2021年成形极限图FLD或FLC实验报告

金属薄板成形极限曲线（FLC ）

测定试验汇报

测试人:

审核人:

日期:

北京航空航天大学

板料成形研究中心

QQ:

1引言

中国 XXXX 与北京航空航天大学就 xxx 项目”进行“金属薄板成形极限曲线（FLC）测定试验”专题技术服务合作。北京航空航天大学板料成形中心参考GB/T15825-《金属薄板成形性能与试验方法》标准和试验方法, 对 xxx 提供 xx 种板料进行成形极限曲线（FLC）试验测定, 最终为 XXX 提供该项目板料成形性性能对应试验数据图表。

2测试材料

表 1 .1 测试材料规格参数表

规格（厚度材料

mm ）强度等级（抗

拉 MPa ）

热处理状

备注

态

3测试试验设备与模具

此次成形极限试验设备采取北航自主研发板材成形性能试验机——BCS-30D（图1）。停机采取载荷下降法方法控制。

图1BCS-30D 通用板材成形性能试验机

4.5 成形极限图（FLD ）

4.5.1试验原理: 在试验室条件下测定成形极限图时, 采取刚性凸模对试样进行胀形

方法, 必需时可辅以拉伸试验和液压胀形试验。在采取刚性模胀形试验方法时, 将一侧表面制有网格圆试样放置于模具与压边圈之间, 利用压边力压紧拉深筋以外试样材料, 试样中部在凸模作用下产生变形并形成凸包（见图 1）, 其表面上网格圆发生变形, 当凸包上某个局部产生颈缩或者破裂时停止试验, 测量颈缩区或者破裂区周围网格圆长轴与短轴

尺寸, 由此计算金属薄板许可局部表面极限应变量（ε1、 ε2）或（δ1、 δ2）

。对取得数据点不理想试验件（关键是等双拉区）, 可采取液压胀形方法, 参见 4.3刚模胀形和液压

胀形。

在成形极限试验过程当中, 关键经过两种方法取得不一样应变路径下表面极限应变量。第一个方法是经过改变试样与凸模接触面之间润滑条件, 关键用来测定成形极限图右侧部分（双拉变形区, 即ε1＞0、 ε2≥0 或者δ1＞0、 δ2≥0）。若在试样与凸模之间加以更理想润滑介质, 可较为方便取得靠近于等双拉（ε1=ε2 或者δ1=δ2）区域表面极限应变量, 通常不一样润滑条件选择越多, 试验确定数据点越能反应成形极限曲线。第二种方法是采取不一样宽度试样, 关键用来测定成形极限图左侧部分（拉压变形区, 即ε 1＞0、 ε2≤0 或者δ1＞0、 δ2≤0）。假如试样宽度选择适宜, 能够取得靠近于单向拉伸应变状态（ε1=-2*ε2 或者δ1=-2*δ2）和平面应变状态（ε2=0 或者δ2=0）下表面极限应变量。

4.5.2 试验试样制备

依据试验装置特点和试验原理, 为了预防窄条矩形试样在拉深筋处开裂, 此次试验试样确定为中部稍窄、 两端稍宽阶梯形状, 其尺寸如图 3（单位 mm ）所表示, a=20, 40; b=60,80; c=100,120,140,160; 其中 180mm 宽度试件为 180mm*180mm 方板, 无需加工。试样在线切割机上进行制备, 每种尺寸样件制备 3 个试样。

图 1 FLD 试件及几何尺寸

根据图 3 加工完成以后试样, 进行表面清理, 去除油污和表面脏物, 打磨毛刺、圆角等, 然后进行网格印制。网格采取电腐蚀方法印制其含有清楚度高、不易磨损等优点, 所以此次试验中利用金属电腐蚀仪在FLD 试件表面上用腐蚀法制成直径为2.5mm 圆形网格, 印制完后试件图如图 4 所表示。网格制备完成以后清理板材表面脏物, 确定板材表面干燥,

预防氧化、腐蚀等破坏。

图 2 印制网格后试样

4.5.3试验基础过程

在试样制备工作完成以后, 利用BSC-30D 设备进行刚性凸模胀形试验。试验过程中对凸模表面和试样（无网格一侧）表面进行润滑, 试验过程通常采取国家标准要求润滑剂进行润滑。依据本试验室现有条件, 采取黄油+薄膜（0.04mm）作为润滑剂。预先将润滑剂涂抹（放置）于凸模表面, 试件放置时需将试样无网格一侧表面与凸模相对, 且试件放置需要对称于凸模中心, 润滑剂与试件放置正确后方可进行试验。试验过程中, 预先采取压边力将板材压住（预防材料流动）。另要求出现下述任意情况, 试验无效, 需反复试验。

A: 试样颈缩或者破裂发生在凹模口周围

B: 使用不一样宽度试样时, 试样侧边发生撕裂C:

试样在拉深筋周围破裂

D: 选不出合理临界网格圆

经过以上基础步骤, 选出每个规格合理试验件进行应变测量。又为了使板材应变更靠近于其真实应变, 本组次试验等双拉区点采取液压胀形方法取得。

4.5.4成形极限图（FLD）测定

在完成胀形试验基础之上, 需要进行测量和计算薄板表面极限应变量。需要测量和计算变形圆称之为临界网格圆, 从工程应用见解出发, 临界网格圆选择关键根据以下几点参考:

A: 将位于颈缩区、不过未破裂网格圆作为临界网格圆

B: 将紧靠缩颈或者破裂网格圆作为临界网格圆

C: 将与缩颈或破裂横贯其中之网格圆相邻网格圆作为临界网格圆

e

1 选择网格临界圆时, 为了确保试验结果一致性, 需要确保使用同一个临界网格圆选择方法进行选择, 这么才能使得计算和标绘成形极限图有可靠性。

试样表面上印制网格圆在胀形试验以后关键发生变形有三种方法（见图 7）, 初始圆直径记为 d0, 畸变后网格圆长轴记为 d1、 短轴记为 d2, 并将 d1、 d2 近似视为试样表面内一点上两个主应变方向。

图 3 网格畸变三种方法

经过测量临界网格圆长、 短轴 d1 和 d2, 能够取得表面极限应变, 计算公式如公式1、 公式 2 所表示。

d d 0

*100% 1 d 0 e

d 2 2 d 0

d d 0 *100%

公式 1 ln 1 l （n 1

d 0 1+

e ） 1 ln d 2

d 2 l （n 0 1+

e ） 2 公式 2

以表面应变δ2（或ε2）为横坐标, 表面应变δ1（或ε1）为纵坐标, 建立表面应变坐标系。在δ2-δ1 坐标系中, 习惯将δ2 和δ1 分度百分比取 2:1, 在ε2-ε1 坐标系中二者分度通常相同。将计算网格极限应变值投影于建立表面应变坐标系中, 将她们连接成合适曲线即可取得成形极限图。