成形极限图FLD或FLC实验报告.doc

金属薄板成形极限曲线（FLC）测定试验报告测试人： 审核人： 日 期： 北京航空航天大学板料成形研究中心010-82315837QQ：3465941661 引言 中国XXXX与北京航空航天大学就xxx项目”进行“金属薄板成形极限曲线（FLC）测定试验”的专项技术服务合作。北京航空航天大学板料成形中心参照GB/T15825-2008金属薄板成形性能与试验方法标准和试验方法，对xxx提供的xx种板料进行成形极限曲线（FLC）试验测定，最终为XXX提供该项目板料的成形性性能的相应实验数据图表。2测试材料表1 .1 测试材料规格参数表材料规格（厚度mm）强度级别（抗拉MPa）热处理状态备注3测试试验设备与模具本次成形极限实验的设备采用北航自主研发的板材成形性能试验机BCS-30D（图1）。停机采用载荷下降法的方式控制。图1BCS-30D通用板材成形性能试验机 4.5 成形极限图（FLD）4.5.1实验原理：在实验室条件下测定成形极限图时，采用刚性凸模对试样进行胀形的方法，必要时可辅以拉伸试验和液压胀形试验。在采用刚性模胀形试验的方法时，将一侧表面制有网格圆的试样放置于模具与压边圈之间，利用压边力压紧拉深筋以外的试样材料，试样中部在凸模的作用下产生变形并形成凸包（见图1），其表面上的网格圆发生变形，当凸包上某个局部产生颈缩或者破裂时停止试验，测量颈缩区或者破裂区附近的网格圆长轴与短轴尺寸，由此计算金属薄板允许的局部表面极限应变量（1、2）或（1、2）。对获得数据点不理想的试验件（主要是等双拉区），可采用液压胀形的方式，参见4.3刚模胀形和液压胀形。在成形极限试验过程当中，主要通过两种方式获得不同应变路径下的表面极限应变量。第一种方式是通过改变试样与凸模接触面之间的润滑条件，主要用来测定成形极限图的右侧部分（双拉变形区，即10、20或者10、20）。若在试样与凸模之间加以更理想的润滑介质，可较为方便的获得接近于等双拉（1=2或者1=2）区域的表面极限应变量，通常不同的润滑条件选择的越多，试验确定的数据点越能反映成形极限曲线。第二种方式是采用不同宽度的试样，主要用来测定成形极限图的左侧部分（拉压变形区，即10、20或者10、20）。如果试样宽度选择的合适，可以获得接近于单向拉伸应变状态（1=-2*2或者1=-2*2）和平面应变状态（2=0或者2=0）下的表面极限应变量。4.5.2 试验试样的制备根据试验装置特点和实验原理，为了防止窄条矩形试样在拉深筋处开裂，本次试验试样确定为中部稍窄、两端稍宽的阶梯形状，其尺寸如图3（单位mm）所示， a=20，40；b=60,80；c=100,120,140,160；其中180mm宽度试件为180mm*180mm方板，无需加工。试样在线切割机上进行制备，每种尺寸样件制备3个试样。图1 FLD试件及几何尺寸按照图3加工完成之后的试样，进行表面清理，去除油污和表面脏物，打磨毛刺、圆角等，然后进行网格印制。网格采用电腐蚀的方式印制其具有清晰度高、不易磨损等优点，因此本次试验中利用金属电腐蚀仪在FLD试件表面上用腐蚀法制成直径为2.5mm的圆形网格，印制完后的试件图如图4所示。网格制备完成之后清理板材表面脏物，确定板材表面干燥，防止氧化、腐蚀等破坏。图2 印制网格后的试样4.5.3 试验基本过程在试样制备工作完成之后，利用BSC-30D设备进行刚性凸模胀形试验。试验过程中对凸模表面和试样（无网格一侧）表面进行润滑，试验过程一般采用国标规定润滑剂进行润滑。根据本实验室现有条件，采用黄油+薄膜（0.04mm）作为润滑剂。预先将润滑剂涂抹（放置）于凸模表面，试件放置时需将试样无网格的一侧表面与凸模相对，且试件放置需要对称于凸模中心，润滑剂与试件放置正确后方可进行试验。试验过程中，预先采用压边力将板材压住（防止材料流动）。另规定出现下述任意情况，试验无效，需重复试验。A：试样的颈缩或者破裂发生在凹模口附近B：使用不同宽度的试样时，试样侧边发生撕裂C：试样在拉深筋附近破裂D：选不出合理的临界网格圆通过以上基本步骤，选出每个规格的合理试验件进行应变的测量 。又为了使板材的应变更接近于其真实应变，本组次试验等双拉区的点采用液压胀形的方式取得。4.5.4成形极限图（FLD）的测定在完成胀形试验的基础之上，需要进行测量和计算薄板表面极限应变量。需要测量和计算变形的圆称之为临界网格圆，从工程应用的观点出发，临界网格圆的选取主要按照以下几点参考：A：将位于颈缩区、但是未破裂的网格圆作为临界网格圆B：将紧靠缩颈或者破裂的网格圆作为临界网格圆C：将与缩颈或破裂横贯其中之网格圆相邻的网格圆作为临界网格圆选择网格临界圆时，为了保证试验结果的一致性，需要保证使用同一种临界网格圆的选择方法进行选择，这样才能使得计算和标绘的成形极限图有可靠性。试样表面上印制的网格圆在胀形试验之后主要发生的变形有三种方式（见图7），初始圆的直径记为d0，畸变后的网格圆长轴记为d1、短轴记为d2，并将d1、d2近似视为试样表面内一点上的两个主应变方向。图3 网格畸变的三种方式通过测量临界网格圆的长、短轴d1和d2，可以获得表面极限应变，计算公式如公式1、公式2所示。 公式1 公式2以表面应变2（或2）为横坐标，表面应变1（或1）为纵坐标，建立表面应变坐标系。在2-1坐标系中，习惯将2和1的分度比例取2:1，在2-1坐标系中两者分度一般相同。将计算的网格极限应变值投影于建立的表面应变坐标系中，将他们连接成适当的曲线即可获得成形极限图。本次试验网格变形测量过程在北航GMASystem网格应变自动测试系统（如图7）上进行。该系统测量误差在0.2%以内，完全满足测量精度要求。测试过程当中，首先选取合理的变形区域，然后通过相机进行两个方位的照相，在GMASystem网格应变自动测试系统进行图像识别，获得变形后的试件网格尺寸，根据公式1、公式2计算应变量，获得不同尺寸、不同润滑条件下试件变形，将所测量的数据点投影于2-1坐标系中即可获得板材的成形极限图。图4 GMASystym网格应变测试分析系统4.5.5成形极限图（FLD）测试结果按照图3的测试方法，利用图4的测试工具，获得板料的应变数据见附表，再通过专业绘图软件对数据进行处理，得到板料的FLC曲线。样图XXX应变数据表major-strainminor-strainmajor-strainminor-strainmajor-strainminor-strain