金屬材料薄板和薄帶擴孔試驗方法

1 范圍

本標準規定了一種測定厚度為1. 2 mm - 6.0 mm 、寬度不小于90 mm 的金屬薄板和薄帶極限擴 孔率的試驗方法。注 2 本試驗通常應用于薄鋼板，用于評估產品在擴孔成形過程的適用性.

2 規范性引用文件 

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有(不包括勘誤的內容〉或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標準。GB/T 8170 數值修約規則與極限數值的表示和判定

3 術語和定義

3.1下列術語和定義適用于本標準。

槌限擴孔率 Iimiting hole expansion ratio 加載荷使圓錐形擴孔凸模垂直插入試樣的沖制圓孔進行擴孔試驗，直至穿透試樣厚度的裂紋出現時圓孔直徑的擴展量與圓孔初始直徑的比率。

3.2余隙度 c1earance

制備試樣時，沖制試樣上圓孔所用凹模與凸模之間的相對間隙，即凹模和凸模之間的間隙與試樣厚度的比值。 

4 符號和說明

本標準所用到的符號、說明和單位在表 1 中給出。

5  試驗原理

擴孔試驗包括以下兩個步驟    z

a) 如圖 1所示的在試樣上沖制圓孔  z

b) 將規定形狀和尺寸的圓錐形擴孔凸模頂入金屬黯板試樣的沖制圓孔進行擴孔試驗，直至圓孔 邊緣出現穿透試樣厚度的裂紋，停止凸模沖頂，測定極限擴孔率。

1-一試樣;

2一一沖制困孔用凹筷;

3→一沖制圓孔用凸筷，

圖1 沖孔示意圖

6 試驗設備

6. 1 總則 試驗設備包括試驗機和試驗模具。

6.2 試驗機

試驗機應可提供可靠的壓邊力保證試驗過程中試樣的固定，具有試樣對中定位功能，試驗機應具備 迅速靈敏的停機裝置，保證當裂紋穿透整個極厚時立即停機。試驗機擴孔模具的位移速度應可控，以保證試驗的穩定進行。 除擴孔試驗機外，能夠滿足上述要求的深沖壓試驗機以及其他壓縮試驗機均可用于擴孔試驗。優鴻測控技術(上海)有限公司集產品研發、生產、銷售和技術服務一體，生產全系列拉力機,拉力試驗機,材料試驗機,液壓材料試驗機，環境試驗機，非標定制試驗機等力學試驗機設備。

6.3  試驗模具

6.3. 1 擴孔試驗用凹模與凸模的尺寸與形狀等要求在 6.3.2-6.3.5 中給出(見圖 3) 。

6.3.2 擴孔試驗用凸模呈圓錐形，其頂角為  60。士10 。要求凸模圓柱部分直徑D

驗邊緣裂紋穿透整個試樣板厚。足夠大，可以保證試驗邊緣裂紋穿透整個試樣板厚。

6.3.3 擴孔試驗過程中可依據期望的擴孔率確定壓邊用凹模的內徑  Dd' 內徑 Dd  不小于 40  mmo

6.3.4 擴孔試驗用凹模肩部的圓角半徑 R 一般應在 2 mm-20 mm 之間，推薦使用半徑為 5 mmo

6.3.5 擴孔試驗模具的硬度應不小于 55 HRC。

7 試梓

7. 1 在同一材料樣品上取 3 個試樣(詳見 8.2) 。 

7.2 試樣應平直，試樣上的沖制圓孔中心與試樣邊緣的距離不小于 45 mm ，兩相鄰匾l孔之間的距離不小于 90 mm(見圖 2) 。

 固 2 試樣尺寸示意圖

7.3 試樣上的沖制圓孔用直徑為 10 mm 的凸模沖壓形成，見圖1.

7.4    沖制試樣上的圓孔時，所選凹模須滿足表   2 所示與凸模之間的余隙度，余隙度按式(1)計算。凹模內徑的選擇應以 0.1 mm 的增量遞增或遞減。 式中 z

dd=d p

C 一一τ:一u 一 X1σσ..( 1 )

c一一余隙度，%;

dd一一試樣沖孔時凹模內徑，單位為毫米  (mm);

dp一←一試樣沖孔時凸模直徑，單位為主運米 (dp =10  mm);

t一一試樣厚度，單位為毫米 (mm)。

表 3    選擇回摸內徑尺寸的實倒

7.5 沖孔模具的制造公差應符合表 4 的規定。應定期檢查沖壓模具的磨損情況 

表 4 沖孔模具的制造公差

8 試驗步驟

8.1 試驗一般在室溫 10 "C 35 "c范圍內進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為 23 "c土 5 "C。

8.2 每一批樣品通常取 3 個試樣進行試驗。也可在相關方同意的情況下增加試驗數量。

8.3 應將沖制圓孔的毛邊朝向凹?？祝瑢⒃嚇悠椒旁跀U孔模具上，使試樣的沖制圓孔中心與圓錐形擴孔凸模的軸線保持一致且試樣平面垂直于擴孔凸模的軸線(見圖  3) ，以保持沖壓方向與擴孔方向一致。

8.4  對試樣施加足夠高的壓邊力夾緊試樣保證試驗過程中試樣材料在夾緊區域不發生變形流動(壓邊力大小與試樣尺寸有關，對于 150 mmX 150 mm  的試樣壓邊力應不小于 50  kN) 。若夾緊區域發生變形流動，則試驗無效，需重新進行試驗。

8.5 施加壓力使圓錐形擴孔凸模以一定的速率垂直插入試樣的沖制圓孔進行擴孔(見圖  3)，該速率應能夠保證試驗者在*條相應穿透試樣厚度的裂紋出現時停止試驗。圓錐形擴孔凸模的推進速率應不大于 1 mm/s 。

8.6試驗過程中應保證孔的邊緣一直處于監視中;并且在*次出現裂紋跡象時，立即減慢擴孔凸模 的運動速率，使出現裂紋跡象到停止凸模運動的這段時間內，孔徑增加量zui少。

8. 7 當出現穿透試樣厚度的裂紋時，立即停止擴孔凸模的運動，打開模具取出試樣。使用游標卡尺或 其他合適的儀器(例如經校準的投影儀)測量試樣破裂后的圓孔內徑，到 0.05 mmo  測量過程中，應避開裂紋所在的方向，在兩個相互垂直的方向測量圓孔內徑。

8.8 某些鋼級的薄銅板可能會出現擴孔凸模的圓柱部分穿過試樣擴展后的圓孔，而圓孔的邊緣并未出 現裂紋。此時，試驗元效?？芍匦逻x取較大直徑的圓錐形擴孔凸模進行試驗。若沒有較大直徑的擴孔 模具，則在相關部門同意的情況下可減小沖制圓孔的直徑重新試驗。

1一一試樣;

2-一一凹模肩部 3

3一一凹模 s

4一一沖孔毛邊;

5一一裂紋  F

6一一凸模頂角 3

7-一-凸模.

固 3 擴孔試驗示意圄 

9 試驗結果計算

9.1 按 9. 2 9. 4 的規定與公式計算極限擴孔率 '\0

9.2 利用 8. 7 中測量的尺寸，確定破裂后的圓孔平均直徑。

9.3  用保留一位小數的平均直徑分別按式 (2)計算 3 個(或更多，見 8.2)試樣中每一個試樣的極限擴孔率。

λ= Dh-D」×100 …(2 )

式中 z

λ←一極限擴孔率，%;

Do----一沖制圓孔的初始直徑 (Do =10 mm);

Dh一一破裂后的圓孔平均直徑，單位為毫米 (mm) 。

9.4 根據 9.3 中的 3 個(或更多，見 8.2)試樣的試驗結果計算平均極限擴孔率 L修約間隔為 1%。 數值修約應按照 GB/T 8170 規定執行。

10   試驗報告

試驗報告一般應包括下列內容     z

a) 本標準編號;

b) 試樣的棟識;

c) 試樣的厚度;

d) 平均極限擴孔率，以及試樣的數量(當試樣的數量大于 3 個時h

d 極限擴孔率的變化范圍(可在客戶要求時提供 h

f) 任何與本標準偏離的內容(需經相關部門同意)。