未破裂試樣的個數(shù)。當(dāng)試驗出現(xiàn)下述任一種情況時，試驗無效：種情況時，試驗無效：a.a.破裂位置不在杯體底部圓角附近；破裂位置不在杯體底部圓角附近；b.b.杯體出現(xiàn)縱向皺褶；杯體出現(xiàn)縱向皺褶；c.c.杯體形狀明顯不對稱，兩個對向凸耳的峰高之杯體形狀明顯不對稱，兩個對向凸耳的峰高之差大于差大于2 2mmmm。試驗結(jié)束。卸下模具，并整理好各種試驗工具。試驗結(jié)

12、束。卸下模具，并整理好各種試驗工具。試驗步驟試驗步驟試驗報告格式自行設(shè)計。試驗報告格式自行設(shè)計。 如何確定材料的極限拉深系數(shù)？使用怎樣如何確定材料的極限拉深系數(shù)？使用怎樣的計算方法。的計算方法。 注意觀察并比較夾緊力對試驗結(jié)果的影響。注意觀察并比較夾緊力對試驗結(jié)果的影響。試驗報告試驗報告及要求及要求序序號號材材料料種種類類材材料料厚厚度度t(mm)試樣試樣直徑直徑D(mm)凹模尺寸凹模尺寸凸模尺寸凸模尺寸間間隙隙Z(mm)拉拉深深力力P(N)最大最大拉深拉深程度程度LDR=Dmax/dp最小最小拉深拉深系數(shù)系數(shù)mmin=dp/DmaxDd(mm)Rd(mm)dp(mm)Rp(mm)1 表表11

13、1110 10 杯形件拉深試驗記錄表杯形件拉深試驗記錄表拉深潛力試驗也叫拉深潛力試驗也叫TZPTZP試驗或拉深力對比試驗或拉深力對比試驗。這種試驗方法是由試驗。這種試驗方法是由W WEngelhardtEngelhardt和和H HGrossGross開發(fā)的。開發(fā)的。在一定的拉深變形程度下在一定的拉深變形程度下（TZPTZP試驗時取毛坯直徑試驗時取毛坯直徑D D0 052mm52mm，沖頭直徑，沖頭直徑d dp p30mm30mm）最大拉深力與試驗中已經(jīng)成最大拉深力與試驗中已經(jīng)成型的試樣側(cè)壁的拉斷力之間型的試樣側(cè)壁的拉斷力之間的關(guān)系作為判斷拉深成型性的關(guān)系作為判斷拉深成型性能的依據(jù)。能的依據(jù)。

14、拉深潛力拉深潛力試驗原理試驗原理圖圖11111212示出了拉深力示出了拉深力P Pmaxmax與試樣最與試樣最終被拉斷的力終被拉斷的力P P，可得到一個表示板，可得到一個表示板材拉深性能的材料特性值材拉深性能的材料特性值T T，T T值按值按下式計算：下式計算：這種方法特點之一是可一次試驗成功。當(dāng)試驗這種方法特點之一是可一次試驗成功。當(dāng)試驗進行到拉深力達到峰值進行到拉深力達到峰值P Pmaxmax時，隨即加大壓邊力，時，隨即加大壓邊力，使試樣的法欄邊固定，消除在以后拉深程中繼使試樣的法欄邊固定，消除在以后拉深程中繼續(xù)變形和被拉入凹模的可能。然后，再加大沖續(xù)變形和被拉入凹模的可能。然后，再加大沖

15、頭壓力直到試樣被拉斷，并測出拉斷時的力頭壓力直到試樣被拉斷，并測出拉斷時的力P P。本試驗按本試驗按JB4409.2JB4409.28888標準來執(zhí)行。標準來執(zhí)行。方法特點方法特點%100maxPPPTT T值越大，板材的拉深性能越好值越大，板材的拉深性能越好。拉深潛力拉深潛力試驗方法試驗方法測定板材的拉深潛力值測定板材的拉深潛力值T T，以此來評定材料，以此來評定材料的拉深成型性能。的拉深成型性能。學(xué)習(xí)和掌握拉深潛力試驗的試驗方法。學(xué)習(xí)和掌握拉深潛力試驗的試驗方法。 試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康膱A形試樣直徑取圓形試樣直徑取5252mmmm。凸模直徑為凸模直徑為30mm30mm，凹模和內(nèi)、外壓邊圈配做；，

16、凹模和內(nèi)、外壓邊圈配做； 游標卡尺游標卡尺。拉深潛力試驗機一臺（具有雙向壓邊裝置）。拉深潛力試驗機一臺（具有雙向壓邊裝置）。試驗試樣、試驗試樣、工具及設(shè)工具及設(shè)備備準備試樣準備試樣, ,對試驗機、模具和試驗裝置進行清對試驗機、模具和試驗裝置進行清洗、檢查和潤滑。裝好模具，進行預(yù)試驗。洗、檢查和潤滑。裝好模具，進行預(yù)試驗。將經(jīng)過潤滑處理的試樣準確地放置在凹模和內(nèi)、將經(jīng)過潤滑處理的試樣準確地放置在凹模和內(nèi)、外壓邊圈之間并用外壓邊圈把試樣壓緊。外壓邊圈之間并用外壓邊圈把試樣壓緊。 啟動凸模運動，開始拉深試樣。當(dāng)拉深力達到啟動凸模運動，開始拉深試樣。當(dāng)拉深力達到最大拉深力時，記錄該值，并加大內(nèi)壓邊圈壓

17、邊最大拉深力時，記錄該值，并加大內(nèi)壓邊圈壓邊力，把試樣壓死。力，把試樣壓死。通過凸模對試樣繼續(xù)加載直到試樣側(cè)壁被拉斷，通過凸模對試樣繼續(xù)加載直到試樣側(cè)壁被拉斷，測定試樣低部圓角附近破裂時的極限載荷測定試樣低部圓角附近破裂時的極限載荷P P。試驗結(jié)束。卸下模具，并整理好各種試驗工具試驗結(jié)束。卸下模具，并整理好各種試驗工具。試驗步驟試驗步驟試驗報告試驗報告及要求及要求根據(jù)試驗結(jié)果，畫根據(jù)試驗結(jié)果，畫TZPTZP試驗中的力行程曲線。試驗中的力行程曲線。分析各種材料的分析各種材料的T T值，判定其拉深潛力。值，判定其拉深潛力。思考試驗中的不足并提出改進措施。思考試驗中的不足并提出改進措施。 對圓片狀試

18、樣進行拉深時，試樣直徑對圓片狀試樣進行拉深時，試樣直徑D D0 0與與最大拉深力最大拉深力F Fpmaxpmax，以及與拉破試樣的極限，以及與拉破試樣的極限拉深力拉深力F Fpfpf之間具有近似的線性關(guān)系，利之間具有近似的線性關(guān)系，利用這種關(guān)系，對多種不同直徑的試樣進行用這種關(guān)系，對多種不同直徑的試樣進行試驗測定試驗測定F Fpmaxpmax和和F Fpfpf以后，可以近似求出拉以后，可以近似求出拉深杯體底部圓角附近壁部不產(chǎn)生破裂時允深杯體底部圓角附近壁部不產(chǎn)生破裂時允許使用的最大試樣直徑和相應(yīng)的載荷極限許使用的最大試樣直徑和相應(yīng)的載荷極限拉深比拉深比LDR(T) LDR(T) 。 拉深載荷拉

19、深載荷試驗原理試驗原理4.14.1K KW WI I擴孔試驗擴孔試驗 用有預(yù)加工小孔（小孔直徑規(guī)定為擴孔沖頭直用有預(yù)加工小孔（小孔直徑規(guī)定為擴孔沖頭直徑的徑的3030）的平板坯料進行擴孔）的平板坯料進行擴孔. .試驗時，將試樣放在凹模與壓邊圈之間壓死，試驗時，將試樣放在凹模與壓邊圈之間壓死，凸模運動，直至孔口邊緣因孔徑擴大而出現(xiàn)裂紋凸模運動，直至孔口邊緣因孔徑擴大而出現(xiàn)裂紋為止。測量此時的最大孔徑為止。測量此時的最大孔徑d dfmaxfmax和最小孔徑和最小孔徑d dfminfmin，用來計算極限擴孔率。極限擴孔率用來計算極限擴孔率。極限擴孔率值是作為鑒值是作為鑒定板材翻邊成型性能的一個材料特

20、性值定板材翻邊成型性能的一個材料特性值,值越大，值越大，板材的翻邊性能越好。板材的翻邊性能越好。 K KW WI I擴孔擴孔試驗原理試驗原理%10000dddf4.2 4.2 福井、吉田擴孔試驗福井、吉田擴孔試驗利用利用進行擴孔試驗進行擴孔試驗 , ,預(yù)加工小孔孔預(yù)加工小孔孔徑取為沖頭直徑的徑取為沖頭直徑的20202525 , ,為了減小試為了減小試驗誤差，規(guī)定該小孔需經(jīng)過鉸孔或其他切削驗誤差，規(guī)定該小孔需經(jīng)過鉸孔或其他切削加工。極限擴孔率加工。極限擴孔率來表示，即來表示，即 福井、吉福井、吉田擴孔試田擴孔試驗原理驗原理%100iiirrRR Ri i孔緣破裂時的小孔孔半徑平均值；孔緣破裂時的

21、小孔孔半徑平均值；r ri i試樣中心預(yù)加工小孔半徑。試樣中心預(yù)加工小孔半徑。其評價意義也是其評價意義也是值越大，板材的翻邊值越大，板材的翻邊性能越好。性能越好。5.15.1最小相對彎曲半徑試驗原理最小相對彎曲半徑試驗原理 一般用相對與板料厚度一般用相對與板料厚度t t的比值表示，即的比值表示，即r rminmin/t/t0 0（rminrmin最小彎曲半徑，最小彎曲半徑，t t0 0試樣基本厚度）。此比值越小，表試樣基本厚度）。此比值越小，表明板材的彎曲性能越好。實際上，有好幾種彎曲試驗方明板材的彎曲性能越好。實際上，有好幾種彎曲試驗方法均是測出彎曲外表面不致產(chǎn)生破環(huán)情況下的最小相對法均是測

22、出彎曲外表面不致產(chǎn)生破環(huán)情況下的最小相對彎曲半徑。彎曲半徑。 用彎曲模在沖床或液壓機上進行用彎曲模在沖床或液壓機上進行彎曲試驗，不僅可以測出最小相彎曲試驗，不僅可以測出最小相對彎曲半徑，而且可以測出彎曲對彎曲半徑，而且可以測出彎曲力及彎曲彈復(fù)等試驗數(shù)據(jù)。力及彎曲彈復(fù)等試驗數(shù)據(jù)。 5.25.2反復(fù)彎曲試驗原理反復(fù)彎曲試驗原理 將金屬板料夾緊在專用試驗將金屬板料夾緊在專用試驗設(shè)備的鉗口內(nèi)，左右反復(fù)折設(shè)備的鉗口內(nèi)，左右反復(fù)折彎彎9090，以每彎曲，以每彎曲9090再扳直再扳直算作一次，每分鐘不得超過算作一次，每分鐘不得超過6060次，直至彎裂為止。彎曲次，直至彎裂為止。彎曲次數(shù)可從試驗機的轉(zhuǎn)數(shù)表中次

23、數(shù)可從試驗機的轉(zhuǎn)數(shù)表中讀出。試驗時，折彎的彎曲讀出。試驗時，折彎的彎曲半徑半徑r r越小、彎曲次數(shù)越多，越小、彎曲次數(shù)越多，表明板料的彎曲性能越好。表明板料的彎曲性能越好。 5.25.2彎曲件的回彈試驗原理彎曲件的回彈試驗原理 采用一套凸模易于更換的彎曲模。配有一系采用一套凸模易于更換的彎曲模。配有一系列具有不同凸模圓角半徑的凸模，其中包括一列具有不同凸模圓角半徑的凸模，其中包括一個制成局部凸起的凸模，其圓角半徑與諸凸模個制成局部凸起的凸模，其圓角半徑與諸凸模中的一個相同。制備一批具有不同材料、相同中的一個相同。制備一批具有不同材料、相同厚度和相同材料、不同厚度的彎曲件毛坯。用厚度和相同材料、

24、不同厚度的彎曲件毛坯。用這些毛坯在沖模上依次更換凸模進行彎曲試驗，這些毛坯在沖模上依次更換凸模進行彎曲試驗，就可以測算出以下幾組數(shù)據(jù)：就可以測算出以下幾組數(shù)據(jù)：1 1相同材料、不同變形程度時的彎曲回彈角相同材料、不同變形程度時的彎曲回彈角2 2不同材料在同一變形程度時的彎曲回彈角。不同材料在同一變形程度時的彎曲回彈角。3 3局部凸起的凸模與相應(yīng)的普通凸模所形成局部凸起的凸模與相應(yīng)的普通凸模所形成 的不同的回彈角。的不同的回彈角。物體硬度的基本含義是當(dāng)其他物體壓入時，對于這種壓物體硬度的基本含義是當(dāng)其他物體壓入時，對于這種壓入變形的抵抗程度。硬度試驗方法與硬度值有很多種，入變形的抵抗程度。硬度試

25、驗方法與硬度值有很多種，可適用于金屬板料的主要由維氏硬度（可適用于金屬板料的主要由維氏硬度（HVHV）、布氏硬度）、布氏硬度(HB)(HB)及渃氏硬度（及渃氏硬度（HRBHRB）等。）等。 板料板料硬度硬度(HV)板料板料硬度（硬度（HV）純鋁（軟）純鋁（軟）1050SPCEN100110半硬半硬4065不銹鋼不銹鋼160210鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板100105紫銅紫銅10011508F125135黃銅黃銅90100SPCC90110貝氏體鋼板貝氏體鋼板450480SPCD100105 板料在發(fā)生失穩(wěn)之前可以達到的最大變形程度叫做板料在發(fā)生失穩(wěn)之前可以達到的最大變形程度叫做板料的成型極限。成型極限可

26、分為總體成型極限和局部板料的成型極限。成型極限可分為總體成型極限和局部成型極限。成型極限。 總體成型極限反映板料失穩(wěn)總體成型極限反映板料失穩(wěn)前某些特定的總體尺寸可以達前某些特定的總體尺寸可以達到的最大變化程度，如極限拉到的最大變化程度，如極限拉深系數(shù)、極限脹形高度和極限深系數(shù)、極限脹形高度和極限翻邊系數(shù)等翻邊系數(shù)等 局部成型極限反映板料失穩(wěn)局部成型極限反映板料失穩(wěn)前局部尺寸可達到的最大變化前局部尺寸可達到的最大變化程度，如成型時的局部極限應(yīng)程度，如成型時的局部極限應(yīng)變即屬于局部成型極限。變即屬于局部成型極限。 研究解決貼模性和定形性問題，研究解決貼模性和定形性問題，19801980年吉田青太在

27、年吉田青太在ASTMASTM會議上提會議上提出了板料對角拉伸試驗，用這種出了板料對角拉伸試驗，用這種試驗過程中產(chǎn)生的非均勻拉應(yīng)力試驗過程中產(chǎn)生的非均勻拉應(yīng)力以及誘發(fā)產(chǎn)生的壓應(yīng)力可以模擬以及誘發(fā)產(chǎn)生的壓應(yīng)力可以模擬板料貼模時的情況板料貼模時的情況 板料對角拉伸試驗是沿方形或三板料對角拉伸試驗是沿方形或三角形試樣的對角線方向拉伸，測角形試樣的對角線方向拉伸，測取拉伸過程中試樣的起皺高度，取拉伸過程中試樣的起皺高度，用以反映不均勻拉力條件下成型用以反映不均勻拉力條件下成型大尺寸零件（如汽車覆蓋件）的大尺寸零件（如汽車覆蓋件）的板料的沖壓成型性能。板料的沖壓成型性能。 試驗時，試樣平放在錐角試驗時，試

28、樣平放在錐角為為6060的錐形凹?？變?nèi)，并取的錐形凹?？變?nèi)，并取沖頭直徑?jīng)_頭直徑d dp p與試樣外徑與試樣外徑D D0 0的比值為的比值為d dp p/D/D0 0=0.35=0.35。通過鋼球。通過鋼球把試樣沖成錐杯（錐杯上部側(cè)壁為拉深成型，底部球面把試樣沖成錐杯（錐杯上部側(cè)壁為拉深成型，底部球面為脹形成型），直至錐杯底或附近發(fā)生破裂時停止試驗為脹形成型），直至錐杯底或附近發(fā)生破裂時停止試驗并用下述公式計算錐杯試驗值并用下述公式計算錐杯試驗值CCVCCV作為作為“拉深拉深+ +脹形脹形”復(fù)復(fù)合成型性能指標。合成型性能指標。 2minmaxDDccv445900DDDccv開式模鍛成型性能試

29、驗壓縮試驗鐓粗試驗拉伸試驗平面應(yīng)變壓縮試驗扭轉(zhuǎn)試驗平砧間拔長變形試驗金屬頂鍛試驗鍛造成型性能試驗方法1.1拉伸試驗原理拉伸試驗原理試驗提供的試驗提供的E，s，b，和和等指標是評定材質(zhì)和進行等指標是評定材質(zhì)和進行強度和剛度計算的重要依據(jù)強度和剛度計算的重要依據(jù)拉伸試驗是在材料試驗機上進行，拉伸速度通常在拉伸試驗是在材料試驗機上進行，拉伸速度通常在1010mm/smm/s以下，對應(yīng)的應(yīng)變速率為以下，對應(yīng)的應(yīng)變速率為10-110-3s-1， %10000LLLK%10000AAAK 彈性變形階段彈性變形階段； 屈服階段屈服階段，有些金屬有明顯有些金屬有明顯的屈服平臺，有些金屬則沒有，把產(chǎn)生的屈服平臺

30、，有些金屬則沒有，把產(chǎn)生0.2%0.2%塑性變形時塑性變形時的應(yīng)力定義為材料的屈服應(yīng)力的應(yīng)力定義為材料的屈服應(yīng)力0.20.2； 均勻塑性變均勻塑性變形階段，此階段中，塑性變形沿整個試樣上均勻分布，形階段，此階段中，塑性變形沿整個試樣上均勻分布，外力逐漸增大，并達到最大值外力逐漸增大，并達到最大值P Pmaxmax； 細頸形成階段，細頸形成階段，在此階段中，變形集中在試樣的局部而出現(xiàn)細頸，直到在此階段中，變形集中在試樣的局部而出現(xiàn)細頸，直到拉斷，外力由開始出現(xiàn)細頸時的最大值拉斷，外力由開始出現(xiàn)細頸時的最大值P Pmaxmax逐漸減小逐漸減小。 )1 ()1 (00FPS)1ln()(ln0000

31、lllldldeeiillllpdSS81 1.2拉伸試驗方法拉伸試驗方法測定試樣的屈服極限測定試樣的屈服極限s s，強度極限強度極限b b，延延伸率伸率，截面收縮率截面收縮率。觀察以上兩種材料拉伸過程中的各種現(xiàn)象，觀察以上兩種材料拉伸過程中的各種現(xiàn)象，并繪出其拉伸曲線并繪出其拉伸曲線了解萬能材料試驗機的構(gòu)造和工作原理，了解萬能材料試驗機的構(gòu)造和工作原理，掌握其使用方法。掌握其使用方法。 試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康臉司嚅L度標距長度l l0 0為直徑為直徑d d0 0的的1010倍和倍和5 5倍的延伸率倍的延伸率圓截面試樣。圓截面試樣。萬能材料試驗機；萬能材料試驗機；游標卡尺；千分尺等游標卡尺；千分尺等試

32、驗試樣、試驗試樣、工具及設(shè)工具及設(shè)備備測量試件斷口的測量試件斷口的l l1 1值，用刻線機在標距值，用刻線機在標距l(xiāng) l0 0范圍內(nèi)范圍內(nèi)每隔每隔5 5mmmm刻劃一根圓周線，將標距分成刻劃一根圓周線，將標距分成1010格（對短格（對短試件）或試件）或2020格（對長試件）。格（對長試件）。根據(jù)低碳鋼的強度極限根據(jù)低碳鋼的強度極限b b和試樣的橫截面面積和試樣的橫截面面積A A0 0估算試樣的最大載荷。根據(jù)最大載荷的大小，估算試樣的最大載荷。根據(jù)最大載荷的大小，選擇合適的測力刻度盤。選擇合適的測力刻度盤。 先將試樣安裝在試驗機的上夾頭內(nèi)，在移動下先將試樣安裝在試驗機的上夾頭內(nèi)，在移動下夾頭使其

33、達到適當(dāng)位置，并把試樣下端夾緊。夾頭使其達到適當(dāng)位置，并把試樣下端夾緊。開動試驗機，預(yù)加少量載荷（不能超所比例極開動試驗機，預(yù)加少量載荷（不能超所比例極限），卸載回零點，以檢查試驗機工作是否正常。限），卸載回零點，以檢查試驗機工作是否正常。緩慢勻速加載。注意觀察測力指針的轉(zhuǎn)動、自緩慢勻速加載。注意觀察測力指針的轉(zhuǎn)動、自動繪圖的情況和相應(yīng)的試驗現(xiàn)象。當(dāng)測力指針不動繪圖的情況和相應(yīng)的試驗現(xiàn)象。當(dāng)測力指針不動或倒退時，記錄屈服載荷動或倒退時，記錄屈服載荷P Ps s，加載到試樣斷裂，加載到試樣斷裂后停機，由隨動指針讀出最大載荷后停機，由隨動指針讀出最大載荷P Pb b。取下試樣，測量斷裂后標距段的長

34、度取下試樣，測量斷裂后標距段的長度l l1 1，斷口，斷口（縮頸）處直徑（縮頸）處直徑d d1 1，計算斷口處的橫截面面積，計算斷口處的橫截面面積A A1 1。 試驗步驟試驗步驟試驗數(shù)據(jù)整理（可列成表格或畫出試驗曲試驗數(shù)據(jù)整理（可列成表格或畫出試驗曲線），結(jié)果計算。線），結(jié)果計算。1.1.計算低碳鋼的屈服極限計算低碳鋼的屈服極限s s和強度極限和強度極限b b；2.2.計算低碳鋼的延伸率計算低碳鋼的延伸率和截面收縮率和截面收縮率。3 3. .畫出低碳鋼的畫出低碳鋼的曲線，并將有關(guān)與力曲線，并將有關(guān)與力學(xué)性能指標標注在曲線上學(xué)性能指標標注在曲線上 對試驗結(jié)果作出定性或定量的誤差分析及對試驗結(jié)果作

35、出定性或定量的誤差分析及討論。討論。 試驗報告試驗報告及要求及要求壓縮試驗原理壓縮試驗原理壓縮試樣一般制成圓柱形，其高壓縮試樣一般制成圓柱形，其高h h0 0與與直徑直徑d d0 0之比在之比在1 13 3的范圍內(nèi)的范圍內(nèi) 試驗之前，將試樣兩端面涂以潤滑試驗之前，將試樣兩端面涂以潤滑劑外，同時還需保證試樣端面加工應(yīng)劑外，同時還需保證試樣端面加工應(yīng)有較高的光潔度。兩端面的平行度要有較高的光潔度。兩端面的平行度要好，且與試樣軸線垂直。試驗時還必好，且與試樣軸線垂直。試驗時還必須加球型承墊須加球型承墊在整個屈服階段，載荷是上升的，在整個屈服階段，載荷是上升的，看不到測力指針倒退的現(xiàn)象，為此，看不到測

36、力指針倒退的現(xiàn)象，為此，在判定壓縮時的在判定壓縮時的P Ps s，測力指針的轉(zhuǎn)動將測力指針的轉(zhuǎn)動將出現(xiàn)減慢，這時所對應(yīng)的載荷即為屈出現(xiàn)減慢，這時所對應(yīng)的載荷即為屈服載荷服載荷P Ps s 。 鐓粗試驗原理鐓粗試驗原理將圓柱形試樣在壓力機或鍛錘上進將圓柱形試樣在壓力機或鍛錘上進行鐓粗而獲得金屬材料變形時的流動行鐓粗而獲得金屬材料變形時的流動應(yīng)力的試驗應(yīng)力的試驗 采用的圓柱形試樣的高度采用的圓柱形試樣的高度H H0 0一般為直一般為直徑徑D D0 0的的1.51.5倍（倍（例如例如H H0 0 =30mm =30mm，D D0 020mm20mm），），用試樣側(cè)表面出現(xiàn)第一條裂用試樣側(cè)表面出現(xiàn)第一條裂紋時的壓縮程度紋時的壓縮程度c c作為塑性指標，即：作為塑性指標，即： %10000HHHkc平面應(yīng)變壓縮試驗平面應(yīng)變壓縮試驗試驗原理試驗原理平面應(yīng)變壓縮試驗法測定材料的冷態(tài)流動應(yīng)力。平面應(yīng)變壓縮試驗法測定材料的冷態(tài)流動應(yīng)力。平面應(yīng)變壓縮下的應(yīng)力平面應(yīng)變壓縮下的應(yīng)力p p 、應(yīng)變應(yīng)變3 3與單向壓縮時應(yīng)力與單向壓縮時應(yīng)力S S 、對數(shù)應(yīng)變對數(shù)應(yīng)變 關(guān)系如下關(guān)系如下 SppS3223或233233或扭轉(zhuǎn)試驗原理扭轉(zhuǎn)試驗原理塑性指標用試樣破斷前的扭轉(zhuǎn)角或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示塑