板料拉伸实验及冲压性能分析.docx

板料拉伸实验及冲压性能分析一、 实验目的1. 了解金属板的冲压性能指标2. 掌握用电子拉伸机测定金属板料的抗拉强度、屈服强度、硬化指数、板厚方向性系数的方法二、 实验原理板料的冲压性能指的是板料对各种冲压加工方法的适应能力，板料冲压能力可以通过直接实验和间接实验方法获得本实验采用间接实验的方法来测定板料的冲压性能间接实验时通过板料的拉伸、压缩、硬度测试等方法对板料的各种冲压性能进行分析这些实验可以在一般的力学实验设备上进行，操作简单，评价直观，但所获取的是反映板料一般冲压性能的指标参数，而不是它对某个具体冲压工艺的性能本实验只用拉伸实验测定的参数来评定板料的冲压性能通过拉伸实验，我们可以获得的板料冲压性能参数包括:均匀延伸率 ：它是在拉伸实验中开始产生局部集中变形（产生缩颈）的延u伸率一般情况下，冲压成形都是在板料的均匀变形范围内进行的，所以 可以u反映板料的冲压性能屈强比 ：是材料的屈服强度和强度极限的比值较小的屈强比对所有/sb的冲压性能都是有利的在拉伸时，如果板材的屈服点 比较低，则变形区的切s向压应力较小，材料起皱的趋势也小，所以防止起皱所需要的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。

硬化指数 ：它表示在塑性变形中材料硬化的强度 值大的材料，在同样的n n变形程度下，真是应力增加的要多 值大时，在伸长类变形过程中可以使变形n均匀化，具有扩展变形区，减少毛坯的局部变薄和增大极限变形参数等作用硬化指数 的值，可以根据拉伸试验结果所得的硬化曲线，也可以利用具有不同宽度的阶梯形拉伸试样所做的拉伸试验结果，经过一定的计算求得板厚方向性系数 ：它是板料试样拉伸试验中宽度应变 与厚度应变 的比r wt值，即： 0ln/wtBtr上式中 、 、 、 分别是变形前后试样的宽度和厚度0B0t表明板材在受单向拉应力作用时，板平面方向和厚度方向上的变形难易程度的r比较，也就是反应了在相同的受力条件下板厚方向上的变形性能和板平面方向上的差别当 r＞1 时，板材厚度方向上的变形比宽度方向上的变形困难因此， 值大的材r料，在复杂形状的曲面零件拉深成形时，毛坯的中间部分在拉应力的作用下，厚度方向上变形困难，即变薄量小，从而毛坯中间部分起皱的趋向性降低，有利于冲压加工的进行和产品质量的提高板平面方向性系数 ：当板料平面内不同方向上裁取拉伸试样时，拉伸试验中所r测得的各种机械性能、物理性能等都不一样，这就说明在板材平面内的机械性能和方向有关，其程度可以用 表示，其表达式如下： 09451()2rr板料的塑性平面各向异性常常会使得拉深件口部出现凸耳，凸耳的大小和位置与有关，因此 又称为凸耳系数。

rr当 ＞0 时，说明在 0°和 90°方向上容易出现凸耳；当 ≤0 时，说明在r45°方向上易出现凸耳三、 实验内容1. 了解电子拉伸机的基本结构和功能2. 学习电子拉伸试验机的简单操作，拉伸实验数据的采集和处理软件的使用3. 对试件进行标距，进行拉伸实验，获取拉伸曲线4. 根据实验数据，评定各种冲压性能参数四、 实验步骤1. 采用国标 GB/T 228-2002，制备拉伸试样（本次实验采用的拉伸试样由实验室准备） ，其形状和尺寸成长条形，中间略窄为了测定板料平面的方向性系数，应该在金属薄板平面上与轧制方向成 0°、45 °、90°三个方向上切取试样试样厚度应该均匀，在标距长度内厚度变化应该不大于试件公称厚度的 1%标距点应该在试件的轴线上，并对称于平行长度部分的中心2. 将试样夹紧在试验机的夹头内，调整好测力刻度和载荷——伸长曲线记录装置在随电子拉伸机配备的软件中，将实验条件输入，并确定软件的数据采集功能正常开启拉伸试样，夹头的移动速度应该在5~20mm/min 范围内（本次实验采取的速度为 5mm/min） ，并应该保持加载速度恒定3. 对所获取的拉伸应力——应变曲线，进行处理后，获取板材的屈服强度 、s断裂强度 、屈强比 、均匀延伸率 、硬化指数 。

b/sbun4. 根据板料标距内的纵向和横向尺寸变化，计算其应变，并计算各个方向上的值，并计算 和 rr五、 实验数据及分析原始实验数据记录：实验组号原始长度L0/mm厚度/mm宽度/mm变形后宽度/mm屈服强度/Mpa抗拉强度/Mpa变形量L/mm加载力F/KN2.499 5.0454.934 5.5017.286 5.6889.851 5.74345°（1） 50 1.39 12.5 11.64 210 33012.342 5.7562.578 5.0665.14 5.5247.635 5.710.255 5.7545°（2） 50 1.39 12.59 11.74 265 33012.85 5.7622.973 5.075.967 5.4559.007 5.58412.042 5.6170°（1） 50 1.27 12.45 11.56 270 32015.035 5.6132.849 5.1085.68 5.5228.593 5.66411.419 5.70°（2） 50 1.26 12.62 11.67 296 32514.168 5.7033.997 5.2755.703 5.4696.713 5.5376.713 5.60890°（1） 50 1.39 12.51 11.44 　 　10.244 5.6483.327 5.0835.231 5.377.107 5.5049.304 5.50390°（2） 50 1.37 12.59 11.46 　 　11.9 5.603数据计算和分析：1. 屈服强度、断裂强度、屈强比实验组号 屈服强度/Mpa 抗拉强度/Mpa 屈强比45°（1） 210 330 0.63636363645°（2） 265 330 0.8030303030°（1） 270 320 0.843750°（2） 296 325 0.91076923190°（1） 　 　 　90°（2） 　 　 　从上表可以看出实验材料的屈强比比较大，特别是在 0°方向上，因此从这个角度上看，该材料的的收缩类成形工艺性能不太好。

2. 硬化指数的计算材料的真实应力和应变关系如下式所述： nk两边取对数，有： ll其中的 n 就是我们需要的硬化指数真实应力可以根据下面公式算得： 0LFSVab应变可以根据下面公式算得： 0lnlL计算结果如下表所示：实验组号真实应力（MPa）应变 实验组号真实应力（MPa）应变 实验组号真实应力（MPa）应变 339.7187 0.057759 304.8719 0.048771 19.90638 0.076905484386.1746 0.112739 347.8468 0.094109 43.06328 0.108011416.779 0.165633 375.0708 0.136033 66.50653 0.125980456440.8056 0.215789 395.6539 0.179835 92.1786 0.1259804560°（1）461.7417 0.26290345°（1）413.0539 0.22061290°（1）117.495 0.186379977339.5375 0.055416 304.4099 0.050275 20.66044 0.064419764386.7192 0.107598 348.1047 0.097852 45.17025 0.099501384417.416 0.158592 375.4487 0.142107 70.10459 0.132903696440.3294 0.205696 395.9592 0.186563 96.47244 0.1706537520°（2）460.2799 0.24948245°（2）413.8739 0.22872890°（2）123.0277 0.213497174根据该表格数据，可以得到下列图：0°方向上 图：ln板一，-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 05.85.855.95.9566.056.16.15应 力Linear (应 力)0°方 向该板的硬化系数为： 0.21n板二，-3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 05.85.855.95.9566.056.16.15应 力Linear (应 力)0°方 向该板的硬化系数为： 0.28n二者取均值，有 01(..)0.2945°方向上 图：ln板一，-3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 05.75.755.85.855.95.9566.05应 力Linear (应 力)45°方 向该板的硬化系数为： 450.28n板二，-3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 05.75.755.85.855.95.9566.05应 力Linear (应 力)45°方 向该板的硬化系数为： 45.2n二者取均值，有 451(0..8)0.14290°方向上 图：ln板一，-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 05.785.85.825.845.865.885.95.925.945.965.98应 力Linear (应 力)90°方 向该板的硬化系数为： 90.23n板二，-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 05.75.755.85.855.95.9566.05应 力Linear (应 力)90°方 向该板的硬化系数为： 90.23n二者取均值，有 901(..)0.213综合上述三个方向的硬化指数，该材料的硬化指数为 04590().3nn3. 板厚方向性系数和板平面方向性系数的计算。

板厚方向性系数： 0ln(/)btrt本次实验取长度应变为 15%，即伸长量为 7.5mm 时的宽度应变和厚度应变的比值作为板厚方向性系数的计算背景式子中 为变形后的宽度， 为初始宽0b度； 为变形后的厚度， 为初始厚度 、 、 均通过实验测得， 可以根t0tb0tt据塑性变形体积不变来间接测得，其计算公式如下： 001.5tLtSVt则计算结果如下表所示：实验组号 厚度/mm 宽度/mm 变形后宽度 /mm 变形后厚度 /mm r45°（1） 1.390 12.500 11.640 1.298 1.041 45°（2） 1.390 12.590 11.740 1.296 1.001 0°（1） 1.270 12.450 11.560 1.189 1.131 0°（2） 1.260 12.620 11.670 1.185 1.273 90°（1） 1.390 12.510 11.440 1.322 1.776 90°（2） 1.370 12.590 11.460 1.309 2.057 同样方向的板厚方向性系数取均值，有如下结果： 01(.3.27)1.0r4590(1.6.5).92r则 和 值为：r0945()0.3rr21可见，r>1 ，因此板料厚度方向上的变形比宽度方向上的变形要困难。

从这个角度考虑，这种材料的冲压性能较为优异由于 >0，因此在 0°和 90°方向上易出现凸耳，要注意r六、 思考题1. 测量试件长度和宽度变化的标距对 值的测定是否有影响？r答：从理论上分析，r 是材料的固有属性，与测量的方式无关但是在实际测量中，取伸长率为 15%作为计算背景的时候，试件长度的标距会影响引伸计需要测量的长度，也就是会影响测量的时机，这会使测量得到的 r 值不同因此，测量时间长度和宽度变化的标距对 r 值有影响 2. 拉伸速度对实验结果会有哪些影响？答：拉伸速度主要是影响硬化指数拉伸速度其实就是变形的速度，变形速度不同，材料的硬化效果也不。