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金屬材料薄板和薄帶擴(kuò)孔試驗方法

1 范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種測定厚度為1. 2 mm - 6.0 mm 、寬度不小于90 mm 的金屬薄板和薄帶極限擴(kuò) 孔率的試驗方法。注 2 本試驗通常應(yīng)用于薄鋼板，用于評估產(chǎn)品在擴(kuò)孔成形過程的適用性.

2 規(guī)范性引用文件 

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有(不包括勘誤的內(nèi)容〉或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

3 術(shù)語和定義

3.1下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

槌限擴(kuò)孔率 Iimiting hole expansion ratio 加載荷使圓錐形擴(kuò)孔凸模垂直插入試樣的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔試驗，直至穿透試樣厚度的裂紋出現(xiàn)時圓孔直徑的擴(kuò)展量與圓孔初始直徑的比率。

3.2余隙度 c1earance

制備試樣時，沖制試樣上圓孔所用凹模與凸模之間的相對間隙，即凹模和凸模之間的間隙與試樣厚度的比值。 

4 符號和說明

本標(biāo)準(zhǔn)所用到的符號、說明和單位在表 1 中給出。

5  試驗原理

擴(kuò)孔試驗包括以下兩個步驟    z

a) 如圖 1所示的在試樣上沖制圓孔  z

b) 將規(guī)定形狀和尺寸的圓錐形擴(kuò)孔凸模頂入金屬黯板試樣的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔試驗，直至圓孔 邊緣出現(xiàn)穿透試樣厚度的裂紋，停止凸模沖頂，測定極限擴(kuò)孔率。

1-一試樣;

2一一沖制困孔用凹筷;

3→一沖制圓孔用凸筷，

圖1 沖孔示意圖

6 試驗設(shè)備

6. 1 總則 試驗設(shè)備包括試驗機(jī)和試驗?zāi)＞摺?/P>

6.2 試驗機(jī)

試驗機(jī)應(yīng)可提供可靠的壓邊力保證試驗過程中試樣的固定，具有試樣對中定位功能，試驗機(jī)應(yīng)具備 迅速靈敏的停機(jī)裝置，保證當(dāng)裂紋穿透整個極厚時立即停機(jī)。試驗機(jī)擴(kuò)孔模具的位移速度應(yīng)可控，以保證試驗的穩(wěn)定進(jìn)行。 除擴(kuò)孔試驗機(jī)外，能夠滿足上述要求的深沖壓試驗機(jī)以及其他壓縮試驗機(jī)均可用于擴(kuò)孔試驗。優(yōu)鴻測控技術(shù)(上海)有限公司集產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)一體，生產(chǎn)全系列拉力機(jī),拉力試驗機(jī),材料試驗機(jī),液壓材料試驗機(jī)，環(huán)境試驗機(jī)，非標(biāo)定制試驗機(jī)等力學(xué)試驗機(jī)設(shè)備。

6.3  試驗?zāi)＞?/P>

6.3. 1 擴(kuò)孔試驗用凹模與凸模的尺寸與形狀等要求在 6.3.2-6.3.5 中給出(見圖 3) 。

6.3.2 擴(kuò)孔試驗用凸模呈圓錐形，其頂角為  60。士10 。要求凸模圓柱部分直徑D

驗邊緣裂紋穿透整個試樣板厚。足夠大，可以保證試驗邊緣裂紋穿透整個試樣板厚。

6.3.3 擴(kuò)孔試驗過程中可依據(jù)期望的擴(kuò)孔率確定壓邊用凹模的內(nèi)徑  Dd' 內(nèi)徑 Dd  不小于 40  mmo

6.3.4 擴(kuò)孔試驗用凹模肩部的圓角半徑 R 一般應(yīng)在 2 mm-20 mm 之間，推薦使用半徑為 5 mmo

6.3.5 擴(kuò)孔試驗?zāi)＞叩挠捕葢?yīng)不小于 55 HRC。

7 試梓

7. 1 在同一材料樣品上取 3 個試樣(詳見 8.2) 。 

7.2 試樣應(yīng)平直，試樣上的沖制圓孔中心與試樣邊緣的距離不小于 45 mm ，兩相鄰匾l孔之間的距離不小于 90 mm(見圖 2) 。

 固 2 試樣尺寸示意圖

7.3 試樣上的沖制圓孔用直徑為 10 mm 的凸模沖壓形成，見圖1.

7.4    沖制試樣上的圓孔時，所選凹模須滿足表   2 所示與凸模之間的余隙度，余隙度按式(1)計算。凹模內(nèi)徑的選擇應(yīng)以 0.1 mm 的增量遞增或遞減。 式中 z

dd=d p

C 一一τ:一u 一 X1σσ..( 1 )

c一一余隙度，%;

dd一一試樣沖孔時凹模內(nèi)徑，單位為毫米  (mm);

dp一←一試樣沖孔時凸模直徑，單位為主運米 (dp =10  mm);

t一一試樣厚度，單位為毫米 (mm)。

表 3    選擇回摸內(nèi)徑尺寸的實倒

7.5 沖孔模具的制造公差應(yīng)符合表 4 的規(guī)定。應(yīng)定期檢查沖壓模具的磨損情況 

表 4 沖孔模具的制造公差

8 試驗步驟

8.1 試驗一般在室溫 10 "C 35 "c范圍內(nèi)進(jìn)行。對溫度要求嚴(yán)格的試驗，試驗溫度應(yīng)為 23 "c土 5 "C。

8.2 每一批樣品通常取 3 個試樣進(jìn)行試驗。也可在相關(guān)方同意的情況下增加試驗數(shù)量。

8.3 應(yīng)將沖制圓孔的毛邊朝向凹?？?，將試樣平放在擴(kuò)孔模具上，使試樣的沖制圓孔中心與圓錐形擴(kuò)孔凸模的軸線保持一致且試樣平面垂直于擴(kuò)孔凸模的軸線(見圖  3) ，以保持沖壓方向與擴(kuò)孔方向一致。

8.4  對試樣施加足夠高的壓邊力夾緊試樣保證試驗過程中試樣材料在夾緊區(qū)域不發(fā)生變形流動(壓邊力大小與試樣尺寸有關(guān)，對于 150 mmX 150 mm  的試樣壓邊力應(yīng)不小于 50  kN) 。若夾緊區(qū)域發(fā)生變形流動，則試驗無效，需重新進(jìn)行試驗。

8.5 施加壓力使圓錐形擴(kuò)孔凸模以一定的速率垂直插入試樣的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔(見圖  3)，該速率應(yīng)能夠保證試驗者在*條相應(yīng)穿透試樣厚度的裂紋出現(xiàn)時停止試驗。圓錐形擴(kuò)孔凸模的推進(jìn)速率應(yīng)不大于 1 mm/s 。

8.6試驗過程中應(yīng)保證孔的邊緣一直處于監(jiān)視中;并且在*次出現(xiàn)裂紋跡象時，立即減慢擴(kuò)孔凸模 的運動速率，使出現(xiàn)裂紋跡象到停止凸模運動的這段時間內(nèi)，孔徑增加量zui少。

8. 7 當(dāng)出現(xiàn)穿透試樣厚度的裂紋時，立即停止擴(kuò)孔凸模的運動，打開模具取出試樣。使用游標(biāo)卡尺或 其他合適的儀器(例如經(jīng)校準(zhǔn)的投影儀)測量試樣破裂后的圓孔內(nèi)徑，到 0.05 mmo  測量過程中，應(yīng)避開裂紋所在的方向，在兩個相互垂直的方向測量圓孔內(nèi)徑。

8.8 某些鋼級的薄銅板可能會出現(xiàn)擴(kuò)孔凸模的圓柱部分穿過試樣擴(kuò)展后的圓孔，而圓孔的邊緣并未出 現(xiàn)裂紋。此時，試驗元效?？芍匦逻x取較大直徑的圓錐形擴(kuò)孔凸模進(jìn)行試驗。若沒有較大直徑的擴(kuò)孔 模具，則在相關(guān)部門同意的情況下可減小沖制圓孔的直徑重新試驗。

1一一試樣;

2-一一凹模肩部 3

3一一凹模 s

4一一沖孔毛邊;

5一一裂紋  F

6一一凸模頂角 3

7-一-凸模.

固 3 擴(kuò)孔試驗示意圄 

9 試驗結(jié)果計算

9.1 按 9. 2 9. 4 的規(guī)定與公式計算極限擴(kuò)孔率 '\0

9.2 利用 8. 7 中測量的尺寸，確定破裂后的圓孔平均直徑。

9.3  用保留一位小數(shù)的平均直徑分別按式 (2)計算 3 個(或更多，見 8.2)試樣中每一個試樣的極限擴(kuò)孔率。

λ= Dh-D」×100 …(2 )

式中 z

λ←一極限擴(kuò)孔率，%;

Do----一沖制圓孔的初始直徑 (Do =10 mm);

Dh一一破裂后的圓孔平均直徑，單位為毫米 (mm) 。

9.4 根據(jù) 9.3 中的 3 個(或更多，見 8.2)試樣的試驗結(jié)果計算平均極限擴(kuò)孔率 L修約間隔為 1%。 數(shù)值修約應(yīng)按照 GB/T 8170 規(guī)定執(zhí)行。

10   試驗報告

試驗報告一般應(yīng)包括下列內(nèi)容     z

a) 本標(biāo)準(zhǔn)編號;

b) 試樣的棟識;

c) 試樣的厚度;

d) 平均極限擴(kuò)孔率，以及試樣的數(shù)量(當(dāng)試樣的數(shù)量大于 3 個時h

d 極限擴(kuò)孔率的變化范圍(可在客戶要求時提供 h

f) 任何與本標(biāo)準(zhǔn)偏離的內(nèi)容(需經(jīng)相關(guān)部門同意)。