一种不锈钢极限拉深比测试方法技术

本发明专利技术涉及一种不锈钢极限拉深比测试方法。方法是：Ⅰ直径85mm、90mm、95mm三组试样拉深成形试验，每组试件数量为4片，测出每组试样的最大拉深力平均值；Ⅱ同样精度4片直径120mm试样，采用较小的压边力，同样进行拉深成形试验，试验过程中，测试试样破裂时的极限拉深力平均值；Ⅲ用线性回归法求出最大拉深力平均值与相应试样直径的回归直线方程；绘制试样直径‑拉深力曲线图；Ⅳ用作图法从曲线图中求出两条直线的交点M的横坐标，为最大直径(D0)max；Ⅴ用(D0)max除以凸模直径dp。对中装置是内圆直径级差1.25mm的圆环。本发明专利技术的方法测试不锈钢薄板极限拉深力和极限拉深比的效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不锈钢极限拉深比测试方法及其对中装置。
技术介绍
拉深试验系将圆片试样压置于凹模与压边圈之间，通过凸模对其进行拉深成形，以测定拉深杯体底部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径(D0)max，试验结束后，用测得的最大试样直径(D0)max除以凸模直径dp计算极限拉深比LDR。拉深试验按试验方法的不同分为拉深试验（SWIFT试验）和拉深载荷试验（Englehard或TZP试验），试验结果分别用LDR与LDR(T)表示。拉深试验(SWIFT)系采用不同直径的试样，按照1.25mm级差逐级增大直径的操作程序进行拉深冲压试验，直至按照一定规则找到杯体底部破裂时的直径(D0)max，进而计算LDR值。SWIFT试验的试验结果相对比较准确、稳定，但试验时由于无法准确估计材料的LDR值，而且不同的材料其LDR结果相差较大，所以试验时试样尺寸大小不能事先确定，只能边做试验边进行摸索，同时在每一尺寸下还需摸索压边力的大小以保证试样既不起趋又能在凸模的拉深力作用下发生流动和拉深变形，这样造成做一个LDR试验结果可能需做约100个左右不同直径试样的拉深冲压过程，不仅试样加工困难，做试验也会变得非常繁琐。拉深载荷试验原理基于W.Engelhard提出的拉深潜力试验方法，试验相对SWIFT较简单，但对试验装置要求较高。试验装置的压边圈需分为内、外压边圈，试验时，先用外压边圈对试样施加一定压边力，并通过凸模对试样进行拉深，测出最大拉深力Fpmax，然后用内压边圈将试样压紧，通过凸模继续加载，测定凹模内试样底部圆角附近壁部发生破裂时的极限拉深力Fpf，不同直径试样的Fpmax所绘成的直线与不同直径试样的Fpf所绘成的直线的交点所对应的试样直径即为(D0)maxT。这样的试验装置制造成本较高，性价比较低，市场也很难买到。
技术实现思路
为了克服现有不锈钢极限拉深比测试方法的上述不足，本专利技术提供一种不锈钢极限拉深比测试方法，本方法测试不锈钢薄板材料极限拉深力和极限拉深比的效率高，简化极限拉深比LDR的测试流程。本专利技术的另一目的是提供一种拉深试验用快速对中装置。本专利技术技术方案1、极限拉深力测试方法及分析拉深试验过程中，拉深筒壁底部A点是试样减薄最严重的区域，也是最容易破裂的地方，试样筒壁A点所承受的拉深力F与凸模的顶件力P如图1所示,图1中左部为凸模，右上角为凹模，右下角是压边圈，试验时凸模、凹模与圆片试样的中心应在同一垂直线上。圆片试样开始拉深时，由于凸凹模圆角半径的存在，筒壁拉深力F不能平行于凸模运行方向，从而顶件力P与F并不相等，实际上P=Fcosθ。破裂时拉深杯体高度越高，θ值越小，cosθ越趋近于1。当拉深高度大于凸凹模圆角半径之和后，θ变为0°，顶件力P与筒壁承受的拉深力F相等。极限拉深力就是试验时筒壁传力区材料所能承受的最大拉应力，根据理论计算认为筒壁传力区材料所能承受的最大拉应力如等式（1）所示，与材料的n、r值，抗拉强度，及材料厚度有关，与试样的直径大小无关。式中：n—所试材料的应变硬化指数；r—所试材料的平面塑性应变比；—所试材料的抗拉强度；R—凸模直径；—试样厚度。拉深试验过程中可以测试得到顶件力的大小，所以拉深试样至破裂，当拉深杯体高度大于凸凹模圆角半径之和时，顶件力就等于材料所能承受的最大拉应力。对于不锈钢而言，由于其胀形能力较强，最大力延伸率普遍较大，试验时用较大试样直径（大约等于极限拉深比对应的试样直径）、较小压边力拉深试样至破裂，得到的杯体高度基本都大于凸凹模圆角半径之和（凸凹模圆角半径以GB/T15825中规定为准），且不同试样直径、不同压边力、不同杯体高度下测得的极限拉深力大小基本一致，波动在5%之内，极限拉深力测试数据如表1所示。作为快速试验，可以选用约等于极限拉深状态的试样直径（不锈钢可选用试样直径为120mm），采用较小的压边力拉深至破裂，试验时测得破裂时的最大顶件力作为极限拉深力。表12、极限拉深比快速试验方法及数据处理方法对圆片状试样进行拉深时，试样直径与最大拉深力之间呈近似线性关系，试样直径增大，最大拉深力增大，当最大拉深力增大至材料所能承受的最大拉应力时，拉深试验处于极限拉深状态，这时的试样直径与凸模直径的比值即为极限拉深比LDR。有关材料手册显示，不锈钢材料的极限拉深比一般都大于1.9，按标准方法凸模直径取50mm时，极限拉深状态下试样直径应大于95mm。为了使快速拉深试验结果更加准确，测量最大拉深力时，试样应选用尽量接近极限拉深状态下的直径，如85mm、90mm、95mm。因此，只要测试出试样直径与最大拉深力之间的关系曲线，并按本节第一条测试出试验材料所能承受的极限拉深力，即可通过数据处理计算出极限试样直径(D0)max，从而计算出极限拉深比LDR。试样直径与拉深力关系见图2。借鉴上述理论原理，经过反复试验，结合不锈钢薄板成形性能特点，形成本专利技术的不锈钢极限拉深比测试方法。本不锈钢极限拉深比测试方法的步骤依次如下：Ⅰ采用直径分别为85mm、90mm、95mm三组不同直径的试样进行拉深成形试验，每组内试件数量为4片，测试出每组试样下的最大拉深力平均值。试样直径的加工误差应不大于±0.05mm。Ⅱ用同样的精度加工4片直径为120mm的试样，采用较小的压边力（0kN-10kN），同样进行拉深成形试验，试验过程中，允许柸体边缘发生轻微起趋，测试试样破裂时的极限拉深力平均值。Ⅲ用线性回归方法求出最大拉深力平均值与相应试样直径的回归直线方程。绘制试样直径-拉深力曲线图，如图2所示。Ⅳ用作图法从曲线图中求出两条直线的交点M的横坐标，即为最大直径(D0)max。Ⅴ用(D0)max除以凸模直径dp即为极限拉深比LDR。本专利技术的对中装置拉深试验时，圆片试样中心与凸模中心线应在一直线上，偏差不大于0.5mm。为了试验操作方便，且保证试样的对中性，以压边圈外圆为基准，以内圆直径级差1.25mm为间隔，设置一系列环形装置。环形装置是一个环，环形装置的28个外圆都是Ф132.8mm。一套对中装置包括有28个环形装置。每个环形装置的材料宜用软而有一定韧性的硬纸片或塑料片，厚度在0.7-1.2mm之间，内圆与外圆的同心度应小于0.1mm，内圆直径应以正公差0.05mm制作，如内圆直径为85mm时，其制作直径应在85mm～85.05mm之间，以保证容易对中放置或移开。试验证明本对中装置使用方便，操作简单，可保证试样的对中性满足0.5mm要求。本专利技术的有益效果本不锈钢极限拉深比测试方法用于不锈钢拉深试验操作简单，既保证了拉深极限比试验结果的相对准确性，又明显简化了操作流程。使检测效率最少提高5倍。拉深试验试样尺寸可以预先确定，改变了试样尺寸需一边试验一边确定的方式，试样可以进行批量加工，提高了试样制作效率。减少了试验前确定压边力的预试验次数以及寻找极限试样直径进行的摸索逼近试验次数，改变了试验流程不能预先确定的状况，使试验过程可以按照预定程序顺利完成。本中心对中装置适用于当前成形试验机进行拉深试验时试样与凸凹模之间的中心对中，保证了拉深试验时圆片试样中心与试验机凸凹模中心的对中性，操作简单易行，保障了拉深试验的顺利进行。附图说明图1是极限拉深力测试方法及分析示意图。图2是试样直径与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢极限拉深比测试方法，它的步骤依次如下：Ⅰ 采用直径分别为85mm、90mm、95mm三组不同直径的试样进行拉深成形试验，每组内试件数量为4片，测试出每组试样下的最大拉深力平均值；试样直径的加工误差应不大于±0.05mm；Ⅱ 用同样的精度加工4片直径为120mm的试样，采用较小的压边力（0kN‑10kN），同样进行拉深成形试验，试验过程中，允许柸体边缘发生轻微起趋，测试试样破裂时的极限拉深力平均值；Ⅲ 用线性回归方法求出最大拉深力平均值与相应试样直径的回归直线方程；绘制试样直径‑拉深力曲线图；Ⅳ 用作图法从曲线图中求出两条直线的交点M的横坐标，即为最大直径(D0)max；Ⅴ 用(D0)max除以凸模直径dp即为极限拉深比LDR。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢极限拉深比测试方法，它的步骤依次如下：Ⅰ采用直径分别为85mm、90mm、95mm三组不同直径的试样进行拉深成形试验，每组内试件数量为4片，测试出每组试样下的最大拉深力平均值；试样直径的加工误差应不大于±0.05mm；Ⅱ用同样的精度加工4片直径为120mm的试样，采用较小的压边力（0kN-10kN），同样进行拉深成形试验，试验过程中，允许柸体边缘发生轻微起趋，测试试样破裂时的极限拉深力平均值；Ⅲ用线性回归方法求出最大拉深力平均值与相应试样直径的回归直线方程；绘制试样直径-拉深力曲线图；Ⅳ用作图法从曲线图中求出两条直线的交点M的横坐标，即为最大直径(D0)max；Ⅴ用(D0)max除以凸模直径dp即为极限拉深比LDR。2.根据权利要求1所述的不锈钢极限拉深比测试方法，其特征是：在步骤Ⅰ中，最大拉深力的测试步骤为a开启薄板冲压试验机及拉深试验控制软件；b取本发明中的内径为85mm的环形装置放置于下压边圈上，将直径为85mm的试样放置于对中装置中，同时移动试样及环形装置，仔细将环形装置的外圆与压边圈上的金属圈对正；c压边力设置为0kN，冲压速率设置为0.16～1.2mm/s；d启动试验机对试样进行拉深冲压，同时绘制冲压力-冲压位移曲线，柸体拉深完全脱离压边圈后，停止试验；e从冲压力-冲压位移曲线测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽英，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14