金屬薄板彎曲成形性能試驗方法

       金屬板材作為板材材料的一種，其應用范圍和領域十分廣泛。作為衡量金屬板材在沖壓成形過程中對成形工藝適應能力的重要指標，金屬板材的成型性能測試廣泛應用于沖壓、汽車、輕工甚至航空航天工業(yè)等領域，掌握該測試并結合常規(guī)的金屬材料性能參數(shù)可以準確地為仿真模擬、成型加工過程等提供詳細準確的數(shù)據(jù)支撐。

       金屬薄板的成形性能不是金屬薄板的固有物性，而是一種與材料變量、加工過程變量和產品設計變量相關的狀態(tài)，這種狀態(tài)反映了制件的成形難度，它取決于金屬薄板的靜態(tài)品質、薄板在動態(tài)沖壓過程中承受的應力應變條件和薄板制件的幾何特征，根據(jù)基本沖壓成形的方式分為脹形性能、拉深性能、擴孔性能、復合成形性能和彎曲性能等，其中彎曲性能指彎曲成形時金屬薄板抵抗變形區(qū)外層拉應力引起破裂的能力。作為商用金屬板材供貨驗收依據(jù)之一和金屬板料折彎機工作精度常規(guī)檢測方法之一，了解金屬薄板彎曲成形性能試驗方法是非常有必要的，下面就根據(jù)GB/T15825.5來具體介紹一下金屬薄板彎曲成形性能試驗方法。

一、試驗范圍

       本方法適用于測定厚度為0.30mm～4.00mm的以最小相對彎曲半徑為指標的金屬薄板的彎曲成形性能。

二、試驗原理

        本試驗采用一系列具有不同底部弧面半徑的凸模（或不同厚度的墊模）， 將試樣按照規(guī)定的彎曲角成形后（如圖1）檢查其變形區(qū)外側表面將該表面不產生裂紋或顯著凹陷時的最小相對彎曲半徑作為金屬薄板的彎曲成形性能指標。

圖1 壓彎試驗

三、制樣和模具的選用

1、本試驗采用條形試樣，其寬度應大于10倍板料基本厚度，但不應小于20mm，且長度應保證試樣可彎成“Ｖ”形或“U”形。

2、推薦使用寬度50mm±0.5mm，長度150mm±2.0mm的條形試樣。

3、試樣長度方向應垂直于軋制方向（取樣角θ=90°），如有特殊要求，允許取樣角改用其他數(shù)值，但應在試驗報告中注明。

4、按GB/T15825.2中的規(guī)定準備試樣和模具，特別要求逐個測量試樣厚度，并按試樣正反兩面分組編號，同時記錄試樣實測厚度。

5、凸模、墊模和凹模的寬度均應大于試樣寬度。

6、凹?？诓繄A角半徑r_d（如圖１）取為10mm。（注：凹?？诓恳嗫稍O計成半徑為r_d的可轉動圓柱體。）

7、凸模底部弧面半徑R_p（如圖１），原則上以每間隔0.1mm為一級規(guī)格，制造公差范圍±0.01mm。為了減少試驗工作量，推薦采用表２所列凸模規(guī)格。

 8、180°彎曲所用墊模厚度（如圖3a），原則上以每間隔0.2mm為一級規(guī)格，制造公差范圍±0.01mm。為了減少試驗工作量，推薦將表２所列數(shù)據(jù)增大一倍作為墊模厚度，即t_p=２R_P。

圖3 180°彎曲試驗

四、試驗裝置和試驗機

1、試驗裝置

按GB/T15825.2準備試驗裝置，并要求滿足下述技術條件：

①　試驗裝置需配備多種規(guī)格符合試驗需求的模具并能方便、快速地更換凸模；

②　在工作行程內，凸模與凹模對中，偏差不大于0.1mm;

③　試驗裝置應能對試樣準確定位；

④　試驗裝置應能調整凹模開度Ｌ（如圖１），并在調整后能夠鎖緊，以保證Ｌ在試驗過程中不發(fā)生變化；

⑤　試驗裝置在工作時不應發(fā)生傾斜、 偏移和振動。

2、萬測T彎試驗機

萬測T彎試驗機是根據(jù)GB/T15825.5《金屬薄板成型性能試驗方法 第5部分》標準設計，能夠完成薄板的彎曲、壓扁試驗。其設有兩個工位，左邊為彎曲試驗，右邊為壓扁試驗。

萬測HBT205C金屬板材彎曲試驗機

     T彎試驗機采用臥式結構設計，結構緊湊，外形小巧；模具更換簡單，用戶可根據(jù)需求定制各種角度的模具；機器設置有安全防護罩，能夠有效保護操作人員的安全；配備高性能集成化靜音油源，采用壓差隨動技術，發(fā)熱量少，能耗低，設備采用觸摸屏控制，操作方便。

五、試驗步驟

1、該試驗通常在10℃~35℃的溫度環(huán)境下進行，如有必要亦可把溫度環(huán)境設置為23℃±５℃。

2、試驗前，按GB/T15825.2中的規(guī)定對模具、試驗裝置和試驗機進行清洗、檢查和潤滑。

3、每次試驗前，可用全損耗系統(tǒng)用油對凹?？诓繄A角區(qū)域進行適當潤滑。

4、調整凹模開度，調整后鎖緊。調整凹模開度Ｌ時，按式（１）、 式（２）計算其數(shù)值，計算結果保留兩位小數(shù)：

5、按規(guī)定的彎曲角，用圖1、圖3、圖4或圖5所示方法，由大到小選擇凸?；驂|模規(guī)格，逐次對試樣進行彎曲試驗，直到試樣變形區(qū)外側表面在５倍放大鏡下出現(xiàn)裂紋或顯著凹陷時為止。開始試驗選用的凸?；驂|模規(guī)格可根據(jù)經驗確定。

圖4  “V”形塊彎曲

圖5 彎曲

6、使用圖１壓彎試驗方法時，如果最小規(guī)格的凸?；驂|模仍不能使試樣變形區(qū)外側表面產生裂紋或顯著凹陷，可改變試樣彎曲角度或對試樣進行圖3b所示180°折疊彎曲，但應在試驗報告中說明。

7、如果凸模剛度允許，可使用圖１壓彎試驗方法直接對試樣進行180°彎曲，且凹模開度按式（２）確定。

8、不能用壓彎試驗方法進行180°彎曲時，應先將試樣壓彎到一定角度，然后將其移至上、下兩塊壓板之間進行180°彎曲（如圖3）。

9、對同種材料正、反兩面分別進行３次以上有效重復試驗。

10、變形區(qū)外側表面無裂紋、但縱向側邊出現(xiàn)裂紋時試驗無效。為避免這種現(xiàn)象，必要時需打磨毛刺。

六、最小彎曲半徑的確定和試驗結果計算

1、壓彎試驗或180°有墊模彎曲試驗時，按式（３）確定最小彎曲半徑Ｒ_min。

（注：R_pf是試樣變形區(qū)外側表面出現(xiàn)裂紋或顯著凹陷時所用的凸模底部弧面半徑或所用墊模厚度的二分之一）

2、180°無墊模彎曲試驗時，按下述原則確定最小彎曲半徑：

①　試樣變形區(qū)外側表面在５倍放大鏡下出現(xiàn)裂紋或顯著凹陷時，最小彎曲半徑Ｒ_min=0.1mm。

②　試樣變形區(qū)外側表面在５倍放大鏡下無裂紋或顯著凹陷時，最小彎曲半徑Ｒ_min=0。

3、計算最小相對彎曲半徑Ｒ_min/t，計算結果保留一位小數(shù)。

4、計算平均最小相對彎`Ｒ_min/t，計算結果保留一位小數(shù)。