鈑金加工中材料延展性能淺解

板材的可塑性

可成形性可以定義為材料可以被迫進入永久形狀變化的容易程度。

材料的可成形性取決于幾個因素。重要的一個問題涉及材料的性能，如屈服強度，應變硬化率和延展性。這些都與溫度有很大關系。隨著材料溫度的升高，屈服強度和應變硬化速率逐漸降低，延展性增加。因此，金屬的熱加工在開裂之前允許相對非常大的變形量。

有幾種預測可成形性的方法。下面是一些重要方法的簡要說明。

杯子或徑向拉伸：

杯子拉伸測試使用來自待測金屬的圓形坯料。它被插入模具中，并且注意到它能夠承受的拉伸的嚴重性而沒有被稱為拉伸比的撕裂。拉伸比是杯直徑與坯料直徑之比。

其中R _d=拉伸比

D =空白直徑

d =沖頭直徑

50％的拉伸比被認為是優異的。如在所示圖4.1（a）中，或者與潤滑空白平底沖頭可被用于繪制杯，或者如圖所示4.1（b）中空白可由潤滑半繪制-球形沖頭。在第一種情況下，動作主要是拉伸，其中發生材料的圓柱形拉伸。在第二種情況下，將對材料進行雙軸拉伸。對于拉伸，夾緊力恰好足以防止材料在進入模具時在拉伸半徑處彎曲。變形發生在法蘭和拉伸半徑上。

福井錐形杯試驗：

它采用半球形，光滑拋光打孔。不需要空白支架。在每次測試中，確定將導致破杯的拉伸比。通過使用片材的厚度，坯料的尺寸以及沖頭和模具直徑之間的固定比率來避免皺折的形成。在這些條件下，試驗在張力下產生已知量的拉伸，拉伸和彎曲。

正常各向異性系數：

對材料進行單軸拉伸試驗。各向異性系數由塑性寬度應變e_W與厚度應變e _t的比率導出。具有高塑性各向異性的材料也具有更大的“抗稀疏性”。通常，各向異性系數越高，材料在拉伸操作中變形越好。

應變硬化系數：

應變硬化是指當金屬在某些區域中變形時，在微結構中發生位錯。當這些位錯堆積起來時，它們傾向于加強金屬以防止該區域中的進一步變形。因此，應變遍布整個片材。然而，在變形的某個點處，應變突然局部化并且頸縮或局部變薄。當發生這種情況時，可以獲得片材的進一步整體變形，而不會在頸縮區域中破裂。

因此，應變硬化系數反映了金屬在整個板材中分布應變的程度，避免或延遲局部縮頸。應變硬化系數越高，材料在拉伸時會變硬，對局部縮頸的抵抗力越大。金屬頸部會損害表面外觀并影響結構完整性。

對于許多沖壓操作，拉伸金屬是關鍵因素，并且取決于應變硬化系數。因此，需要大量拉伸的沖壓件應由具有高平均應變硬化系數的金屬制成。屈服強度應低，以避免皺紋或屈曲。

形成極限曲線：

成形極限曲線是確定金屬板成形性的良好指標?；旧?，它需要繪制一條曲線，顯示成形中可接受的應變水平與可能導致失效的應變水平之間的邊界線，圖4.2。

圖4.2major，e ₁和minor，e ₂菌株的關系是通過成形后的測量建立的。

曲線表示垂直于片材平面的主應變和次應變之間的關系。為了確定這些應變，在金屬板上標記了一個圓網格，例如通過電解模板蝕刻工藝。在金屬變形之后，測量圓以獲得主應變e ₁和次應變e ₂，如圖4.2所示。通常，從破裂區域中的試樣獲得10至15個數據點。測量位于失效區域和其外部的橢圓。然后繪制成形極限曲線，使其低于頸縮和斷裂帶中的應變，并且位于這些區域外的應變之上（圖4.3））

隨著試樣尺寸的受控變化，可以從一個測試裝置繪制整個成形 - 極限曲線?？梢杂盟膫€樣品獲得相當精確的成形極限曲線，同時可以用八個樣品獲得精確曲線。

可以注意到，不同金屬的“局部”延性會有所不同，因此不能開發出通用的成形極限曲線。例如，在給定的微小應變下，兩種金屬的峰值局部延性可能為20％和50％。具有20％局部延展性（高應變硬化系數）的金屬可能是最佳選擇，因為應變將具有更好的分布，允許整個片材拉伸20％。如果另一張紙顯示出很小的應變硬化，則局部區域可能會拉伸50％，但是紙張的其余部分相對不受約束。

通過使用可成形性 - 預測技術。設計師和制造商能夠更明智地選擇金屬，并在新金屬上快速獲得日期。在設計模具之前可以獲得基本數據。金屬供應商也能夠確定材料在從工廠運輸之前是否具有所需的可成形性。

圖4.3

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