CN104931332B - 一种基于时间的薄板成形极限确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于时间的薄板成形极限确定方法，属于冲压工艺技术领域。所述基于时间的薄板成形极限确定方法，包括建立钢球模胀形试验；对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；计算得出厚向主应变及厚向应变速率；根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点。本发明基于时间的薄板成形极限确定方法可以真实确定刚刚发生紧缩或开裂的极限应变，充分反应考察点的原位变形情况。

Description

一种基于时间的薄板成形极限确定方法
技术领域
本发明涉及冲压工艺技术领域，特别涉及一种基于时间的薄板成形极限确定方法。
背景技术
成形极限图被广泛用于判断金属板材在成形过程中的颈缩或者破裂，在金属板材成形工艺实际应用中尤为重要。目前成形极限曲线的最常用的确定方法是采用Erichsen钢球模胀形试验，当试样出现开裂时立刻停止加载，并对贯穿试样截面的主次应变轮廓进行曲线拟合，如图1所示，找出拟合曲线的最高点对应的应变值作为成形极限应变。该方法的不足之处是试样已经破裂，冲头不能在刚刚破裂时停止，更不能准确控制试样在刚刚出现颈缩时停止，因此不能真实确定刚刚发生紧缩或开裂的极限应变。同时，利用截面上不同点的变形趋势外推出破裂点的应变状态不能充分反应考察点的原位变形情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以真实确定刚刚发生紧缩或开裂的极限应变，充分反应考察点的原位变形情况的基于时间的薄板成形极限确定方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于时间的薄板成形极限确定方法，包括建立钢球模胀形试验；对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点。
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，通过高频率相机进行拍照。
进一步地，通过三维应变分析仪测得考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值。
进一步地，将厚向主应变与厚向应变速率以时间为坐标绘制曲线图。
进一步地，根据厚向应变速率曲线，对稳定阶段和失稳阶段的曲线进行线性拟合，在拟合直线的交点对应时刻，找出该时刻的表面主应变和表面次应变，得到成形极限点。
本发明提供的基于时间的薄板成形极限确定方法通过建立钢球模胀形试验；对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点，通过变形点在时间推移过程中的原位应变分析，利用减薄速率变化判据实现对板材成形极限的评价，可以真实确定刚刚发生紧缩或开裂的极限应变，充分反应考察点的原位变形情况的基于时间的薄板成形极限确定方法。
附图说明
图1为现有技术基于位置的主次应变轮廓拟合分析示意图；
图2为本发明实施例提供的基于时间的应变变化分析示意图；
图3为本发明实施例提供的HC420/780DPD+Z双相钢基于时间的应变变化分析曲线；
图4为本发明实施例提供的HC420/780DPD+Z双相钢基于时间的应变分析获得的成形极限图。
具体实施方式
本发明提供的基于时间的薄板成形极限确定方法通过建立钢球模胀形试验；对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点，通过变形点在时间推移过程中的原位应变分析，利用减薄速率变化判据实现对板材成形极限的评价，可以真实确定刚刚发生紧缩或开裂的极限应变，充分反应考察点的原位变形情况的基于时间的薄板成形极限确定方法。
实施例一
参见图2，本发明实施例提供的一种基于时间的薄板成形极限确定方法，包括：
步骤110:建立钢球模胀形试验；
步骤120:对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；
步骤130:根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；
步骤140:得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；
步骤150:根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；
步骤160:根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点。
为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从各个步骤予以说明。
步骤110:建立钢球模胀形试验；
具体来说，步骤110包括在板成形试验机上建立钢球模胀形试验。
步骤120：对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；
具体来说，步骤120包括通过高频率相机进行拍照，直至板材破裂。
步骤130：根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；
步骤140:得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；
具体来说，步骤140包括通过三维应变分析仪测得考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值。
步骤150:根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；
具体来说，步骤150包括将厚向主应变与厚向应变速率以时间为坐标绘制曲线图。
步骤160:根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点；
具体来说，步骤160包括根据厚向应变速率曲线，对稳定阶段和失稳阶段的曲线进行线性拟合，在拟合直线的交点对应时刻，找出该时刻的表面主应变和表面次应变，得到成形极限点。
实施例二
为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的具体实施例上予以介绍。
具体实施例1
采用GB/T 15825.8-2008成形极限图测定方法中的钢球模胀形进行试验，利用高频率相机对胀形试样进行拍照，直至材料破裂。每个试样在变形过程中的图像采集不低于50张照片，也可将图像采集集中在试样变形后期，目的是增加试样变形末期的采样频率。
找出试样破裂点的位置，并按照时间逆序回找图像，获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取若干区域。选取区域的数量取决于相机的分辨率和软件的电子网格大小。
针对每张照片，利用应变分析软件分析出选取区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值,并以时间为坐标绘制曲线图，；
利用体积不变原理，计算出厚向主应变和厚向应变速率。将厚向主应变与厚向应变速率以时间为坐标绘制曲线图；
对厚向应变速率曲线进行分析，对稳定阶段和失稳阶段的曲线进行线性拟合。在拟合直线的交点对应时刻，找出该时刻的表面主应变和表面次应变，在成形极限图上绘制出该点。
对GB/T 15825.8-2008中不同尺寸的胀形试样按照上述方法获得成形极限点，将所有成形极限应变状态点连接获得成形极限曲线。
具体实施例2
参见图3-4，选取某HC420/780DPD+Z双相钢为例，以本发明方法进行成形极限的确定。
选取钢板厚度为1.2mm，采用线切割加工并用铣刀铣边，用800号的砂纸打磨边部，获得满足GB/T 15825.8-2008的系列胀形试样。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。某尺寸试样在胀形过程中的应变状态变化。对厚向应变速率曲线进行分析，以稳定阶段和失稳阶段的线性拟合直线交点作垂直线，与表面主应变和表面次应变曲线相交。确定为该试样的颈缩应变状态，并绘制在应变状态图上，参见图4中A点。按照相同的方法，确定其他试样的颈缩应变状态点绘制在图4中并连接成以颈缩应变状态表示的成形极限曲线。
综上所述，本发明实施例提供的一种基于时间的薄板成形极限确定方法具有如下技术效果：
本发明提供的基于时间的薄板成形极限确定方法通过建立钢球模胀形试验；对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；根据厚向应变速率得到稳定阶段及失稳阶段的数据，将稳定阶段及失稳阶段的数据进行比对，得到成形极限点，通过变形点在时间推移过程中的原位应变分析，利用减薄速率变化判据实现对板材成形极限的评价，可以真实确定刚刚发生紧缩或开裂的极限应变，充分反应考察点的原位变形情况的基于时间的薄板成形极限确定方法。
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 (4)

1.一种基于时间的薄板成形极限确定方法，其特征在于，包括：
建立钢球模胀形试验；
对板材进行钢球模胀形试验，对胀形试样进行拍照，直至板材破裂；
根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域；
得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值；
根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率；
所述根据体积不变原理，计算得出厚向主应变及厚向应变速率包括：将厚向主应变与厚向应变速率以时间为坐标绘制曲线图；
根据厚向应变速率曲线，对稳定阶段和失稳阶段的曲线进行线性拟合，在拟合直线的交点对应时刻，找出该时刻的表面主应变和表面次应变，得到成形极限点。
2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述建立钢球模胀形试验包括：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所述的确定方法，其特征在于，所述根据所拍照片获得试样刚出现破裂的前一帧图像，以破裂点为中心，在紧邻破裂点的附近选取区域，作为考察区域包括：通过高频率相机进行拍照。
4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述得到考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值包括：通过三维应变分析仪测得考察区域的表面主应变平均值及表面次应变平均值。
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