冲压工艺-基础材料知识

材料知识

一、材料知识----板材分类
板材的分类
1、板材是指各种形状的半成品，如：薄板、中板、厚板、 窄带材、带材等。
2、按生产方法分类：热轧钢板、冷轧钢板 3、按表面特征分类:镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）、镀锡板、
复合钢板、彩色、涂层钢板 4、按用途分类:桥梁钢板、锅炉钢板、造船钢板、装甲钢板、
汽车钢板、屋面钢板、结构钢板、电工钢板（硅钢片）、 弹簧钢板及其他 5、按厚度分：厚板（4MM以上）、中板（3-4MM）、 薄板（3MM 以下）

一、材料知识----钢板生产流程

一、材料知识----材料牌号命名方法

一、材料知识----力学性能指标
力学性能指标1
强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服 强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的 重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承 受的载荷(外力)来表示，常用单位为MPa。
屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而 试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时 的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符 号σs 表示，单位为MPa。一般的，材料达到屈服强度，就开 始伴随着永久的塑性变形，因此其是非常重要的指标。
抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大 应力，用符号σb 表示，单位为MPa。

一、材料知识----钢板的失效
汽车冲压钢板通常会发生时效，导致屈服强度上升，伸长率 下降，加工过程中可能产生桔皮，表面粗糙等缺陷，因此需规 定各牌号的拉伸应变痕保证时间。 低碳钢板失效的一般现象：时效失效和表象失效 时效失效：由于时效的影响，钢板及钢带的力学性能会随着储 存时间的延长而变差，如屈服强度和抗拉强度的上升，断后伸 长率的下降，成形性能变差、出现拉伸应变痕等失效。 表象失效：由于存储不当，造成钢板受潮生锈、外力破损、 外力变形等失效；由于钢厂轧制过程工艺控制部分不足，导 致钢板表面出现凹坑、结疤、裂纹、夹杂，划伤、压痕、麻 点 、辊印及氧化色等影响成形性及涂、镀附着力的缺陷； 钢板厚度公差超差。

一、材料知识----力学性能指标
拉伸试验--测定材料性能的基本手段

一、材料知识----力学性能指标
• 伸长率 • 工程应力或名义应力
e = F/Ao
• 工程应变或名义应变 e=（l-lo)/lo
• 塑性应变 – 材料的拉伸性能
plastic = (lF – lo )/(wF - wo )
• 弹性应变 – 材料的弹性性能(回复)
elastic =(lF – l)/(wF – w)

一、材料知识----力学性能指标
• 真实应变 – 因为lo是通过无穷多个中间过程，才逐渐变成l。 – 真实应变（无穷多个中间状态，数学积分）
T =ln(l/lo)=ln( 1+ e) • 真实应变可加应变（CAE数值模拟中采用）
真实应力 T = T( 1+ e)
（体积不变原理）

一、材料知识----力学性能指标
真实应力应变曲线
True
Stress
Cauchy' s
Stress
Force Current Area
fl Ao Ac
e 1 e
True
Strain
Change in Length Current Length
ln
l lo
ln1
e
e
t
e
f Ao
e1e
e
ln(1e )
d

力学性能指标2

应变强化指数n：钢材在拉伸中实际应力－应变曲线的斜率。其物理意义是，n 值高，表示材料在成形加工过程中变形容易传播到低变形区，而使应变分布较为均匀，减少局部变形集中现象，因此,n 值对拉延胀形非常重要。

塑性应变比r 值：r值表示钢板拉伸时，宽度方向与厚度

方向应变之比值。r值越大，表示钢板越不易在厚度方向

变形（越不容易开裂），深冲性越好。

应变分量(三个主方向)

–主应变(材料拉伸方向的应变) εmaj=(l–l o)/l o –次应变εmin= (w-w o)/w o

–厚度方向应变εt= (t-t o)/t o

•厚向异性系数（R）

–轧制生产时，微观晶粒重组变形

–轧制方向材料延伸，厚度方向材料压缩

–R是宽度方向应变和厚度应变方向比值

–R越大，抵抗失稳变薄的能力，深拉延性能越好–三个分量：R0，R45，R90 ，

–表示平面内各向异性

成形极限图FLD

•由试验测得的曲线，成形极限图的横纵坐标由次应变和主应变表示。

•FLD0－成形极限曲线和FLD上的主应变轴的交点

–应变为0的平面应变点

–影响重要的参数是厚度

•Keeler公式

•

–t<2.5mm

–FLD0 = (23.3 + (14.13 x t)) x (n/21)

•其中t的单位是mm。

– 2.5

–FLD0 = (20 + (20.67 x t-1.94xtxt)) x (n/21)

FLD的分区

•安全裕度•严重减薄•基本变形量•允许增厚