[发明专利]针对摺缘操作测试金属的方法及测试机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定在裁切操作之后的拉伸摺缘(或折边)操作中的金属样本的性能的测试方法和装置。

背景技术

在对具有降低的延展性的材料(如高级高强度钢、双相钢和铝合金)的钣金冲压操作中，一个问题是，裁切的表面在形成为翼缘时趋于开裂。当翼缘形成在具有轮廓的裁切表面上时，翼缘被拉伸。当前的测试方法证明了预测材料在拉伸摺缘操作中的可成形能力方面是不可靠的。

在现有技术中，孔膨胀测试被用来预测可成形能力。在孔膨胀测试中，在钣金坯件中形成小直径孔，然后驱动较大直径的冲头通过该小直径孔以形成翼缘。该较大直径的冲头被驱动通过较小直径孔，直至在孔的边缘上出现贯通厚度的裂缝。基于原始的孔直径和膨胀后的孔直径来计算极限孔膨胀比。可替代地，极限成形比可以确定为膨胀的孔直径与原始的孔直径之比。

可以在样本条上进行剪切边缘的拉伸测试。样本被裁切成具有狗骨头形、半狗骨头形或直边。样本被沿平行于裁切线的方向拉伸，直至失效。

在拉伸测试与孔膨胀测试之间通常不表现出高度的相关性。膨胀测试和拉伸测试方法不提供关于特定材料样本在摺缘操作中在横跨翼缘的整个宽度的特定方向上拉伸的能力的可靠数据。在摺缘操作中拉伸翼缘可能导致裂纹区域中显著的应变局部化。

申请人所提出的测试方法已经得到发展，以提供拉伸成形操作(在牵拉和裁切操作之后执行)中的金属样本性能的更可靠的预测。

发明内容

为了解决上述问题中的一个或多个，本发明提供一种针对摺缘操作测试金属的方法，用于针对在摺缘操作中使用的适用性对细长的平面金属样本进行测试，从而提供拉伸成形操作(在牵拉和裁切操作之后执行)中的金属样本性能的更可靠的预测。

在所提出的测试方法中，片状材料的样本条在样本条的平面内绕半径弯曲，该半径是要在所模拟的摺缘操作中形成的翼缘的拉伸摺缘半径和高度的函数。通过在弯曲操作期间支撑样本条的两个平面侧防止了样本条弯曲到平面外。申请人的方法能够被应用于拉伸摺缘或拉伸卷边操作，并且提供了用于预测拉伸摺缘操作中的样本性能的可靠数据。

测试工序可以包括以下步骤：

-预拉伸金属片，以模拟在先前的牵拉操作中施加于金属的应变；

-裁切样本条以模拟生产工具中的状态；

-利用网格或处于已知的规则的小间隔的一系列标记对样本进行标记；

-使样本条在具有对应于经受最大拉伸的边缘的裁切边缘的平面内弯曲；

-测量裂纹区域附近的间隔标记之间的距离，以将测量值与分析计算和有限元测量结果进行比较；

-对在纵向、横向和45°方向上切割的样本重复测试，以确定样本定向效果。

所提出的测试方法可以用来提供生产冲压车间中的快速筛选测试，特别是在对高级高强度钢、双相钢和铝合金进行成形的情况下。筛选测试能够在将卷材或堆叠材料投入生产之前快速地检测材料属性差异。通过最好能够模拟材料中的拉伸摺缘和拉伸卷边应力，能够避免缺乏期望属性或具有属性差异的材料。还能够提供更严密地预测生产性能的材料规格。此外，坯料定向可以被优化，以通过使拉伸摺缘方向与裁切表面的最大可成形性方向对齐来防止拉伸摺缘和拉伸卷边操作中的开裂。

根据本公开的一个方面，针对摺缘操作测试金属的方法包括提供具有平面侧和在平面侧之间延伸的侧壁的金属样本。样本的平面侧在固定装置中被限制于平面区域。然后在限制样本弯曲到平面区域外的同时使样本的侧壁绕弯曲表面弯曲。

根据本发明的其他方面，在限制步骤中，样本可以定位成样本的长度相对于弯曲表面居中布置。在弯曲步骤中，样本的第一纵向端和第二纵向端被接合，以移动第一纵向端和第二纵向端，从而绕弯曲表面弯曲样本。弯曲表面优选地具有测试半径，该测试半径是要在摺缘操作中形成的翼缘的拉伸摺缘半径和高度的函数。

根据本公开的其他方面，限制样本的平面侧的步骤可以包括以侧壁的两个相对的侧边缘夹紧在夹持构件与模具之间的方式夹紧样本的第一纵向端，其中模具限定有槽。槽比样本的宽度略大，使得样本的平面侧受限制但是不夹紧在槽内。弯曲样本的侧壁的步骤可以包括通过冲头使样本的第二纵向端接合在侧壁的相对的侧边缘中的一个上，冲头使样本绕弯曲表面弯曲。