板材的可塑性

可成形性可以定義為材料可以被迫進(jìn)入永久形狀變化的容易程度。

材料的可成形性取決于幾個(gè)因素。重要的一個(gè)問題涉及材料的性能，如屈服強(qiáng)度，應(yīng)變硬化率和延展性。這些都與溫度有很大關(guān)系。隨著材料溫度的升高，屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化速率逐漸降低，延展性增加。因此，金屬的熱加工在開裂之前允許相對(duì)非常大的變形量。

有幾種預(yù)測(cè)可成形性的方法。下面是一些重要方法的簡(jiǎn)要說明。

杯子或徑向拉伸：

杯子拉伸測(cè)試使用來自待測(cè)金屬的圓形坯料。它被裝入模具中，并且注意到它能夠承受的拉伸的嚴(yán)重性而沒有被稱為拉伸比的撕裂。拉伸比是杯直徑與坯料直徑之比。

其中R _d=拉伸比

D =空白直徑

d =沖頭直徑

50％的拉伸比被認(rèn)為是優(yōu)異的。如在所示圖4.1（a）中，或者與潤(rùn)滑空白平底沖頭可被用于繪制杯，或者如圖所示4.1（b）中空白可由潤(rùn)滑半繪制-球形沖頭。在第一種情況下，動(dòng)作主要是拉伸，其中發(fā)生材料的圓柱形拉伸。在第二種情況下，將對(duì)材料進(jìn)行雙軸拉伸。對(duì)于拉伸，夾緊力恰好足以防止材料在進(jìn)入模具時(shí)在拉伸半徑處彎曲。變形發(fā)生在法蘭和拉伸半徑上。

福井錐形杯試驗(yàn)：

它采用半球形，光滑拋光打孔。不需要空白支架。在每次測(cè)試中，確定將導(dǎo)致破杯的拉伸比。通過使用片材的厚度，坯料的尺寸以及沖頭和模具直徑之間的固定比率來避免皺折的形成。在這些條件下，試驗(yàn)在張力下產(chǎn)生已知量的拉伸，拉伸和彎曲。

正常各向異性系數(shù)：

對(duì)材料進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)。各向異性系數(shù)由塑性寬度應(yīng)變e_W與厚度應(yīng)變e _t的比率導(dǎo)出。具有高塑性各向異性的材料也具有更大的“抗稀疏性”。通常，各向異性系數(shù)越高，材料在拉伸操作中變形越好。

應(yīng)變硬化系數(shù)：

應(yīng)變硬化是指當(dāng)金屬在某些區(qū)域中變形時(shí)，在微結(jié)構(gòu)中發(fā)生位錯(cuò)。當(dāng)這些位錯(cuò)堆積起來時(shí)，它們傾向于加強(qiáng)金屬以防止該區(qū)域中的進(jìn)一步變形。因此，應(yīng)變遍布整個(gè)片材。然而，在變形的某個(gè)點(diǎn)處，應(yīng)變突然局部化并且頸縮或局部變薄。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，可以獲得片材的進(jìn)一步整體變形，而不會(huì)在頸縮區(qū)域中破裂。

因此，應(yīng)變硬化系數(shù)反映了金屬在整個(gè)板材中分布應(yīng)變的程度，避免或延遲局部縮頸。應(yīng)變硬化系數(shù)越高，材料在拉伸時(shí)會(huì)變硬，對(duì)局部縮頸的抵抗力越大。金屬頸部會(huì)損害表面外觀并影響結(jié)構(gòu)完整性。

對(duì)于許多沖壓操作，拉伸金屬是關(guān)鍵因素，并且取決于應(yīng)變硬化系數(shù)。因此，需要大量拉伸的沖壓件應(yīng)由具有高平均應(yīng)變硬化系數(shù)的金屬制成。屈服強(qiáng)度應(yīng)低，以避免皺紋或屈曲。

形成極限曲線：

成形極限曲線是確定金屬板成形性的良好指標(biāo)。基本上，它需要繪制一條曲線，顯示成形中可接受的應(yīng)變水平與可能導(dǎo)致失效的應(yīng)變水平之間的邊界線，圖4.2。

圖4.2major，e ₁和minor，e ₂菌株的關(guān)系是通過成形后的測(cè)量建立的。

曲線表示垂直于片材平面的主應(yīng)變和次應(yīng)變之間的關(guān)系。為了確定這些應(yīng)變，在金屬板上標(biāo)記了一個(gè)圓網(wǎng)格，例如通過電解模板蝕刻工藝。在金屬變形之后，測(cè)量圓以獲得主應(yīng)變e ₁和次應(yīng)變e ₂，如圖4.2所示。通常，從破裂區(qū)域中的試樣獲得10至15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。測(cè)量位于失效區(qū)域和其外部的橢圓。然后繪制成形極限曲線，使其低于頸縮和斷裂帶中的應(yīng)變，并且位于這些區(qū)域外的應(yīng)變之上（圖4.3））

隨著試樣尺寸的受控變化，可以從一個(gè)測(cè)試裝置繪制整個(gè)成形 - 極限曲線?？梢杂盟膫€(gè)樣品獲得相當(dāng)精確的成形極限曲線，同時(shí)可以用八個(gè)樣品獲得精確曲線。

可以注意到，不同金屬的“局部”延性會(huì)有所不同，因此不能開發(fā)出通用的成形極限曲線。例如，在給定的微小應(yīng)變下，兩種金屬的峰值局部延性可能為20％和50％。具有20％局部延展性（高應(yīng)變硬化系數(shù)）的金屬可能是最佳選擇，因?yàn)閼?yīng)變將具有更好的分布，允許整個(gè)片材拉伸20％。如果另一張紙顯示出很小的應(yīng)變硬化，則局部區(qū)域可能會(huì)拉伸50％，但是紙張的其余部分相對(duì)不受約束。

通過使用可成形性 - 預(yù)測(cè)技術(shù)。設(shè)計(jì)師和制造商能夠更明智地選擇金屬，并在新金屬上快速獲得日期。在設(shè)計(jì)模具之前可以獲得基本數(shù)據(jù)。金屬供應(yīng)商也能夠確定材料在從工廠運(yùn)輸之前是否具有所需的可成形性。

圖4.3

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