鈑金加工技術(shù)
鈑金加工中材料延展性能淺解
板材的可塑性
可成形性可以定義為材料可以被迫進(jìn)入永久形狀變化的容易程度。
材料的可成形性取決于幾個因素。重要的一個問題涉及材料的性能，如屈服強(qiáng)度，應(yīng)變硬化率和延展性。這些都與溫度有很大關(guān)系。隨著材料溫度的升高，屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化速率逐漸降低，延展性增加。因此，金屬的熱加工在開裂之前允許相對非常大的變形量。
有幾種預(yù)測可成形性的方法。下面是一些重要方法的簡要說明。
杯子或徑向拉伸：
杯子拉伸測試使用來自待測金屬的圓形坯料。它被裝入模具中，并且注意到它能夠承受的拉伸的嚴(yán)重性而沒有被稱為拉伸比的撕裂。拉伸比是杯直徑與坯料直徑之比。
其中R d=拉伸比
D =空白直徑
d =沖頭直徑
50％的拉伸比被認(rèn)為是優(yōu)異的。如在所示圖4.1（a）中，或者與潤滑空白平底沖頭可被用于繪制杯，或者如圖所示4.1（b）中空白可由潤滑半繪制-球形沖頭。在第一種情況下，動作主要是拉伸，其中發(fā)生材料的圓柱形拉伸。在第二種情況下，將對材料進(jìn)行雙軸拉伸。對于拉伸，夾緊力恰好足以防止材料在進(jìn)入模具時在拉伸半徑處彎曲。變形發(fā)生在法蘭和拉伸半徑上。
福井錐形杯試驗：
它采用半球形，光滑拋光打孔。不需要空白支架。在每次測試中，確定將導(dǎo)致破杯的拉伸比。通過使用片材的厚度，坯料的尺寸以及沖頭和模具直徑之間的固定比率來避免皺折的形成。在這些條件下，試驗在張力下產(chǎn)生已知量的拉伸，拉伸和彎曲。
正常各向異性系數(shù)：
對材料進(jìn)行單軸拉伸試驗。各向異性系數(shù)由塑性寬度應(yīng)變eW與厚度應(yīng)變e t的比率導(dǎo)出。具有高塑性各向異性的材料也具有更大的“抗稀疏性”。通常，各向異性系數(shù)越高，材料在拉伸操作中變形越好。
應(yīng)變硬化系數(shù)：
應(yīng)變硬化是指當(dāng)金屬在某些區(qū)域中變形時，在微結(jié)構(gòu)中發(fā)生位錯。當(dāng)這些位錯堆積起來時，它們傾向于加強(qiáng)金屬以防止該區(qū)域中的進(jìn)一步變形。因此，應(yīng)變遍布整個片材。然而，在變形的某個點(diǎn)處，應(yīng)變突然局部化并且頸縮或局部變薄。當(dāng)發(fā)生這種情況時，可以獲得片材的進(jìn)一步整體變形，而不會在頸縮區(qū)域中破裂。
因此，應(yīng)變硬化系數(shù)反映了金屬在整個板材中分布應(yīng)變的程度，避免或延遲局部縮頸。應(yīng)變硬化系數(shù)越高，材料在拉伸時會變硬，對局部縮頸的抵抗力越大。金屬頸部會損害表面外觀并影響結(jié)構(gòu)完整性。
對于許多沖壓操作，拉伸金屬是關(guān)鍵因素，并且取決于應(yīng)變硬化系數(shù)。因此，需要大量拉伸的沖壓件應(yīng)由具有高平均應(yīng)變硬化系數(shù)的金屬制成。屈服強(qiáng)度應(yīng)低，以避免皺紋或屈曲。
形成極限曲線：
成形極限曲線是確定金屬板成形性的良好指標(biāo)。基本上，它需要繪制一條曲線，顯示成形中可接受的應(yīng)變水平與可能導(dǎo)致失效的應(yīng)變水平之間的邊界線，圖4.2。
圖4.2major，e 1和minor，e 2菌株的關(guān)系是通過成形后的測量建立的。
曲線表示垂直于片材平面的主應(yīng)變和次應(yīng)變之間的關(guān)系。為了確定這些應(yīng)變，在金屬板上標(biāo)記了一個圓網(wǎng)格，例如通過電解模板蝕刻工藝。在金屬變形之后，測量圓以獲得主應(yīng)變e 1和次應(yīng)變e 2，如圖4.2所示。通常，從破裂區(qū)域中的試樣獲得10至15個數(shù)據(jù)點(diǎn)。測量位于失效區(qū)域和其外部的橢圓。然后繪制成形極限曲線，使其低于頸縮和斷裂帶中的應(yīng)變，并且位于這些區(qū)域外的應(yīng)變之上（圖4.3））
隨著試樣尺寸的受控變化，可以從一個測試裝置繪制整個成形 - 極限曲線。可以用四個樣品獲得相當(dāng)精確的成形極限曲線，同時可以用八個樣品獲得精確曲線。
可以注意到，不同金屬的“局部”延性會有所不同，因此不能開發(fā)出通用的成形極限曲線。例如，在給定的微小應(yīng)變下，兩種金屬的峰值局部延性可能為20％和50％。具有20％局部延展性（高應(yīng)變硬化系數(shù)）的金屬可能是最佳選擇，因為應(yīng)變將具有更好的分布，允許整個片材拉伸20％。如果另一張紙顯示出很小的應(yīng)變硬化，則局部區(qū)域可能會拉伸50％，但是紙張的其余部分相對不受約束。
通過使用可成形性 - 預(yù)測技術(shù)。設(shè)計師和制造商能夠更明智地選擇金屬，并在新金屬上快速獲得日期。在設(shè)計模具之前可以獲得基本數(shù)據(jù)。金屬供應(yīng)商也能夠確定材料在從工廠運(yùn)輸之前是否具有所需的可成形性。
圖4.3
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