CN104215505A - 一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法，属于薄钢板成形性指标技术领域。所述高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法包括以下步骤首先，建立钢球模胀形试验；然后，取单向拉伸应变状态试样进行钢球模胀形试验；接着，将试样边部铣边并打磨消除毛刺获得标准试样；继而，将标准试样进行钢球模胀胀形试验获得刚出现颈缩处的表面主应变值；其次，取板材进行切边，对样品进行钢球模胀，获得样品刚出现破裂处的表面主应变值；最后，将标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值进行对比，判定钢板的边部裂纹敏感度。本发明高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法可是对材料边部裂纹敏感性进行精确评价。

Description

一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，特别涉及一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法。
背景技术
汽车轻量化需求使得高强钢薄板使用量日益增加。高强钢使用过程中，除了容易出现冲压开裂外，还会出现零件边缘在冲压早期开裂。这是由高强钢薄板在落料或切边过程中出现边部硬化和毛刺引起的。
薄钢板冲压胀形性能可采用成形极限图评价。对于单纯的翻边成形方式可采用扩孔率评价。但是对于冲压胀形过程中伴随的边部早期开裂目前无统一的评价方法，这种胀形过程中的边部早期开裂除了与材料特性有关以外，还与落料或切边的模具间隙有关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对材料边部裂纹敏感性进行精确评价的高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法，包括以下步骤建立钢球模胀形试验；取单向拉伸应变状态试样进行钢球模胀形试验；将试样边部铣边并打磨消除毛刺获得标准试样；将标准试样进行钢球模胀胀形试验，获得刚出现颈缩处的表面主应变值；取板材进行切边，调节切边模具的间隙，得到所需厚度的样品，对样品进行钢球模胀，获得样品刚出现破裂处的表面主应变值；将标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值进行对比，判定钢板的边部裂纹敏感度。
进一步地，在板成形试验机上建立钢球模胀形试验。
进一步地，采用三维应变分析仪测得标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值。
本发明提供的高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法首先建立钢球模胀形试验；然后取单向拉伸应变状态试样进行钢球模胀形试验；接着将试样边部铣边并打磨消除毛刺获得标准试样；继而将标准试样进行钢球模胀胀形试验，获得刚出现颈缩处的表面主应变值；其次取板材进行切边，调节切边模具的间隙，得到所需厚度的样品，对样品进行钢球模胀，获得样品刚出现破裂处的表面主应变值；最后将标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值进行对比，判定钢板的边部裂纹敏感度，对材料边部裂纹敏感性进行精确评价，同时还可以根据材料边部裂纹敏感度反应出材料特性，指导钣金落料和切边参数的设定。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的标准试样的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的HC420/780DPD+Z钢标准试样刚出现破裂点的应变状态的示意图；
图4为本发明实施例提供的HC420/780DPD+Z钢标准试样颈缩的表面主应变和破裂点的表面主应变的柱状图。
图5为本发明实施例提供的HC340LA钢标准试样颈缩的表面主应变和破裂点的表面主应变的柱状图。
具体实施方式
参见图1-2，本发明实施例提供的一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法，包括以下步骤：
在板成形试验机上建立钢球模胀形试验。
取单向拉伸应变状态试样进行钢球模胀形试验。
将试样边部铣边并打磨消除毛刺获得标准试样。
将标准试样进行钢球模胀胀形试验，通过三维应变分析仪获得刚出现颈缩处的表面主应变值。
取板材进行切边，调节切边模具的间隙，得到所需厚度的样品，对样品进行钢球模胀，通过三维应变分析仪获得样品刚出现破裂处的表面主应变值。
，将标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值进行对比，判定钢板的边部裂纹敏感度。
基于上述方法，钢板边部裂纹敏感性的具体判据可根据用户对具体零件和冲压工艺的严格程度制定规则。
调节模具间隙为板材厚度的5％、10％、15％、20％、30％获得五个不同边部状态的样品(也可以多获得几个边部状态的样品，例如模具间隙为板材厚度的25％、35％、40％等)，模具间隙不超过板材厚度的40％，且不进行铣边处理。将这些样品在胀形试验机上进行钢球模胀形试验，当试样刚出现开裂时停止加载并获得各样品在开裂处的表面主应变(ε1)；
如果五个未铣边试样破裂处的ε1都大于ε1颈缩，判定材料对边部裂纹不敏感。
如果出现三到四个未铣边试样破裂处的ε1大于ε1颈缩，判定材料对边部裂纹相对敏感。
如果出现两个及以下未铣边试样破裂处的ε1大于ε1颈缩，判定材料对边部裂纹非常敏感。
实施例一：
当使用本发明高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法时，选取某HC420/780DPD+Z双相钢为例，以本发明方法进行边部裂纹敏感性评价。
选取钢板厚度为1.2mm，首先采用线切割加工并用铣刀铣边，用800号的砂纸打磨边部，获得标准试样，在板成形试验机上进行钢球模胀形。采用非接触式三维应变分析仪跟踪胀形过程中试样的应变情况。如图3所示，获得A点所指示的颈缩应变状态。参见图3，给出了该钢种的成形极限曲线及单拉试样破裂点的应变状态(B点)作为参考，在该试验中非必须。
采用切边模具制备五个不同边部状态的试样，在板成形试验机上进行钢球模胀形。如图3所示，采用非接触式三维应变分析仪获得试样刚出现破裂点的应变状态。如图4所示，为表达直观，取五个试验样品破裂点的表面主应变ε1及标准试样颈缩和破裂点时的表面主应变ε1颈缩和ε1破裂绘制柱状图。可以看出该材料不同未铣边部状态试样胀形破裂点的表面主应变ε1均小于铣边标准试样颈缩是表面主应变ε1颈缩，判定该材料为边部裂纹非常敏感材料。
实施例二：
选取厚度为1.6mm的HC340LA低合金高强度钢，首先采用线切割加工并用铣刀铣边，用800号的砂纸打磨边部，获得标准试样，在板成形试验机上进行钢球模胀形。采用非接触式三维应变分析仪获得标准试样颈缩时的主应变应变和破裂时的主应变(参考、非必须)。再采用切边模具制备五个不同边部状态的试样，在板成形试验机上进行钢球模胀形。采用非接触式三维应变分析仪获得试样刚出现破裂点的主应变。参见图5，给出了不同边部状态试样获得的破裂主应变与标准试样颈缩和破裂时的主应变对比，可以看出所有边部状态的试样，其破裂主应变均大于标准试样的颈缩主应变，因此判定该材料为边部裂纹不敏感材料。
本发明提供的高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法首先建立钢球模胀形试验；然后取单向拉伸应变状态试样进行钢球模胀形试验；接着将试样边部铣边并打磨消除毛刺获得标准试样；继而将标准试样进行钢球模胀胀形试验，获得刚出现颈缩处的表面主应变值；其次取板材进行切边，调节切边模具的间隙，得到所需厚度的样品，对样品进行钢球模胀，获得样品刚出现破裂处的表面主应变值；最后将标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值进行对比，判定钢板的边部裂纹敏感度，对材料边部裂纹敏感性进行精确评价，即评价了胀形过程边部受毛刺及应力集中影响的变形与材料理想塑性变形之间的竞争关系，同时还可以根据材料边部裂纹敏感度反应出材料特性，失稳之前发生的边部开裂不利于材料塑性的充分发挥，因此需要对材料特性或落料模具间隙进行改进，指导钣金落料和切边参数的设定。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高强度薄钢板边缘裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立钢球模胀形试验；
取单向拉伸应变状态试样进行钢球模胀形试验；
将试样边部铣边并打磨消除毛刺获得标准试样；
将标准试样进行钢球模胀胀形试验，获得刚出现颈缩处的表面主应变值；
取板材进行切边，调节切边模具的间隙，得到所需厚度的样品，对样品进行钢球模胀，获得样品刚出现破裂处的表面主应变值；
将标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值进行对比，判定钢板的边部裂纹敏感度。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：在板成形试验机上建立钢球模胀形试验。
3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：采用三维应变分析仪测得标准试样刚出现颈缩处的表面主应变值与样品刚出现破裂处的表面主应变值。
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