評(píng)估材料可拉伸性的四種測(cè)試方法

眾所周知，應(yīng)用高能切割技術(shù)(包括激光切割，EDM，銑削和水刀切割)可以顯著提高邊緣的可成型性，但是在大批量的鈑金沖壓中，零件的邊緣會(huì)通過修整，落料，或打孔進(jìn)行操作。

在毛刺區(qū)域中已經(jīng)斷裂并嚴(yán)重變形的剪切材料可施加多少拉伸力?可以使用四種測(cè)試方法來評(píng)估已知材料的剪切邊緣的可拉伸性，提供用于數(shù)值分析的數(shù)據(jù)和信息，以幫助在設(shè)計(jì)階段選擇材料。

1.剪力拉力試驗(yàn)

邊緣可成形性可以以金屬片在拉伸條件下的總伸長(zhǎng)率的形式進(jìn)行評(píng)估。拉伸條件可以通過對(duì)樣品或窄金屬帶(一側(cè)代表剪切邊緣)的拉伸試驗(yàn)來確定。

除總伸長(zhǎng)率數(shù)據(jù)外，還使用正方形或圓形網(wǎng)格分析和數(shù)字圖像相關(guān)方法來測(cè)量斷裂區(qū)域附近和剪切邊緣附近的局部應(yīng)變，以確定邊緣的可拉伸性。

剪切邊緣的質(zhì)量取決于幾個(gè)參數(shù)，包括剪切工具的幾何形狀，沖頭/模具間隙，板材類型和厚度。該剪切邊緣張力測(cè)試可以提供比較研究每個(gè)參數(shù)對(duì)斷裂應(yīng)變的影響，作為不同條件下的拉伸指數(shù)。在此測(cè)試中，工具與刀刃之間沒有接觸，因此省略了任何可能的摩擦影響。頸縮應(yīng)變將包括在相應(yīng)的應(yīng)變測(cè)量中，但是AHSS在此測(cè)試中顯示出在失敗之前有限的彌散頸縮，這使該方法成為AHSS拉伸性分析的不錯(cuò)選擇。

2.彎曲試驗(yàn)

在側(cè)面彎曲測(cè)試中，將金屬條樣本夾緊，以防止其彎曲而脫離平面區(qū)域。修剪邊緣在外側(cè)的樣品圍繞面杖彎曲，直到在邊緣上檢測(cè)到第一個(gè)裂紋。

邊緣破裂事件由兩個(gè)面向邊緣和平坦區(qū)域的高速數(shù)字單鏡頭反光相機(jī)捕獲。斷裂起始和全厚度斷裂應(yīng)變通過像素化方法進(jìn)行測(cè)量。在變形之前，將剪切的金屬薄板試樣的表面和邊緣涂上非常細(xì)的黑點(diǎn)，并測(cè)量由于拉伸變形(進(jìn)而導(dǎo)致斷裂)而導(dǎo)致的點(diǎn)形狀的幾何變化，并記錄為斷裂-起始應(yīng)變。

顯示了1.45毫米DP980板材的斷裂應(yīng)變測(cè)量結(jié)果。斷裂起始應(yīng)變是在斷裂起始時(shí)緊鄰剪切邊緣上的裂紋的局部應(yīng)變。并顯示了具有最高應(yīng)變值的最佳切削間隙。同樣，在初始和整個(gè)厚度斷裂應(yīng)變之間的余量表明了第一個(gè)裂紋開始后的材料耐力。

側(cè)彎試驗(yàn)是一種獨(dú)特的方法，該方法在邊緣上產(chǎn)生與單軸方向相似的應(yīng)變，但減少了縮頸的影響，從而提供了更清晰的斷裂應(yīng)變結(jié)果。

3.擴(kuò)孔試驗(yàn)

擴(kuò)孔試驗(yàn)廣泛用于評(píng)估板材的邊緣可成形性。在該測(cè)試中，直徑為10毫米的沖孔用60度圓錐形沖孔進(jìn)行軸對(duì)稱擴(kuò)孔，直到在材料厚度上出現(xiàn)邊緣裂紋為止。

該測(cè)試通常適用于沖壓或刺穿的材料邊緣，并不代表落料或修整模具中發(fā)生的實(shí)際切割條件。主要區(qū)別是與沖孔中非常有限的彎曲相比，修整時(shí)彎曲板材的可能性。摩擦在該方法中也起作用，因?yàn)闆_頭直接與板材接觸，并且毛刺向上的構(gòu)造與毛刺向下的構(gòu)造具有不同的結(jié)果。最后，由于在打孔操作期間工具未對(duì)準(zhǔn)和偏斜，因此難以沿著工具的周邊維持均勻的打孔/模具間隙。

4.半樣本半球形測(cè)試

半樣品半球形試驗(yàn)以3D成型和翻邊模式評(píng)估剪切邊緣的可拉伸性。矩形試樣的剪切邊緣沿沖模的中心線對(duì)齊，通常用于極限球頂高度測(cè)試。半球形沖頭使夾緊的樣品變形，直到第一個(gè)裂紋出現(xiàn)在樣品的邊緣。然后，可以使用網(wǎng)格分析和數(shù)字圖像相關(guān)方法來評(píng)估裂縫處的應(yīng)變或變薄，以測(cè)量邊緣的可拉伸性。

在此測(cè)試中，樣品與沖頭和模具的準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)至關(guān)重要。另外，在沖頭和樣品之間需要適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑以減少摩擦作用。