汽车用钢板极限尖冷弯性能测试及评价规范

汽车用钢板极限尖冷弯性能测试及评价规范

1范围

本规范规定了汽车用钢板极限尖冷弯性能测评原理、相关参量名、符号和单位、试样、实验环境、实验设备、实验过程、数据处理和报告内容要求等方面。适用于测试抗拉强度大于780MPa的各类汽车用钢板的极限尖冷弯角。

2规范性引用文件

下列文件对于本技术规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本文件。

GB/T 1.1-2016 规范化工作导则__第1部分：规范的结构和编写规则

SAE-China J2203-2013 汽车用冷轧钢板和钢带

SAE-China J2204-2013 汽车用冷轧热镀锌锌铁合金钢板和钢带

SAE-China J2206-2013 汽车热冲压成形用超高强度钢板及钢带

GB/T 16826-2008 电液伺服万能实验机

JJG 139-2014 拉力、压力和万能实验机

JJG 157-2008 非金属拉力、压力和万能实验机检定规程

JJG 475-2008 电子式万能实验机检定规程

GB/T 2975-2018 钢及钢产品力学性能实验取样位置及试样制备

VDA 238-100-2017 Plate bending test for metallic materials

GB/T 14452-1993 金属弯曲力学性能实验方法

GB/T 8170-2008 数值修约规则与极限数值的表示和判定

3实验原理

实际车辆安全事故过程中，碰撞零件变形部位多呈凹陷或折叠变形，变形（特

别是折叠变形）最大位置材料呈平面应变状态，采用传统的金属材料弯曲性能实验手段，难以测定该变形状态下板材的断裂韧性。本规范针对抗拉强度大于780MPa的各类汽车用钢板，采用匹配特殊工装的力学性能测试设备，对试样施加持续弯曲载荷，直至载荷越过峰值并呈显著降低（至峰值的10%）或试样出现开裂时结束，获得全加载过程中弯曲载荷力与试样加载部位位移量之间的变化曲线，并通过参数计算或仪器测量得到试样的极限尖冷弯角（附录A），以此作为汽车制造业评价超高强汽车用钢板安全服役断裂韧性的一项重要性能指标。

4符号、名称和单位

本规范所涉相关参量符号的名称，单位见表1。

表1 符号名称及其单位

上述部分参数在实验过程中的具体反映如图1。

图1 极限尖冷弯实验相关参数示例

5实验环境

除特殊需求外，本规范实验应在室温、1个大气压环境下进行，特殊环境条件下的实验应在报告中注明相关环境参数。若需低温环境，实验前需将试样置于专用设备中进行低温处理，其应能提供实验所要求的低温条件及放置空间，量程及控温精度等参数应满足相关标准要求，并进行定期检定。冷却介质应选用无毒、安全、无腐蚀且在实验温度下不凝固的液体或气体。低温实验前首先应确保冷却设备的低温槽内拥有适当的冷却介质，随后接通冷源降温，待达到指定温度后，将试样置于低温槽均温区进行冷却，若有多件试样应确保各试样之间保持适当的距离，保证试样与冷却介质充分接触，试样取放工具推荐与试样一起在同一温度下冷却，其余操作流程及参数设定均按照设备使用要求执行。试样应在指定低温

条件下保持足够长的时间，以保证试样充分冷却并温度均匀。保温时间可按照低温实验设备使用要求执行，也可由实验人员根据低温实验设备性能自行确定。本规范推荐若采用液体冷却介质时，冷却时间不少于5分钟，若采用气体介质时，冷却时间不少于20分钟，冷却时间应在设备达到指定温度并稳定后开始计算。冷却过程中液体和气体冷却介质的温度波动应分别控制在1℃和1.5℃之内。达到规定冷却时间后，应将试样移出设备并立即进行实验。

6实验设备及工装

1）实验推荐在电液伺服万能实验机或其他具备力加载功能的设备上完成，设备精确度应确保≤1级（加载力示值相对误差≤±1%）。

2）设备应能在本规范规定的加载速率范围内保证加载力的输出平稳，无振动和冲击现象发生，系统刚度要求参照GB/T 16826执行。

3）实验机应配备载荷和位移的数据采集、记录和显示系统，如传感器、编码器、工控计算机（含数据显示软件）、挠度计配件等，相关器件分辨率应满足精度要求。实验中应能够同步显示弯曲载荷力、位移值、加载速度、实验状态、数据曲线等，且具有限位、过载自动保护、试样断裂自动停机等功能。

4）实验设备应定期参照JJG 139、JJG 157、JJG 475等检定规程进行校验，以保证实验设备精度满足本规范实验要求。

5）若采用非接触式光学测量仪、机械式角度测量仪等其他相关设备仪器进行极限尖冷弯角测量，其应满足对应的国/行/企标技术要求。

6）实验设备的支撑底座、支撑辊轮、压头等工装组成部分均应进行热处理，表面硬度应达到一般冷作模具钢52-60HRC的水平且不低于试样表面硬度，表面粗糙度R a不大于0.8μm。

7）两端支撑辊轮直径D均为30mm，应确保两辊轮之间的直径差不大于标称直径值的0.5%，辊轮柱轴线长度应不小于压头加载棱边及试样宽度b。

8）两支撑辊轮间的距离应为可调整，间距调整可利用实验设备底座等部位自带的距离刻度标记，若没有则应在工装上设计刻度标记，其最小刻度单位推荐为0.5mm。

9）应确保实验用加载压头的棱边长度大于60mm，且应大于试样宽度b，典型压头结构如图2所示。

10）针对支撑辊轮和压头，可根据长期使用需求，确定是否进行表面防锈处理，但应确保防锈处理后工装表面硬度及其粗糙度仍满足6）点要求。

图2 弯曲加载压头结构尺寸推荐示例

备注：支撑底座及所选用的其他配件（如螺钉）结构、尺寸规格等，本规范不做硬性要求，可根据实际实验需求，在满足上述各项要求前提下自行确定。

7试样要求

1）试样可通过在零件产品或供货态板材上获得，来料的处理工艺（如热轧、冷轧）及零件的加工状态（如喷丸、油漆）在本规范中不做硬性规定。应尽量保证来料与试样的状态相一致，若不一致则应在报告中注明来料及试样的状态信息。冷成形板料的技术要求推荐参照SAE-China J2203或SAE-China J2204执行；热成形板料的技术要求推荐参照SAE-China J2206执行；若来料为零件，则本规范中无硬性规定。

2）板材来料需取样进行预拉伸变形处理，而后在预变形试样上进一步取样获取正式的测试试样（零件来料直接取样，无需预变形）。若无特殊需求，本规范预拉伸试样外观统一为矩形规格，且应确保其任一边应与板材的轧制方向平行，