钣金加工中材料延展性能浅解

板材的可塑性

可成形性可以定义为材料可以被迫进入永久形状变化的容易程度。

材料的可成形性取决于几个因素。重要的一个问题涉及材料的性能，如屈服强度，应变硬化率和延展性。这些都与温度有很大关系。随着材料温度的升高，屈服强度和应变硬化速率逐渐降低，延展性增加。因此，金属的热加工在开裂之前允许相对非常大的变形量。

有几种预测可成形性的方法。下面是一些重要方法的简要说明。

杯子或径向拉伸：

杯子拉伸测试使用来自待测金属的圆形坯料。它被装入模具中，并且注意到它能够承受的拉伸的严重性而没有被称为拉伸比的撕裂。拉伸比是杯直径与坯料直径之比。

其中R _d=拉伸比

D =空白直径

d =冲头直径

50％的拉伸比被认为是优异的。如在所示图4.1（a）中，或者与润滑空白平底冲头可被用于绘制杯，或者如图所示4.1（b）中空白可由润滑半绘制-球形冲头。在第一种情况下，动作主要是拉伸，其中发生材料的圆柱形拉伸。在第二种情况下，将对材料进行双轴拉伸。对于拉伸，夹紧力恰好足以防止材料在进入模具时在拉伸半径处弯曲。变形发生在法兰和拉伸半径上。

福井锥形杯试验：

它采用半球形，光滑抛光打孔。不需要空白支架。在每次测试中，确定将导致破杯的拉伸比。通过使用片材的厚度，坯料的尺寸以及冲头和模具直径之间的固定比率来避免皱折的形成。在这些条件下，试验在张力下产生已知量的拉伸，拉伸和弯曲。

正常各向异性系数：

对材料进行单轴拉伸试验。各向异性系数由塑性宽度应变e_W与厚度应变e _t的比率导出。具有高塑性各向异性的材料也具有更大的“抗稀疏性”。通常，各向异性系数越高，材料在拉伸操作中变形越好。

应变硬化系数：

应变硬化是指当金属在某些区域中变形时，在微结构中发生位错。当这些位错堆积起来时，它们倾向于加强金属以防止该区域中的进一步变形。因此，应变遍布整个片材。然而，在变形的某个点处，应变突然局部化并且颈缩或局部变薄。当发生这种情况时，可以获得片材的进一步整体变形，而不会在颈缩区域中破裂。

因此，应变硬化系数反映了金属在整个板材中分布应变的程度，避免或延迟局部缩颈。应变硬化系数越高，材料在拉伸时会变硬，对局部缩颈的抵抗力越大。金属颈部会损害表面外观并影响结构完整性。

对于许多冲压操作，拉伸金属是关键因素，并且取决于应变硬化系数。因此，需要大量拉伸的冲压件应由具有高平均应变硬化系数的金属制成。屈服强度应低，以避免皱纹或屈曲。

形成极限曲线：

成形极限曲线是确定金属板成形性的良好指标。基本上，它需要绘制一条曲线，显示成形中可接受的应变水平与可能导致失效的应变水平之间的边界线，图4.2。

图4.2major，e ₁和minor，e ₂菌株的关系是通过成形后的测量建立的。

曲线表示垂直于片材平面的主应变和次应变之间的关系。为了确定这些应变，在金属板上标记了一个圆网格，例如通过电解模板蚀刻工艺。在金属变形之后，测量圆以获得主应变e ₁和次应变e ₂，如图4.2所示。通常，从破裂区域中的试样获得10至15个数据点。测量位于失效区域和其外部的椭圆。然后绘制成形极限曲线，使其低于颈缩和断裂带中的应变，并且位于这些区域外的应变之上（图4.3））

随着试样尺寸的受控变化，可以从一个测试装置绘制整个成形 - 极限曲线。可以用四个样品获得相当精确的成形极限曲线，同时可以用八个样品获得精确曲线。

可以注意到，不同金属的“局部”延性会有所不同，因此不能开发出通用的成形极限曲线。例如，在给定的微小应变下，两种金属的峰值局部延性可能为20％和50％。具有20％局部延展性（高应变硬化系数）的金属可能是最佳选择，因为应变将具有更好的分布，允许整个片材拉伸20％。如果另一张纸显示出很小的应变硬化，则局部区域可能会拉伸50％，但是纸张的其余部分相对不受约束。

通过使用可成形性 - 预测技术。设计师和制造商能够更明智地选择金属，并在新金属上快速获得日期。在设计模具之前可以获得基本数据。金属供应商也能够确定材料在从工厂运输之前是否具有所需的可成形性。

图4.3

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