一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣及其測試方法
【專利摘要】一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，所述試樣分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用四種不同的沖裁間隙進行四個預(yù)沖孔，沖裁間隙分別取5%、8%、12%和18%的板料厚度，包括下述二類：一類試樣的四個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面，另一類試樣的四個預(yù)沖孔采用反方向沖裁，其中二個如同一類試樣的預(yù)沖孔操作，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面，另外二個則進行反向沖孔，其毛刺位于拉深凹模一側(cè)，即試樣的下表面。將拉深變形后的一類試樣和另一類試樣所測得的臨界拉深深度進行對比，即可獲得超高強鋼薄板的沖裁間隙和沖裁方向?qū)罄m(xù)拉深性能的影響程度。
【專利說明】一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣及其測試方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車用鋼制造及測試領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于測試預(yù)沖裁 工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試樣及其測試方法，所述超高強鋼薄板特別適于汽 車。另外，本發(fā)明的試樣是一個含有預(yù)沖孔的圓形薄板，設(shè)計新穎、可操作強，特別適用于超 高強鋼拉深成形工藝性能標(biāo)準(zhǔn)化檢驗。

【背景技術(shù)】
[0002] 節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適和智能化是當(dāng)今汽車發(fā)展的趨勢，隨著國家碰撞法規(guī)和碳 排放法規(guī)的完善，汽車需要更輕量化的車身和更高的安全碰撞性能。研究表明，汽車重量每 減輕10%，油耗可大致降低6%?8%。采用超高強鋼薄板是目前最經(jīng)濟、最有效的輕量化途 徑，這已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)的共識。目前，高強鋼薄板在國外新車型車身用材的比例占到了 50%? 80%，其中冷軋超高強鋼薄板（TS > 780MPa)在A柱、B柱、門檻加強板、車門防撞桿等為代表 的車身安全件、結(jié)構(gòu)件上已得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 但是780MPa及以上超高強鋼鋼薄板零件沖壓的成形特性、失效機理等呈現(xiàn)著與 傳統(tǒng)高強鋼明顯的不同之處，超高強鋼成形開裂的許多情況是沖裁質(zhì)量引起的剪切邊開 裂。對于超高強鋼薄板沖壓成形零件，之前落料過程中所產(chǎn)生的塌腳、斷裂帶、毛刺等潛在 微缺陷均有可能造成后期成形過程中產(chǎn)生起皺、拉裂、折疊等缺陷，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量得不 到保障。
[0004] 目前，國內(nèi)外研究機構(gòu)在超高強鋼薄板成形性能方面開展了一系列的研究工作， 主要包括擴孔特性、翻邊特性以及回彈特性等方面，但上述研究大多未考慮沖裁質(zhì)量本身 對超高強鋼薄板成形特性所帶來的影響。
[0005] 另一方面，從國內(nèi)外學(xué)者所進行的一系列測試及模擬分析發(fā)現(xiàn)：將通過普通沖裁 和精密沖裁而得的孔用于后續(xù)翻邊工藝或者擴孔工藝，后者所形成的成形質(zhì)量明顯好于前 者。因此，對超高強鋼薄板（0. 3-2. 0mm)不僅要進行常規(guī)拉深性能的分析，更要設(shè)計特殊的 試樣用于測試預(yù)沖裁斷面質(zhì)量對超高強鋼拉深性能的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試樣， 通過結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)杯形拉深模具進行拉深測試，測定測試后試樣的各類特征尺寸，分析預(yù)沖裁 工藝對超高強鋼薄板拉深性能的影響，滿足科研，用戶技術(shù)支持的需要。
[0007] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的無法檢測沖裁斷面質(zhì)量對后續(xù)拉深工藝產(chǎn)生的影響 的不足，設(shè)計了一種用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試樣及其測試方 法。應(yīng)用該試樣及其測試方法，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)杯形拉深模具進行拉深測試，即可通過測試測試后 試樣的各特征尺寸，達到測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的目的。
[0008] 本發(fā)明的一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣的技術(shù)方案如下：
[0009] -種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼 薄板拉深性能的影響，其特征在于，
[0010] 所述試樣分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行4個預(yù)沖 孔，沖裁間隙分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度，包括下述二類：
[0011] 一類試樣的4個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表 面，
[0012] 另一類試樣的4個預(yù)沖孔采用反方向沖裁，其中二個如同一類試樣的預(yù)沖孔操 作，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面，
[0013] 另外二個則進行反向沖孔，其毛刺位于拉深凹模一側(cè)，即試樣的下表面。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，另 一類試樣，分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行預(yù)沖孔，沖裁間 隙分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于， 對于厚度處于〇· 3mm至2mm之間的超高強鋼薄板，所述試樣直徑取80-110mm，拉深比為 1. 5-2:1。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，所 述預(yù)沖孔沖裁間隙分別取5%、8%、12%和18%的板料厚度。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，一 類試樣預(yù)沖孔直徑為5. 5-6. 5_，其圓心分別位于通過試樣外輪廓圓心、處于試樣上表面的 軸線X、y方向。軸線X可任意取向，軸線y方向與軸線X方向垂直。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，一 類試樣的4個預(yù)沖孔圓心距試樣外輪廓圓心為24-26mm，所述4個預(yù)沖孔在沖裁中留下的毛 刺方向均位于試樣的上表面。
[0019] 一類試樣的初始拉深深度設(shè)為24-26_，若出現(xiàn)影響測試的嚴(yán)重拉裂，則適當(dāng)縮減 拉深深度，直至無明顯拉裂現(xiàn)象產(chǎn)生，定為一類試樣的臨界拉深深度。
[0020] 本發(fā)明提供一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，所述方法用于測試預(yù)沖 裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響測試，其特征在于，
[0021] 將兩類試樣中由相同沖裁間隙制備的試樣取出并組成1組試樣，考慮到4種沖裁 間隙，共有4組試樣，
[0022] 包括下述二類：
[0023] -類試樣的4個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表 面，
[0024] 另一類試樣的4個預(yù)沖孔采用反方向沖裁，其中二個如同一類試樣的預(yù)沖孔操 作，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面，
[0025] 另外二個則進行反向沖孔，其毛刺位于拉深凹模一側(cè)，即試樣的下表面。
[0026] 采用相同的拉深模具和測試條件對4組試樣進行拉深變形，預(yù)沖孔位于拉深凸模 圓角處，其一半位于凸模頂部，另一半位于圓柱杯形壁側(cè)面。
[0027] 將待沖孔的一類試樣放置入沖裁模，其圓心與模具圓心重合定位，進行1次沖裁 后，將試樣旋轉(zhuǎn)90°放置，再進行第2次沖裁。一類試樣隨即完成。
[0028] 將待沖孔的另一類試樣放置入沖裁模，令其圓心與模具圓心重合定位，進行1次 沖裁后，將試樣翻轉(zhuǎn)至另一面并同時旋轉(zhuǎn)90°放置，進行第2次沖裁。另一類試樣隨即完 成。
[0029] 測試中，分別記錄所對應(yīng)各組試樣在預(yù)沖孔處出現(xiàn)微裂紋時的臨界拉深深度。拉 深測試的模具及試樣擺放位置如下圖2所示。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，將一 類試樣按照沖裁毛刺面貼合拉深凸模的方向放置入拉深模，進行拉深，拉深凸模的初始壓 下量設(shè)為24-26mm，若出現(xiàn)嚴(yán)重拉裂影響測試，則適當(dāng)縮減拉深深度，直至獲取其臨界拉深 深度，
[0031] 將另一類試樣按照第1次沖裁的毛刺面貼合拉深凸模的方向放置入拉深模，盡可 能保證另一類試樣和一類試樣方位一致，以避免因凸、凹模隨相位角變化的差異影響測試 結(jié)果。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，另一 類試樣，分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行預(yù)沖孔，沖裁間隙 分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，對于 厚度處于〇. 3mm至2mm之間的超高強鋼薄板，試樣直徑取85-110mm，拉深比為1. 5-2:1。 [0034] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，所述 試樣分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行4個預(yù)沖孔，沖裁間隙 分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度，包括下述二類：
[0035] -類試樣的4個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表 面，
[0036] 另一類試樣的4個預(yù)沖孔采用反方向沖裁，其中二個如同一類試樣的預(yù)沖孔操 作，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面，
[0037] 另外二個則進行反向沖孔，其毛刺位于拉深凹模一側(cè)，即試樣的下表面。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，對 于厚度處于〇· 3mm至2mm之間的超高強鋼薄板，所述試樣直徑取80-110mm，拉深比為 1. 5-2:1。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，一類 試樣預(yù)沖孔直徑為5. 5-6. 5_，其圓心分別位于通過試樣外輪廓圓心、處于試樣上表面的軸 線X、y方向。軸線X可任意取向，軸線y方向與軸線X方向垂直。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，一類 試樣的初始拉深深度設(shè)為24-26mm，若出現(xiàn)影響測試的嚴(yán)重拉裂，則適當(dāng)縮減拉深深度，直 至無明顯拉裂現(xiàn)象產(chǎn)生，定為一類試樣的臨界拉深深度。
[0041] 優(yōu)選的是，所述預(yù)沖孔沖裁間隙分別取5%、8%、12%和18%的板料厚度。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，一類 試樣的4個預(yù)沖孔圓心距試樣外輪廓圓心為24-26mm。4個預(yù)沖孔在沖裁中留下的毛刺方 向均位于試樣的上表面。
[0043] 一類試樣的初始拉深深度設(shè)為24-26_，若出現(xiàn)影響測試的嚴(yán)重拉裂，則適當(dāng)縮減 拉深深度，直至無明顯拉裂現(xiàn)象產(chǎn)生，定為一類試樣的臨界拉深深度。
[0044] 將拉深變形后的一類試樣和另一類試樣所測得的臨界拉深深度進行對比，即可獲 得鋼薄板的沖裁方向?qū)罄m(xù)拉深性能的影響程度。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計了一種用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試 樣及其測試方法，測試超高強鋼薄板材料，共二類試樣，試樣尺寸及特征如圖1所示。針對 另一類試樣，分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行預(yù)沖孔，沖裁 間隙分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度，以此得到不同的沖裁斷面質(zhì)量。一 類試樣的4個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)（即試樣的上表面)。另一類 試樣的4個預(yù)沖孔保持2個同一類試樣的預(yù)沖孔操作一致，另外2個則進行反向沖孔，其毛 刺位于拉深凹模一側(cè)（即試樣的下表面)。
[0046] 將兩類試樣中由相同沖裁間隙制備的試樣取出并組成1組試樣，考慮到4種沖裁 間隙，共有4組試樣。采用相同的拉深模具和測試條件對4組試樣進行拉深變形，預(yù)沖孔位 于拉深凸模圓角處，其一半位于凸模頂部，另一半位于圓柱杯形壁側(cè)面。測試中，分別記錄 所對應(yīng)各組試樣在預(yù)沖孔處出現(xiàn)微裂紋時的臨界拉深深度。拉深測試的模具及試樣擺放位 置如下圖2所示。
[0047] 考慮到一類試樣的預(yù)沖孔毛刺方向相同，故以一類試樣所測得的臨界拉深高度作 為參考高度，與另一類試樣拉深所得的臨界拉深高度進行比較，以分析不同沖裁方向（毛刺 方向）對超高強鋼薄板的拉深性能的影響。如果另一類試樣所得的臨界拉深高度大于一類 試樣的臨界拉深高度，則說明反向沖裁形成的毛刺會導(dǎo)致超高強鋼薄板拉深性能下降；如 果另一類試樣所得的臨界拉深高度小于一類試樣的臨界拉深高度，則說明反向沖裁形成的 毛刺對超高強鋼薄板拉深性能的影響小于正向沖裁所形成毛刺的影響。在此基礎(chǔ)上，可進 一步對比分析毛刺方向在不同沖裁斷面質(zhì)量情況下對超高強鋼薄板拉深性能的影響。
[0048] 此外，為降低沖裁斷面質(zhì)量與毛刺方向的耦合效應(yīng)，以一類試樣中采用不同沖裁 間隙制備的試樣為研究對象，采用相同的拉深模具和測試條件對該組試樣進行拉深測試， 記錄不同試樣在預(yù)沖孔處出現(xiàn)微裂紋時的臨界拉深深度，并以沖裁間隙及對應(yīng)的臨界拉深 深度組成一組數(shù)據(jù)點，形成趨勢性曲線，獲取不同沖裁斷面質(zhì)量對拉深性能影響的拐點。 [0049] 根據(jù)上面的分析可以看出，本發(fā)明所提供的試樣可以通過拉深測試測試出沖裁質(zhì) 量對超高強鋼薄板拉深性能的影響程度，可用于確定利于后續(xù)成形工藝的沖裁工藝參數(shù)。
[0050] 采用本發(fā)明用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試樣，結(jié)合配套 的標(biāo)準(zhǔn)杯形拉深測試模具對生產(chǎn)用的汽車超高強鋼薄板進行了測定，結(jié)果顯示，試樣加工 具有可操作性，測試結(jié)果重復(fù)性好，為汽車用超高強鋼薄板的使用提供了有用的數(shù)據(jù)?？勺?為一種測試超高強鋼沖裁-拉伸性能的標(biāo)準(zhǔn)化方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051] 圖1A，B分別為測試用一類試樣A及另一類試樣B的示意圖。
[0052] 圖2為拉深測試用模具及試樣擺放位置關(guān)系示意圖。
[0053] 圖3為沖裁質(zhì)量對拉深性能影響的測試流程圖。
[0054] 圖4為DP980室溫下標(biāo)準(zhǔn)拉伸測試材料斷裂總延伸率示意圖。
[0055] 圖5為一類試樣不同沖裁間隙下拉裂時的拉深深度示意圖。
[0056] 圖6為另一類試樣不同沖裁間隙下拉裂時的拉深深度示意圖。
[0057] 圖中，1為試樣，2為凸模，3為凹模，4為壓邊圈，A為一類試樣，B為另一類試樣。

【具體實施方式】
[0058] 采用本發(fā)明提供的用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試樣，通 過結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)杯形拉深模具進行拉深測試，測定測試后試樣的各類特征尺寸，分析預(yù)沖裁工 藝對高強鋼薄板拉深性能的影響。具體的測試測試流程如下圖3所示。
[0059] 實施例
[0060] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0061] 試樣制備
[0062] 應(yīng)用本發(fā)明測試1. 8mm厚度的DP980鋼薄板的沖裁方向?qū)钚阅艿挠绊?。首?取若干量的1.8mm厚度鋼薄板，保證其寬度不小于120mm。應(yīng)用線切割工藝，將鋼薄板上切 下若干個直徑為100mm的圓形試樣。
[0063] 測試用試樣
[0064] 本發(fā)明提供的超高強鋼薄板試樣的外輪廓為圓形，對于厚度處于0. 3mm至2mm之 間的超高強鋼薄板，直徑取100mm，拉深比為2:1。
[0065] 選定其對應(yīng)測試用模具的拉深凸模直徑為50mm，凸凹模雙面拉深間隙為2倍試樣 厚度，凹模圓角為〇. 5倍試樣厚度。
[0066] 所述試樣針對每一種超高強鋼薄板材料，取2個為一組，分別記錄為一類試樣和 另一類試樣。依據(jù)不同沖裁間隙每種材料取4組試樣，每個試樣均需備料若干，以便測試獲 取其臨界拉深深度。
[0067] 一類試樣含有4個預(yù)沖孔，直徑為6mm，其圓心分別位于通過試樣外輪廓圓心、處 于試樣上表面的軸線x、y方向，軸線X可任意取向，軸線y方向與軸線X方向垂直。一類試 樣的4個預(yù)沖孔圓心距試樣外輪廓圓心為25mm。4個預(yù)沖孔在沖裁中留下的毛刺方向均位 于試樣的上表面。一類試樣的初始拉深深度設(shè)為25mm，若出現(xiàn)影響測試的嚴(yán)重拉裂，則適當(dāng) 縮減拉深深度，直至無明顯拉裂現(xiàn)象產(chǎn)生，定為一類試樣的臨界拉深深度。
[0068] 另一類試樣含有4個預(yù)沖孔，直徑為6_，其圓心分別位于通過試樣外輪廓圓心、 處于試樣上表面的軸線x、y方向，軸線X可任意取向，軸線y方向與軸線X方向垂直。4個 預(yù)沖孔圓心距另一類試樣外輪廓圓心為25mm。4個預(yù)沖孔中位于軸線X方向上的2個預(yù)沖 孔在沖裁中留下的毛刺方向均位于試樣的上表面。4個預(yù)沖孔中位于軸線y方向上的2個 預(yù)沖孔在沖裁中留下的毛刺方向均位于試樣的下表面。另一類試樣的初始拉深深度設(shè)為略 深于對應(yīng)的一類試樣的臨界拉深深度，若出現(xiàn)影響測試的嚴(yán)重拉裂，則適當(dāng)縮減拉深深度， 直至無明顯拉裂現(xiàn)象產(chǎn)生，定為另一類試樣的臨界拉深深度。
[0069] 上述的上表面在拉深測試中應(yīng)貼合在凸模表面。上述的下表面在拉深測試中應(yīng)貼 合在凹模表面。
[0070] 拉深性能測試
[0071] 采用一副含2個凸模和2個凹模的沖裁模來完成一類試樣和另一類試樣的制備。 將待沖孔的一類試樣放置入沖裁模，其圓心與模具圓心重合定位，進行1次沖裁后，將試樣 旋轉(zhuǎn)90〇放置，再進行第2次沖裁。一類試樣隨即完成。
[0072] 將待沖孔的另一類試樣放置入沖裁模，令其圓心與模具圓心重合定位，進行1次 沖裁后，將試樣翻轉(zhuǎn)至另一面并同時旋轉(zhuǎn)90〇放置，進行第2次沖裁。另一類試樣隨即完成。
[0073] 更換沖孔凹模鑲塊以改變沖裁間隙，然后重復(fù)上述沖裁過程，制備出不同沖裁斷 面質(zhì)量的一類和另一類試樣。
[0074] 沖裁質(zhì)量對拉深性能影響的測試在一副拉深模上完成，凸模、凹模均定位于模具 中心。依照鋼薄板厚度t，凸模直徑定為50mm，凹模直徑定為53. 6mm，凹模圓角定為0. 9mm。
[0075] 將一類試樣按照沖裁毛刺面貼合拉深凸模的方向放置入拉深模，進行拉深，拉深 凸模的初始壓下量設(shè)為25_。若出現(xiàn)嚴(yán)重拉裂影響測試，則適當(dāng)縮減拉深深度，直至獲取其 臨界拉深深度。
[0076] 將另一類試樣按照第1次沖裁的毛刺面貼合拉深凸模的方向放置入拉深模，盡可 能保證另一類試樣和一類試樣方位一致，以避免因凸、凹模隨相位角變化的差異影響測試 結(jié)果。隨后，進行拉深，拉深凸模初始壓下量為25_。若一類試樣大幅度縮減了拉深深度， 另一類試樣的初始拉深深度也應(yīng)作相應(yīng)縮減。
[0077] 將拉深變形后的一類試樣和另一類試樣所測得的臨界拉深深度進行對比，即可獲 得1. 8mm厚的DP980鋼薄板的沖裁方向?qū)罄m(xù)拉深性能的影響程度。
[0078] 重復(fù)上述過程，將另3組不同沖裁質(zhì)量的試樣進行拉深測試，分別測定其臨界拉 深深度。在4組試樣內(nèi)部分別比較一類試樣和另一類試樣的臨界拉深深度差別，即可測試 出材料在各對應(yīng)組別的沖裁斷面質(zhì)量下，不同沖裁方向?qū)钚阅苡绊懗潭取?br> [0079] 綜合比較4組試樣的一類試樣的臨界拉深深度差別，即可測試出DP980鋼薄板在 不同斷面質(zhì)量下的拉深性能差異。
[0080] 測試結(jié)論
[0081] 將1. 8mm厚的DP980鋼薄板采用沖裁方式制備標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，進行室溫條件下的 材料拉伸測試，不同沖裁間隙條件下所得到的材料斷裂總延伸率如圖4所示。從圖中可見， 隨著沖裁間隙的擴大，標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣的材料斷裂總延伸率呈遞減趨勢。
[0082] 拉裂時拉深深度可作為評價材料成形性能的指標(biāo)，拉深深度越大，材料成形性能 越好。如圖5所示為對應(yīng)沖裁間隙5%、8%、12%和18%的一類拉深試樣進行拉深測試所測得 的拉深深度值。分析測試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，拉裂時拉深深度的變化并非隨著沖裁間隙呈單調(diào) 下降趨勢，而是在沖裁間隙從5%到8%時下降，隨后又呈遞增趨勢。
[0083] 類似地，對相同材料、相同沖裁間隙下沖孔的另一類試樣進行拉深測試，所測得的 拉深深度值如圖6所示?？梢钥吹?，與一類試樣的結(jié)果相類似，拉深深度隨著沖裁間隙的增 大呈先下降后上升的變化趨勢。對于另一類試樣與一類試樣，雖然其局部內(nèi)孔沖裁時存在 沖裁方向的不一致，但是其整體成形性能差異不明顯。
[0084] 通過分析拉深測試數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣延伸率數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，沖裁后DP鋼材料 的拉深性能并非與材料延伸率呈正相關(guān)趨勢，甚至較大沖裁間隙下成形的拉深試樣能表現(xiàn) 出比較小沖裁間隙下成形的試樣更好的拉深成形性能。因此，傳統(tǒng)的普通沖裁拉伸試樣無 法準(zhǔn)確評估沖裁質(zhì)量對后續(xù)成形性能的影響，而本發(fā)明相比于普通沖裁拉伸試樣，可以更 為有效地確定利于后續(xù)成形工藝的沖裁工藝參數(shù)。
[0085] 隨著對汽車輕量化要求逐步提升，超高強鋼薄板在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣 泛。超高強鋼薄板的力學(xué)性能高，經(jīng)過彎曲、拉深工藝后的超高強鋼薄板件可應(yīng)用于汽車車 身的承載結(jié)構(gòu)件和安全件。然而，超高強鋼的沖壓成形工程中容易產(chǎn)生各種潛在微缺陷，導(dǎo) 致產(chǎn)品的質(zhì)量問題，因此研究沖裁質(zhì)量對超高強鋼的成形性能影響就具有重要意義。目前 關(guān)于沖裁質(zhì)量本身對超高強鋼薄板成形特性的影響研究還很少，更多地借助于材料的抗拉 強度、延伸率等數(shù)據(jù)來簡單評估其成形性，亟需一種簡單有效的方法來快速評估不同沖裁 質(zhì)量對超高強鋼后續(xù)成形性能的影響。
[0086] 本發(fā)明涉及一種用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄板拉深性能影響的試樣及其 測試方法，可以測試模擬沖裁質(zhì)量對超高強鋼薄板拉深性能的影響，試樣設(shè)計新穎、可操作 強，能有效地確定利于后續(xù)成形工藝的沖裁工藝參數(shù)，提高超高強鋼薄板的成形性能，滿足 了科研、用戶技術(shù)支持對于這方面的研究的需要，必將為汽車廠、鋼廠的測試技術(shù)人員所認 識，從而提高超高強鋼薄板成形性能的測定技術(shù)水平。
【權(quán)利要求】
1. 一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，用于測試預(yù)沖裁工藝對超高強鋼薄 板拉深性能的影響，其特征在于， 所述試樣分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行4個預(yù)沖孔， 沖裁間隙分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度，包括下述二類： 一類試樣的4個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面， 另一類試樣的4個預(yù)沖孔采用反方向沖裁，其中二個如同一類試樣的預(yù)沖孔操作，毛 刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面， 另外二個則進行反向沖孔，其毛刺位于拉深凹模一側(cè)，即試樣的下表面。
2. 如權(quán)利要求1所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，另 一類試樣，分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進行預(yù)沖孔，沖裁間 隙分別取4-6%、7-9%、10-12%和16-18%的板料厚度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在 于，對于厚度處于〇. 3mm至2mm之間的超高強鋼薄板，所述試樣直徑取80-110mm，拉深比為 1. 5-2:1。
4. 如權(quán)利要求1所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，一 類試樣預(yù)沖孔直徑為5. 5-6. 5mm，其圓心分別位于通過試樣外輪廓圓心、處于試樣上表面的 軸線X、y方向，軸線X可任意取向，軸線y方向與軸線X方向垂直。
5. 如權(quán)利要求1所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，一 類試樣的4個預(yù)沖孔圓心距試樣外輪廓圓心為24-26mm，所述4個預(yù)沖孔在沖裁中留下的毛 刺方向均位于試樣的上表面。
6. 如權(quán)利要求1所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試用試樣，其特征在于，一 類試樣的初始拉深深度設(shè)為24-26mm。
7. -種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，所述方法用于測試預(yù)沖裁工藝對超高 強鋼薄板拉深性能的影響，其特征在于， 準(zhǔn)備二類試樣，所述試樣分別在試樣對應(yīng)拉深凸模圓角處采用4種不同的沖裁間隙進 行4個預(yù)沖孔： 一類試樣的4個預(yù)沖孔采用同方向沖裁，毛刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面， 另一類試樣的4個預(yù)沖孔采用反方向沖裁，其中二個如同一類試樣的預(yù)沖孔操作，毛 刺位于拉深凸模一側(cè)，即試樣的上表面， 另外二個則進行反向沖孔，其毛刺位于拉深凹模一側(cè)，即試樣的下表面， 將兩類試樣中由相同沖裁間隙制備的試樣取出并組成1組試樣，共有4組試樣，采用相 同的拉深模具和測試條件對4組試樣進行拉深變形， 預(yù)沖孔位于拉深凸模圓角處，其一半位于凸模頂部，另一半位于圓柱杯形壁側(cè)面， 測試中，分別記錄所對應(yīng)各組試樣在預(yù)沖孔處出現(xiàn)微裂紋時的臨界拉深深度， 將拉深變形后的一類試樣和另一類試樣所測得的臨界拉深深度進行對比，即可獲得鋼 薄板的沖裁方向?qū)罄m(xù)拉深性能的影響程度。
8. 如權(quán)利要求7所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于， 將待沖孔的一類試樣放置入沖裁模，其圓心與模具圓心重合定位，進行1次沖裁后，將 試樣旋轉(zhuǎn)90°放置，再進行第2次沖裁，一類試樣沖裁完成； 將待沖孔的另一類試樣放置入沖裁模，令其圓心與模具圓心重合定位，進行1次沖裁 后，將試樣翻轉(zhuǎn)至另一面并同時旋轉(zhuǎn)90°放置，進行第2次沖裁。另一類試樣沖裁完成。
9. 如權(quán)利要求7所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于， 將一類試樣按照沖裁毛刺面貼合拉深凸模的方向放置入拉深模，進行拉深，拉深凸模 的初始壓下量設(shè)為24-26mm，若出現(xiàn)嚴(yán)重拉裂影響測試，則適當(dāng)縮減拉深深度，直至獲取其 臨界拉深深度。
10. 如權(quán)利要求7所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于， 將另一類試樣按照第1次沖裁的毛刺面貼合拉深凸模的方向放置入拉深模，保證另一 類試樣和一類試樣方位一致，以避免因凸、凹模隨相位角變化的差異影響測試結(jié)果，隨后， 進行拉深，拉深凸模初始壓下量為24-26_，若一類試樣大幅度縮減了拉深深度，另一類試 樣的初始拉深深度也作相應(yīng)縮減。
11. 如權(quán)利要求7所述一種超高強鋼薄板預(yù)沖裁工藝性能測試方法，其特征在于，將拉 深變形后的一類試樣和另一類試樣所測得的臨界拉深深度進行對比，即可獲得所述鋼薄板 的沖裁間隙和沖裁方向?qū)罄m(xù)拉深性能的影響程度。
【文檔編號】G01N3/08GK104155177SQ201310180433
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】吳彥駿, 刁可山, 徐偉力, 蔣浩民 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司