本发明专利技术公开了一种确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其步骤包括：制备扩孔试样、设定初始的固定加载行程、确定试样裂纹状态的“有”和“无”及确定有效试样。本发明专利技术针对当前扩孔试验标准中存在的裂纹判断标准的问题，制定了相应的技术解决方案，解决了传统测试方法中的技术不足，提升了材料扩孔率的测量精度，为扩孔率在冲压仿真模型的工程应用打下了坚实的基础，将推动对先进高强钢边缘开裂问题的解决。本发明专利技术具有实用性、低成本、精度高和规范化的技术优势，将具有重要的工程实践意义和广阔的工程应用前景。的工程应用前景。的工程应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种确定有效试样以测定扩孔率的试验方法
[0001]本专利技术属于金属薄板成形领域，尤其是涉及测定金属材料扩孔率的试验方法。
技术介绍
[0002]先进高强钢在零件冲压成形中易发生边缘开裂现象，是主机厂和钢铁厂面临的一个具有共性的工程难题。“如何预防边缘开裂？”和“如何预测边缘开裂？”，是当前学术界和工程界关于边缘开裂的研究重点。
[0003]针对“如何预防边缘开裂？”，主机厂和钢铁厂已经形成了一个广泛的共识，即提升材料的扩孔率可有效的降低零件边缘开裂的风险。针对“如何预测边缘开裂？”，有专家和学者已经意识到了扩孔率作为边缘开裂的评价指标的可行性和重要性，如美国钢铁公司(United States Steel Corporation)在其公开的文献——SAE 2007
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1693中对此进行了充分的论证；本申请的专利技术人提交的“一种测定等效塑性应变成形极限图的试验与计算方法(专利申请号2021101850376)”，成功的将扩孔率引入到了成形极限图中，用于预测边缘开裂。因此，如何精准的测定和监测材料扩孔率对解决零件边缘开裂问题就显得尤为重要。
[0004]当前的扩孔试验标准ISO 16630，因测试结果不确定性和波动性极大而广受非议。安塞乐米塔尔早期的研究表明“人为判断因素”将显著影响扩孔率的测定结果，所谓“人为判断因素”是指判断裂纹贯穿的终止时刻存在非常大的不确定性，从而导致测量结果波动性极大。
[0005]在“如何预防边缘开裂？”的问题上，瑞典钢铁公司(SSAB)充分研究和认识到控制和提升先进高强钢的扩孔率对解决边缘开裂问题的重要性；在“如何预测边缘开裂？”的问题上，由于“测试结果不确定性和波动性”而放弃了将扩孔率作为评估指标，提出了基于大量试验测量的“三维边缘成形极限图”。
[0006]USS在2008年的IDDRG(International Deep Drawing Research Group，国际深冲压研究组织)国际会议上，介绍了一种扩孔试验的新测量系统，由两部分组成，包括数值记录和测量系统(Digital Recording and Measurement System，简称“DRMS”)和“Tinus
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Olsen”成形机。基于DRMS记录的照片，选择其中出现临界的贯穿或贯穿厚度裂纹的图片，DRMS可以计算出此照片的孔内径，并用于扩孔率的计算，由于新测量系统可以确定临界贯穿裂纹的状态，因而，避免了“人为判断因素”的影响。
[0007]ISO 16630标准的裂纹终止判定是“出现贯穿试样厚度的裂纹时”，试验过程中应保证孔的边缘一直处于肉眼监视中；并且在第一次出现微裂纹时，立即减慢扩孔凸模的推进速率，使从出现微裂纹到停止凸模运动的时间内，尽量减少加载行程的增加量。按照ISO 16630标准的裂纹终止判定，一方面，因人而异，不同的人做扩孔试验，裂纹的终止判定会存在较大的差异；另一方面，因时而异，即使同一人对同一种材料的不同试样做扩孔试验，由于裂纹的终止判定时刻不确定，从而，导致结果存在较大差异，因此，ISO 16630标准的扩孔试验结果很难具有可重复性。
[0008]ISO 16630:2017的裂纹达标判定是“贯穿裂纹的内侧开口最大宽度为0.1mm，超过0.1mm则试验结果无效”。按照ISO 16630的裂纹达标判定，一方面，通过肉眼控制贯穿裂纹的内侧开口最大宽度小于0.1mm，是非常难控制的；另一方面，要测量内侧开口最大宽度小于0.1mm，在测量方法上存在一定的困难，因此，如果严格按照ISO 16630标准，则扩孔试验的效率是一个严重的问题。
[0009]总之，在“裂纹终止判定”和“裂纹达标判定”两个方面上，ISO 16630标准均存在较大的不足和争议，严重地限制了扩孔试验标准的工程应用。
技术实现思路
[0010]1、本专利技术解决的技术问题
[0011]本专利技术所要解决的技术问题是：针对ISO 16630:2017标准中“裂纹终止判定”的问题，将传统测试方法中由条件(在试验过程中主观判断裂纹是否贯穿)确定结果(计算扩孔率)，转变为由结果(预估扩孔率)确定条件(根据试验结束后的试样客观判断裂纹是否贯穿)；针对ISO 16630标准“裂纹达标判定”的问题，通过限定裂纹状态“有”和“无”的固定加载行程的关系，设定两者的平均值进行固定行程加载的扩孔试验，得到的有效试样可直接用于测定扩孔率，对其裂纹状态不做判定，从而将“裂纹判断标准的不确定性和缺乏可操作性”转化为了“固定行程加载的相对性技术规定”。
[0012]2、本专利技术的技术方案
[0013]为了实现本专利技术所要解决的技术问题的目的，本专利技术提供了一种确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其步骤包括：
[0014]步骤一、制备扩孔试样：按照ISO 16630:2017扩孔标准规定的试样尺寸，制备若干初始直径为D0的被测材料的扩孔试样；
[0015]步骤二、设定初始的固定加载行程：从制备的扩孔试样中取出一个试样，将试样毛刺朝上放置在试验装置上，并设定初始的固定加载行程d0对试样进行扩孔试验，所述的固定加载行程是指冲头从初始位置到运动停止位置所移动的距离；
[0016]步骤三、确定试样裂纹状态的“有”和“无”：取出扩孔试验之后的扩孔试样，观测孔边缘的裂纹状态，存在两种情形：
[0017]情形一：若试样扩孔后的裂纹状态是“无”，所述的裂纹状态“无”是指“内径未出现贯穿试样厚度的裂纹”，则相对于初始固定加载行程d0，以递增增量增加固定加载行程，重新进行毛刺朝上的固定行程加载的扩孔试验，直到出现试样扩孔后的裂纹状态是“有”，所述的裂纹状态“有”是指“内径出现贯穿试样厚度的裂纹”，则相邻的裂纹状态“无”和裂纹状态“有”对应的固定加载行程d1分别记为S0和S1，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs，所述的Δs的取值范围大于零；
[0018]情形二：若试样扩孔后的裂纹状态是“有”，则相对于初始固定加载行程d0，以递减增量降低固定加载行程，重新进行毛刺朝上的固定行程加载的扩孔试验，直到出现试样扩孔后的裂纹状态是“无”，则相邻的裂纹状态“有”和裂纹状态“无”对应的固定加载行程d1分别记为S1和S0，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs；
[0019]步骤四、确定有效试样：取一个试样，设定固定加载行程d2等于(S0+S1)/2对该试样进行毛刺朝上的固定行程加载的扩孔试验，扩孔之后的试样则为测定扩孔率的有效试
样。
[0020]最优的，所述的确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其特征在于：在步骤一中，根据ISO 16630:2017扩孔标准的冲孔规定，制备若干初始直径为D0等于10mm的扩孔试样；在步骤三中，Δs等于0.5mm。
[0021]最优的，所述的确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其特征在于：在步骤二，确定初始的固定加载行程d0的方法是采用常规的扩孔试验等效于初始固定行程加载的扩孔试验，具体方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其步骤包括：步骤一、制备扩孔试样：按照ISO 16630:2017扩孔标准规定的试样尺寸，制备若干初始直径为D0的被测材料的扩孔试样；步骤二、设定初始的固定加载行程：从制备的扩孔试样中取出一个试样，将试样毛刺朝上放置在试验装置上，并设定初始的固定加载行程d0对试样进行扩孔试验，所述的固定加载行程是指冲头从初始位置到运动停止位置所移动的距离；步骤三、确定试样裂纹状态的“有”和“无”：取出扩孔试验之后的扩孔试样，观测孔边缘的裂纹状态，存在两种情形：情形一：若试样扩孔后的裂纹状态是“无”，所述的裂纹状态“无”是指“内径未出现贯穿试样厚度的裂纹”，则相对于初始固定加载行程d0，以递增增量增加固定加载行程，重新进行毛刺朝上的固定行程加载的扩孔试验，直到出现试样扩孔后的裂纹状态是“有”，所述的裂纹状态“有”是指“内径出现贯穿试样厚度的裂纹”，则相邻的裂纹状态“无”和裂纹状态“有”对应的固定加载行程d1分别记为S0和S1，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs，所述的Δs的取值范围大于零；情形二：若试样扩孔后的裂纹状态是“有”，则相对于初始固定加载行程d0，以递减增量降低固定加载行程，重新进行毛刺朝上的固定行程加载的扩孔试验，直到出现试样扩孔后的裂纹状态是“无”，则相邻的裂纹状态“有”和裂纹状态“无”对应的固定加载行程d1分别记为S1和S0，两者之差的绝对值ΔS要求小于等于Δs；步骤四、确定有效试样：取一个试样，设定固定加载行程d2等于(S0+S1)/2对该试样进行毛刺朝上的固定行程加载的扩孔试验，扩孔之后的试样则为测定扩孔率的有效试样。2.根据权利要求1所述的确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其特征在于：在步骤一中，根据ISO 16630:2017扩孔标准的冲孔规定，制备若干初始直径为D0等于10mm的扩孔试样；在步骤三中，Δs等于0.5mm。3.根据权利要求2所述的确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其特征在于：在步骤二，确定初始的固定加载行程d0的方法是采用常规的扩孔试验等效于初始固定行程加载的扩孔试验，具体方法是：从制备的扩孔试样中取一个试样，将试样毛刺朝上放置在扩孔试验机上，采用肉眼判定“出现贯穿试样厚度的裂纹”时，停止扩孔试验；从扩孔载荷
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加载行程曲线上读取扩孔试验终止时的最大加载行程为初始的固定加载行程d0。4.根据权利要求3所述的确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其特征在于：在步骤三中，采用电子显微镜辅助判断裂纹状态的“有”和“无”。5.根据权利要求4所述的确定有效试样以测定扩孔率的试验方法，其特征在于：所有试样均为毛刺朝下放置进行扩孔试验。6.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖锋，高亮庆，占炜，刘斯年，路洪洲，
申请(专利权)人：武汉上善仿真科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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