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板料力学性能与冲压成形性能的关系

2016年08月07日 车来车往 阅读 2,961 views 次

板料的冲压成形性能是指板料对各种冲压方法的适应能力。要测定板料的成形性能 非常困难,因为板料的成形方式多种多样,每一种成形方式的应力状态、变形特点等情况都不相同,目前还不能用一个统一的指标来判别其成形性能的好坏,不过可通过对板料拉 伸试验中测得的一些力学性能数据进行分析来判断板料的成形性能。

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拉伸曲线

从拉伸试验可获得板料的一些机械性能指标:下屈服极限Rel或规定残余延伸强度Rr0.2、抗拉强度Rm、最大力总伸长率Agt、断裂总伸长率At、加工硬化指数n、 厚向异性指数r及板平面各向异性指数△r等。下面将其中重要的几项分述如下。

1、下屈服强度Rel

下屈服强度Rel小、材料容易变形,则变形抗力小,所需变形力小。在压缩类变形时,因易于变形而不易出现起皱,弯曲变形后回弹也小。

2、屈强比Rel/Rm

屈强比对冲压成形影响比较大,屈强比小,说明Rel小而Rm大,允许的塑性变形区间大,即易于产生塑性变形而不易破裂。尤其对拉深变形而言,屈强比小,意味着变形区易于变形而不易起皱,而传力区又不易拉裂,有利于提高拉深变形程度。

3、伸长率

拉伸试验中,试样拉断时的伸长率称断裂总伸长率At。试样在屈服阶段之后达到所能抵抗的最大力时,即试样开始产生局部集中变形时(颈缩时)的伸长率称最大力总伸长率Agt。

Agt表示材料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力,它直接决定材料在伸长类变形中的冲压成形性能。从试验中得到验证,大多数材料的翻边变形程度都与Agt成正比。可以得出结论:伸长率是影响翻边或扩孔成形性能的主要参数。

4、硬化指数n和弹性模量E

n值表示材料在塑性变形中的硬化程度。n值大,材料在变形中加工硬化,真实应力增大。在拉伸类变形中n值大,变形抗力增大,从而使变形趋于均匀,板料厚度方向变薄量减小,厚度分布均匀,表面质量好,成形极限增大,制件不易产生裂纹,冲压性能好。

弹性模量E越大.材料抗压失稳能力越强,卸载后回弹越小,冲压件质量越高。

5、厚向异性指数r

由于钢锭结晶和板材轧制时出现纤维组织等原因,板料的塑性会因方向不同而出现差异,这种现象称为板料的塑性各向异性。厚度方向的各向异性用厚度异性指数r表示,其表达式为:

r = eb/et

式中,

r-厚向异性指数;

eb,et-试样宽度和厚度方向的应变。

由上式可知,当r>1时,板料宽度方向较厚度方向容易产生变形,即板料不易变薄或增厚。在拉深变形工序中,加大r值,毛坯宽度方向易于变形,切向易于收缩,不易起皱,有利于提高变形程度和保证产品质量。故r值越大,材料的拉深性能越好。

6、板平面各向异性指数△r

板料轧制后,在板平面内也出现各向异性,因此沿各不同方向,其力学性能和物理性能均不同。板平面各向异性用板平面各向异性指数△r表示,其表达式为:

△r = (r0+r90-2*r45)/2

式中,

r0,r90,r45-与板料轧制纤维方向成0度、90度、45度试样的厚向异性指数。

△r越大,表示板平面内的各向异性越严重。拉深件拉深后口部不齐,出现“凸耳”,就是由板料的各向异性而引起的,它既浪费材料又要增加一道切边工序。

参考文献

【1】田光辉等,《模具设计与制造(第2版)》,北京大学出版社,2015.1

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