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1、常温成形极限试验报告单 位：北京航空航天大学飞行器制造工程系测试人：于成龙、王丽丽、吴志敏审核人：李小强日 期：2009 年 05 月 29 日1. 试验方法试验方法1.1.试验原理试验原理常温条件下，将一侧表面有网格圆的试样置于凹模与压边圈之间，利用压边力压紧拉深筋以外的试样材料，试样中部在凸模力作用下产生胀形变形并形成凸包（见图 1） ，其表面上的网格圆发生畸变，当凸包上某个局部产生缩颈或破裂时，停止试验，测量缩颈区（或缩颈区附近）或破裂区附近的网格圆长轴和短轴尺寸，由此计算金属薄板允许的局部表面极限主应变量。改变应变状态的主要手段是：改变试件与凸模间的润滑条件；改变试件的宽度。图 1 刚
2、性凸模胀形试验在这一方面，北京航空航天大学做了大量的工作，形成了自己的一套试验规则，能够获得更多的试验分布点，更为准确的试验曲线。所以，在参考试验标准 GB/T 15825.8-1995金属薄板成形性能与试验方法成形极限图（FLD）试验的基础上，结合北航自身的特点，设计了成形极限试验流程，如下图 2 所示。板料毛坯成 形获取图像数据处理印制网格计算机网格印制系统标 定 块数码相机分析软件通用板材成形 性试验机FLD图图 2 成形极限试验流程1.2.试验步骤试验步骤裁剪试件并清理干净；印制坐标网格；在试验机上把各个不同规格的试件均胀形到极限状态；标记测量区域，拍照；用 ASAME 软件处理照片信
3、息，得到各个应变状态下极限点；数据处理，生成 FLD 曲线。2. 试验装置及条件试验装置及条件2.1.试验机试验机试验机（图 3）型号 BCS50AR，最大成形力 50 吨，最大压边力 30 吨，成形温度可达900。该试验机是一种专用于鉴定和鉴别金属板材塑性成形（冲压）性能的试验机系统，是控制板材轧制质量、合理选用冲压板材的得力工具，适用于超高强钢板、钛合金、铝锂合金、镁合金等难成形板材的成形性能试验。主要功能包括冷热环境下的成形性能试验：杯突(Erichsen)试验、拉深(Swift)试验、锥杯(C.C.V)试验、扩孔(K.W.I)试验、刚模胀形试验（FLD） 、凸耳试验。试验机满足 GB/
4、T 15825-1995 相关试验标准。图 3 热环境综合成形工艺试验机2.2.试验模具试验模具试验模具尺寸如图 4 所示。凸模凹模压边圈图 4 实验模具几何尺寸2.3.润滑条件润滑条件在常温下的刚性凸模胀形试验中，首先在试件与凸模接触的表面上均匀涂一层黄油，然后将至少两片聚四氟乙烯薄膜沿试件的对角线方向放置，并交叉于试件的中心，然后在聚四氟乙烯薄膜上再涂一层黄油。这种润滑方式的目的是使试件在胀形过程中发生破裂的位置位于试件的顶部或接近于顶部。3. 试验试样的准备试验试样的准备成形极限试验标准提供了 9 种不同宽度的试样（分别为20，40，60，80，100，120，140，160 和 180
5、mm） 。但是为了获得更多的试验分布点，准确描述材料的成形极限曲线，常温下的成形极限试验中，北航飞形器制造工程系实验室将板材加工成图 5 所示的试样形式。图 5 FLD 试验试件及几何尺寸另外，采用电腐蚀法在试件不与凸模接触的表面上印制相切的圆形网格，=2.5mm，如图 6 所示。0d图 6 印制的网格形状4. 网格应变测量网格应变测量胀形完成之后，需要选取临界网格圆区域作为网格处理区域（一般包含 69 个网格） ，选择原则如下：如果与裂纹同一纬度对称点区域有明显颈缩现象，则选择与裂纹椭圆在同一纬度上的对称点处上方网格区域；否则选取裂纹椭圆在同一纬度上的对称点处区域。标记此区域，再把试样放在平
6、行光源下，使做好标记的区域在镜头内清晰无阴影，并用数码照相机拍照。把照片导入计算机中，用 ASAME 网格应变自动测量系统对变形后的网格进行处理，通过变形前后网格形状和尺寸的变化来计算应变值的大小。5. 数据处理数据处理成形极限数据点选择原则： 每个试件中，选取最大应变量应尽量让轴取值范围广（绝对值大） ，同时综合考虑2e2e的值，使其尽量大。1e 对于同一尺寸的 3 个试件中，如果其中 2 个点在同一坐标系中较集中，第 3 个点较其他2 个点分散，则舍弃其中应变量分散的一点；或者，如果三个点在同一坐标系中都相对分散，则保留这 3 个点。成形极限曲线数据点（导入 PAM-STAMP 的数据点）
7、的选择原则：数据点尽量选取在区域的上边界，舍弃奇异点。下表中左边两列为输入 PAM-STAMP 的成形极限数据点数据，右图为所有成形极限数据点分布。组号1试样材料7075厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-0.1215.9721.951635.9316.42410.6219.76513.8925.08613.9227.84789组号2试样材料6061厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-12.10545.1992-8.31634.4623-0.63127.77841.04933.25151.29134.56366.98740.61722.70648.2589-15-10-505101
8、5202501020304050成形极限数据点e1/%e2/%组号3试样材料2024厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-3.5418.042-1.2116.0232.5319.7644.7721.5956.4121.91614.228.59716.9728.83818.427.239组号4试样材料LF3厚度/mm1.5/%2e/%1e数据分布图1-5.5219.292-2.2418.553-0.718.3540.317.2453.7622.2268.5523.22712.8225.3789组号5试样材料2B06厚度/mm1.5/%2e/%1e数据分布图1-5.515.872-2.8514
9、.43-0.0114.9740.3717.3550.5218.3161.7719.1174.2126.44811.6531.66915.6530.16组号6试样材料LF2厚度/mm1/%2e/%1e数据分布图1-2.5515.252-1.9713.5931.1115.7941.8916.3253.217.0467.2919.78789组号7试样材料LF21厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-6.1435.182-0.5331.831.1942.3446.9941.858.3242.82621.1745.42789组号8试样材料LY16厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-2.8116
10、.2120.0911.330.3612.2540.7217.3750.9522.4562.3723.4674.5125.5289.1628.23914.6630.99组号9试样材料LY12厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-5.9422.942-2.4620.423-1.1417.354-0.0715.351.0322.6363.7530.99711.4235.23815.0635.82920.1533.77组号10试样材料7B04厚度/mm2/%2e/%1e数据分布图1-8.9719.842-3.7417.293-0.0715.0340.7815.7751.7916.1966.1218
11、.23713.2824.7181526.099组号11试样材料T2M（铜板）厚度/mm1/%2e/%1e数据分布图1-8.1421.672-6.123.553-5.3322.574-2.6723.725-1.4427.7861.4228.1976.4426.3989.1524.2299.6324.49组号12试样材料20#厚度/mm1.2/%2e/%1e数据分布图1-22.348.522-17.2435.453-5.2121.414-1.9721.0255.321.14614.2528.21718.1331.05823.4634.279组号13试样材料69111厚度/mm1/%2e/%1e数据
12、分布图1-5.0321.92-4.0421.123-1.8320.564-0.58819.7655-0.36719.5776-0.12119.38274.64716.78185.84716.09596.32715.857组号14试样材料LF6厚度/mm1.5/%1e/%2e数据分布图1-6.1119.272-2.1413.313-0.5710.7740.311.7851.1915.2362.4216.4373.8617.3784.6817.81914.4321.63组号15试样材料GH4169厚度/mm1/%1e/%2e数据分布图1-10.0711.482-6.116.643-4.5526.2
13、84-2.0633.7652.4735.26612.1133.49719.5328.69826.3529.419组号16试样材料TC1厚度/mm1.5/%2e/%1e数据分布图1-8.8615.782-8.1420.683-7.9721.674-5.213.035-1.1114.0562.4813.7572.7715.9587.549.7496. 典型成形极限试件典型成形极限试件胀形完之后 7B04 材料的一组试件如图 7 所示。图 7 7B04 材料一组成形极限试件TC4 材料由于室温塑性差，凸模胀形初期就由于弯曲变形发生破裂，见图 8。因此TC4 成形极限试验做不了。图 8 TC4 材料弯曲变形破裂
