[发明专利]一种金属板材成形极限曲线的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表征金属板材塑性成形性能指标——成形极限曲线的确定方法。

背景技术

金属板材的基本力学性能指标只能对板材成形性能做出定性、综合性的一半评价。对于复杂形状零件的成形，用基本力学性能指标无法全面描述和衡量坯料各局部的实际变形情况。成形极限曲线(Forming Limit Curves--缩写为FLC)是着眼于复杂零件的每一变形局部，它是板料在不同应变路径下的局部失稳极限应变主应变ε₁和次应变ε₂构成的条带形曲线。FLD(Forming Limit Diagram-缩写为FLD，与FLC的物理含义相同)全面、直观的反映了不同应变状态下板料的成形性能，是对板料成形性能的一种定量描述，它是定性和定量研究板料局部成形性能的有效手段。

现在获得金属板材成形曲线(FLC)的试验方法是根据国家标准：GB/T 15825.8-1995《金属薄板成形性能与试验方法-成形极限图(FLD)试验》来进行测试。其方法大致步骤为：

1、利用电化学法在金属板材上印制网格，并切割不同尺寸的板材试样在相应试验设备上进行冲压成形；

2、冲压成形后选择缩颈区附近的临界网格园在工具显微镜上测出变形网格圆的长轴和短轴尺寸，从而得到主应变ε₁、次应变ε₂的值，然后将(ε₁，ε₂)坐标点绘制到以ε₁为横坐标、ε₂为纵坐标的坐标系中，即可得到金属板材的成形极限图。

这种方法测试FLD时常面临的困难主要有：

1、由于印制在金属板材上的网格不能产生预应变，必须通过电化学腐蚀在金属板材上印制网格，而相应网格印制设备价格相对较贵；

2、测试获得FLC的过程中所需金属板料试样的尺寸规格高达九种，每种至少准备3-5片，所需材料多(3-5组)；

3、在金属板材冲压变形后，由于成形过程中金属板材与凸凹模发生接触、挤压，变形量较大部位的电化学腐蚀网格常常被磨损，导致磨损后的网格难以看清，测量、计算ε₁、ε₂产生一定的困难，相对增加了绘制FLC曲线的误差和难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种金属板材成形极限曲线的确定方法，该方法更为简单可行。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种金属板材成形极限曲线的确定方法，包括以下步骤：

S1：在压力机上对被测金属板材的板坯进行不同拉深高度的试验，测得板坯拉深成功时的极限拉深高度h1和拉深刚出现破裂的破裂拉深高度h2；

S2：通过拉伸试验获得被测金属板材的应力应变曲线；

S3：在冲压成形CAE模拟分析软件DYNAFORM软件的材料库中新建被测金属板材的材料库，将步骤S2得到的被测金属板材的应力应变曲线导入该材料数据库，先在DYNAFORM软件的新建材料库中设定一个初始的FLD0值，以用于DYNAFORM软件模拟实际的压力机冲压成形；

S4：将压力机冲压试验中凸模、凹模、板坯、压边圈数字模型导入DYNAFORM软件中，根据压力机冲压试验中的相关工艺参数设置DYNAFORM模拟软件中的相应工艺参数，设定极限拉深高度h1和破裂拉深高度h2，分别进行冲压成形的模拟；

S5：若模拟结果与实际冲压情况相符合，则将步骤S3中设定的初始FLD0值确定为成形极限图中的FLD0值，通过Keeler公式，计算并得到被测金属板材的成形极限曲线；

若模拟结果与实际冲压情况不符合，则对比模拟结果和实际冲压结果，相应的增大或减小FLD0值，直至DYNAFORM软件中设定的FLD0值使模拟结果与实际冲压结果相符合为止，至此FLD0确定，再通过Keeler公式，计算并得到被测金属板材的成形极限曲线。

与现有方法相比，本发明金属板材成形极限曲线的确定方法更为简单可行，而且成本较低，误差较小。

附图说明

图1是板坯直径87mm拉伸高度21mm时的压力机冲压拉深的圆筒件(拉深未破裂)；

图2是板坯直径88mm、拉伸高度20mm时的压力机冲压拉深的圆筒件(拉深产生破裂)；

图3是导入DYNAFORM软件中试验用双相钢的应力应变曲线；

图4是试验用双相钢采用初始FLD0值的成形极限曲线；

图5是FLD0为0.24的冲压成形模拟图像；