鎂合金板材衝壓是擴大鎂合金應用領域的主要途徑,在汽車、儀表及3C產品上有廣泛應用的潛力。鎂合金是近年新興的材料,其衝壓工藝尚待提高,而且沒有相應的成形極限圖(FLD)可供使用。
該試驗采用試驗法來測試MAZ31鎂合金的FLD,鎂合金FLD對製訂科學合理的鎂合金衝壓工藝具有重要意義。此圖能在鎂合金板材的衝壓生產過程中發揮其應有的作用,促進鎂合金的產業化進程。
8.2.1鎂合金板材的成形極限試驗原理和方法
8.2.1.1成形極限試驗原理
拉伸狀態的特點是:d1>d0>d2,長軸真實應變ε1為正值,短軸真實應變ε2為負值。
平麵應變狀態的特點是:d1>d0,d0=d2,長軸真實應變ε1為正值,短軸真實應變ε2為零。
脹形狀態的特點是:d1>d0,d2>d0,長軸真實應變ε1和短軸真實應變ε2均為正值。
測試成型極限圖時,常用兩種方法使試件產生拉脹變形,即剛性凸模法或液壓法。該試驗采用鋼模脹形法,各種不同的變形方式其應變分布是不同的,分別分布在DLF圖中的左、中、右,可簡單地分為拉伸、平麵應變和脹形三種變形方式。
試驗時,先在試樣表麵印製標準的圓網格,然後將不同寬度的試樣分別置於凹模與壓邊圈之間壓緊,試樣在凸模作用下產生脹形變形,某個局部產生縮頸或破裂時,停止試驗。其表麵上的圓網格發生畸變,測量縮頸區或破裂區附近的圓網格長軸和短尺寸, 計算局部的極限應變值。本書中用(ε1,ε2)表示表麵真實極限主應變量。將這些極限應變分別畫在ε1-ε2坐標圖上,並標出上下限及中限,即得到FLD。
8.2.1.2成形極限試驗方法
該試驗在測定材料的FLD前,先在INSTRON 5569型電子拉伸試驗機上測試了鎂合金板材的基本性能。
鎂合金板材的FLD采用脹形試驗,在BCS-30D板材成形性試驗機上進行測試。應變的測量分析,用美國CamSy公司生產的網格自動應變測試分析係統(automated strain analysis and measurement environment,ASAME)進行。根據公式計算應變:
該係統可利用兩個或更多的二維圖像,對變形的網格進行三維立體分析,測量的應變值比較準確,應變精度在2%以內。用這種係統測量的成形極限,準確性將大大提高。
試樣使用邊長為180mm,寬度分別為160mm、140mm、120mm、100mm、80mm、60mm、40mm、20mm的矩形試樣,分別編號為①②③④⑤⑥⑦⑧。每組試樣三件,並記錄試樣厚度。
試驗過程如下:
①試驗前,將試樣表麵清洗幹淨,用電腐蝕法在試樣表麵印製邊長為2.5 mm的方網格,要求網格清晰。
②然後將試樣放入BCS-30D板材成形性試驗機中進行脹形試驗,直至試樣上發生破裂為止。利用不同的試件寬度和潤滑方式,使試驗結果盡可能覆蓋較大的變形範圍。
③選擇靠近裂紋區的網格點,作為臨界網格點。采用先進的Kodak DCS-420數字相機,分別對每一個臨界區域拍攝兩個或更多的二維影像圖。
④用ASAME自動應變測量係統將二維影像圖處理成三維立體影像圖,然後對變形的網格進行測試分析,得到臨界區域網格點的主應變值ε1和次主應變值ε2。
⑤以臨界主應變ε1為橫坐標、臨界次主應變ε2為縱坐標,建立平麵直角坐標係。將每一個試樣的測得的極限應變值合成在一個圖上,做出材料的成形極限圖。