文档介绍：六、板料的冲压成形性能与成形极限
板料基本性能与冲压成形性能的关系
衡量薄板性能的优劣,过去一般以薄板的基本性能指标来评价,但是随着汽车、家电工业的发展,对薄板成形性能的要求日益苛刻,从而使成形性指标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板成形性(sheet metal formability),根据BG/-1995的定义,就是指金属薄板对于冲压成形的适应能力。
具有最佳成形性能的材料应具有如下特点:
均匀分布应变;
承受平面内压缩应力而无起皱现象;
可以达到较高应变而无颈缩和断裂;
承受平面内剪切应力而无断裂;
零件由凹模出来后保持其形状
保持表面光洁,阻止表面损伤。
薄板本身固有的基本特性值与其成形性能之间具有一定的相关性见下表。对于冷轧冲压钢板,往往希望具有低的屈服强度、低的屈强比、高的n、r值。
薄板基本特性值与成形性能的相关性
材料基本性能
冲压成形性能
主要影响因素
次要影响因素
抗破裂性能
胀形成形性能
n
r、δ0、σs
扩孔成形性能
δ0
r 、强度及塑性的平面各向异性
拉深成形性能
r、Δr
n、σs/σb、σs
弯曲成形性能
δ0
总延深率的平面各向异性程度
贴模性
σs
r、n、σs/σb
定形性
σs、E
r、n、σs/σb
屈服强度
材料在试验过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力,叫屈服强度。屈服点越低,最后产品的形状越好。
n值
n值,即加工硬化指数,代表材料抵抗继续形变的能力。
r值
r值即塑性应变比(Plastic Strain Ratio),代表在任何指定的应变值下(一般为15%)板材宽度方向和厚度方向真应变之比值,即:r=εb/εt。它是评价金属薄板压缩类成形性能的重要参数。
加工硬化指数n是评定板料伸长类成形性能的一个重要参数,n值大,拉伸失稳时的极限应变大;这对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形来说,可以在一次成形中获得较大的极限变形程度;n值对复杂形状零件的成形也有影响,在以胀形为主的成形工艺中,n值越大的板料,成形性能越好。
板料r值的大小,反映了板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r=1时,为各向同性;r≠1时,为各向异性。 r值与冲压成形性能有密切的关系,尤其是与拉深成形性能直接相关,r值大,拉深成形时有利于凸缘的切向收缩变形和提高拉深件底部的承载能力。图给出了拉深时的应力状态。
板平面中最主要的三个方向是与轧制方向呈0°、45°和90°,相应地用r0°、r45°和r90°表示。由于不同方向上测得的数值是变化的图,板料的塑性应变比常用平均值表示:
r=1/4(r 0°+2 r 45°+r 90°)
板平面内各向异性的差别用△r表示:
Δr=1/2( r 0°- 2r 45°+r 90°)
用圆形坯料拉深筒形件时,当△r>0时,凸耳出现在0°和90°方向;当Δr<0时,凸耳出现在±45°方向;Δr=0时,不产生凸耳。由于凸耳的位置与大小和Δr有关,所以Δr又叫凸耳参数。
δu与δ
δu(均匀延伸率),是在拉伸试验中开始产生局部集中变形的延伸率。δ称为总延伸率,与试样的相对长度有关。δu的大小表示板材产生均匀塑性变形的能力,直接决定板材在伸长类变形中的冲压性能。
σs /σb
σs /σb称为屈强比,它对板材冲压性能的影响是多方面的。σs/σb的比例越低,屈服点和抗拉强度的差距越大,钢板在同等强度对比加工时,对压缩类成形工艺,材料起皱趋势也小;对伸长类成形工艺,材料定形性和贴模性好,回弹变形也小。