[發明專利]針對摺緣操作測試金屬的方法及測試機器

有效

• 申請號: 201210086389.7
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102735528A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 謝爾蓋·費奧多羅維奇·戈洛瓦先科
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明涉及一種用于確定在裁切操作之后的拉伸摺緣(或折邊)操作中的金屬樣本的性能的測試方法和裝置。

背景技術

在對具有降低的延展性的材料(如高級高強度鋼、雙相鋼和鋁合金)的鈑金沖壓操作中，一個問題是，裁切的表面在形成為翼緣時趨于開裂。當翼緣形成在具有輪廓的裁切表面上時，翼緣被拉伸。當前的測試方法證明了預測材料在拉伸摺緣操作中的可成形能力方面是不可靠的。

在現有技術中，孔膨脹測試被用來預測可成形能力。在孔膨脹測試中，在鈑金坯件中形成小直徑孔，然后驅動較大直徑的沖頭通過該小直徑孔以形成翼緣。該較大直徑的沖頭被驅動通過較小直徑孔，直至在孔的邊緣上出現貫通厚度的裂縫。基于原始的孔直徑和膨脹后的孔直徑來計算極限孔膨脹比。可替代地，極限成形比可以確定為膨脹的孔直徑與原始的孔直徑之比。

可以在樣本條上進行剪切邊緣的拉伸測試。樣本被裁切成具有狗骨頭形、半狗骨頭形或直邊。樣本被沿平行于裁切線的方向拉伸，直至失效。

在拉伸測試與孔膨脹測試之間通常不表現出高度的相關性。膨脹測試和拉伸測試方法不提供關于特定材料樣本在摺緣操作中在橫跨翼緣的整個寬度的特定方向上拉伸的能力的可靠數據。在摺緣操作中拉伸翼緣可能導致裂紋區域中顯著的應變局部化。

申請人所提出的測試方法已經得到發展，以提供拉伸成形操作(在牽拉和裁切操作之后執行)中的金屬樣本性能的更可靠的預測。

發明內容

為了解決上述問題中的一個或多個，本發明提供一種針對摺緣操作測試金屬的方法，用于針對在摺緣操作中使用的適用性對細長的平面金屬樣本進行測試，從而提供拉伸成形操作(在牽拉和裁切操作之后執行)中的金屬樣本性能的更可靠的預測。

在所提出的測試方法中，片狀材料的樣本條在樣本條的平面內繞半徑彎曲，該半徑是要在所模擬的摺緣操作中形成的翼緣的拉伸摺緣半徑和高度的函數。通過在彎曲操作期間支撐樣本條的兩個平面側防止了樣本條彎曲到平面外。申請人的方法能夠被應用于拉伸摺緣或拉伸卷邊操作，并且提供了用于預測拉伸摺緣操作中的樣本性能的可靠數據。

測試工序可以包括以下步驟：

-預拉伸金屬片，以模擬在先前的牽拉操作中施加于金屬的應變；

-裁切樣本條以模擬生產工具中的狀態；

-利用網格或處于已知的規則的小間隔的一系列標記對樣本進行標記；

-使樣本條在具有對應于經受最大拉伸的邊緣的裁切邊緣的平面內彎曲；

-測量裂紋區域附近的間隔標記之間的距離，以將測量值與分析計算和有限元測量結果進行比較；

-對在縱向、橫向和45°方向上切割的樣本重復測試，以確定樣本定向效果。

所提出的測試方法可以用來提供生產沖壓車間中的快速篩選測試，特別是在對高級高強度鋼、雙相鋼和鋁合金進行成形的情況下。篩選測試能夠在將卷材或堆疊材料投入生產之前快速地檢測材料屬性差異。通過最好能夠模擬材料中的拉伸摺緣和拉伸卷邊應力，能夠避免缺乏期望屬性或具有屬性差異的材料。還能夠提供更嚴密地預測生產性能的材料規格。此外，坯料定向可以被優化，以通過使拉伸摺緣方向與裁切表面的最大可成形性方向對齊來防止拉伸摺緣和拉伸卷邊操作中的開裂。

根據本公開的一個方面，針對摺緣操作測試金屬的方法包括提供具有平面側和在平面側之間延伸的側壁的金屬樣本。樣本的平面側在固定裝置中被限制于平面區域。然后在限制樣本彎曲到平面區域外的同時使樣本的側壁繞彎曲表面彎曲。

根據本發明的其他方面，在限制步驟中，樣本可以定位成樣本的長度相對于彎曲表面居中布置。在彎曲步驟中，樣本的第一縱向端和第二縱向端被接合，以移動第一縱向端和第二縱向端，從而繞彎曲表面彎曲樣本。彎曲表面優選地具有測試半徑，該測試半徑是要在摺緣操作中形成的翼緣的拉伸摺緣半徑和高度的函數。

根據本公開的其他方面，限制樣本的平面側的步驟可以包括以側壁的兩個相對的側邊緣夾緊在夾持構件與模具之間的方式夾緊樣本的第一縱向端，其中模具限定有槽。槽比樣本的寬度略大，使得樣本的平面側受限制但是不夾緊在槽內。彎曲樣本的側壁的步驟可以包括通過沖頭使樣本的第二縱向端接合在側壁的相對的側邊緣中的一個上，沖頭使樣本繞彎曲表面彎曲。