GB/T 24171.2-2009 金属材料 薄板和薄带 成形极限曲线的测定 第2部分：实验室成形极限曲线的测定

犐犆犛７７．０４０．１０

犎２２

中华人民共和国国家标准

／—／：

犌犅犜２４１７１．２２００９犐犛犗１２００４２２００８

金属材料薄板和薄带

成形极限曲线的测定

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

第部分：实验室成形极限曲线的测定

２

———

犕犲狋犪犾犾犻犮犿犪狋犲狉犻犪犾狊犛犺犲犲狋犪狀犱狊狋狉犻犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狊狅犳犳狅狉犿犻狀犾犻犿犻狋犮狌狉狏犲狊

狆犵

：

犘犪狉狋２犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狊狅犳犳狅狉犿犻狀犾犻犿犻狋犮狌狉狏犲狊犻狀犾犪犫狅狉犪狋狅狉

犵狔

（：，）

ＩＳＯ１２００４２２００８ＩＤＴ

２００９０６２５发布２０１００４０１实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

／—／：

犌犅犜２４１７１．２２００９犐犛犗１２００４２２００８

目次

前言Ⅰ

引言Ⅱ

１范围１

２符号及说明１

３原理１

４试样和试验设备２

５应变截面线分析和应变对（，）的测量８

εε

１２

６文档１２

７试验报告１２

附录（规范性附录）二阶导数和“过滤的”二阶导数

Ａ１３

附录（规范性附录）拟合区域宽度的计算

Ｂ１４

附录（规范性附录）“钟形曲线”的最佳拟合反抛物线的计算

Ｃ１５

附录（规范性附录）网格的应用和测量用放大镜或显微镜进行测量

Ｄ１６

附录（资料性附录）用于验证计算程序的试验数据表

Ｅ１７

附录（规范性附录）的数学描述和表示

ＦＦＬＣ１８

附录（资料性附录）极端的横截面数据例子

Ｇ１９

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附录（规范性附录）从测量应变分布到数值的流程图

ＨＦＬＣ２０

参考文献２２

／—／：

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前言

／《金属材料薄板和薄带成形极限曲线的测定》分为二个部分：

ＧＢＴ２４１７１

———第部分：冲压车间成形极限图的测量及应用；

１

———第部分：实验室成形极限曲线的测定。

２

本部分为／的第部分。本部分等同采用国际标准：《金属材料薄

ＧＢＴ２４１７１２ＩＳＯ１２００４２２００８

板和薄带成形极限曲线的测定第部分：实验室成形极限曲线的测定》（英文版）。

２

为了便于使用，本部分做了下列编辑性修改：

ａ）“本国际标准”一词改为“本标准”；

）用小数点‘’代替作为小数点的逗号‘，’；

ｂ．

）删除了国际标准的前言；

ｃ

）删除了国际标准中表的法语、德语注释和注；

ｄ１２

）删除了国际标准中的表；

ｅ２

）将国际标准中表的公式＝ｌｎ１＋犲（）合并到表中；

ｆ２ε１

）在试样报告部分增加了“本标准编号”一项。

ｇ

）删除了附录中的“下面的数据集和允许的分散度可以在因特网上相关文件中找到（见参考

ｈＥ

目录）。”一句。

本部分的附录、附录、附录、附录、附录、附录均为规范性附录，附录、附录为资料

ＡＢＣＤＦＨＥＧ

性附录。国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

Ⅰ

／—／：

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引言

成形极限图（／）———包含主应变／次应变点的图表。

ＦｏｒｍｉｎＬｉｍｉｔＤｉａｒａｍＦＬＤ

ｇｇ

ＦＬＤ能够分辨某个应变数值对于某种材料来说是安全的还是破裂的，从安全点到破裂点的界线定

义为成形极限曲线。

有两种不同的方法可以测定材料的成形极限：

１）对冲废的零件进行应变分析，测定与零件外形和加工工艺有关的ＦＬＣｓ。

在冲压车间，这些点的应变路径通常是未知的，成形极限曲线ＦＬＣ依赖于材料、零件和所选择

的成形条件。此方法见本标准第部分。

１

２）完善的实验室条件下的ＦＬＣｓ测定：

为了评价其成形性能，需要对给定材料绘制唯一的成形极限曲线ＦＬＣ。标准规定对ＦＬＣ的测

定需采用不同的线性应变路径。该方法可应用于材料的性能表征，见本标准第部分。

２

对于／的本部分（关于实验室成形极限曲线的测定），下面的条件也是有效的：

ＧＢＴ２４１７１

成形极限曲线（ＦＬＣｓ）用于确定指定的材料在受到拉延、胀形或拉延胀形相结合时能够达到的变形

程度。这种能力受到裂纹产生、局部缩颈的限制。存在有许多测量材料成形极限的方法，但应指出的

是，采用不同的方法得到的结果不能用于比较的目的。

表征了经过一定热机械处理后特定厚度材料的变形极限。材料的力学性能和材料在测

ＦＬＣＦＬＣ

量前的历史等附加信息对于成形性能的判断都是重要的。

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为了比较不同材料的成形能力，不仅要判断ＦＬＣ，而且下面的参数也是重要的：

ａ）至少主方向的力学性能；

）最大力塑性延伸率，参照／；

ｂＧＢＴ２２８

）给定变形区间的值，参照／；

ｃ狉ＧＢＴ５０２７

）给定变形区间的狀值，参照／。

ｄＧＢＴ５０２８

Ⅱ

／—／：

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金属材料薄板和薄带

成形极限曲线的测定

第部分：实验室成形极限曲线的测定

２

１范围

／的本部分规定了在室温和线性应变路径下测定成形极限曲线（）的试验条件及

ＧＢＴ２４１７１ＦＬＣ

方法。

本部分适用于试验材料是平直的、厚度在０．３ｍｍ４ｍｍ之间的金属材料。

～

注：４ｍｍ的厚度上限是由材料最大允许厚度与冲头直径的比值确定的。

对于薄钢板，推荐厚度的最大值为２．５ｍｍ。

２符号及说明

本部分采用表中的符号及说明。

１

表１符号及说明

符号说明单位

犲工程应变％

ε＝ｌｎ１＋犲（）真实应变（对数应变）—

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ε主真实应变—

１

ε次真实应变—

２

ε厚向应变—

３

σ标准偏差—

犇冲头直径ｍｍ

犇ｂｈ凹模直径ｍｍ

（），（）

犡０犡１

犡方向位置ｍｍ

（）…（）

犡犿犡狀

（）２最佳抛物线拟合公式—

犳狓＝犪狓＋犫狓＋犮

（）／（２）最佳反抛物线拟合公式—

犳狓＝１犪狓＋犫狓＋犮

（），（）…（）截面—

０１５

犛犛犛

狀犡方向位置点数—

犿失效位置截面数量—

狑拟合区域宽度ｍｍ

狋初始板厚ｍｍ

０

狉塑性应变比—

３原理

ＦＬＣ用于表示材料在设定的线性应变路径变形条件下的近似的固有极限。为了准确测定ＦＬＣ，在

测量区域需要保持近乎无摩擦的状态。

１

／—／：

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首先在平直无变形的板料表面印制选定的、尺寸精确的网格或随机斑点图案。然后采用Ｎａｋａｉｍａ

ｊ

或Ｍａｒｃｉｎｉａｋ方法对板料进行变形直至破裂、停止试验。

测量宜使用“位置相关”的方法（见５．２）。

注：“时间相关”方法正在开发中。

测量变形后试样的应变，应变处理时忽略结果中缩颈或者破裂部分，然后通过插值确定材料不发生

失效所能承受的最大应变。插值曲线中的最大值被定义为成形极限。

成形极限由几种应变路径（和之间的不同比值）测量得到。测量的应变路径范围从单向拉伸

εε

１２

到双向拉伸（胀形）。不同应变状态下收集的单个成形极限数据点连接起来即可得到成形极限曲线。绘

于图中的曲线表示了薄板表面两真实应变和的一种函数关系，即成形极限图。轴代表了次真实

εε犡

１２

应变，轴代表了主真实应变（见图）。

ε犢ε１

２１

标准的转换公式允许计算主真实应变（）和次真实应变（）。下文中，应变指真实应变，也称为对

εε

１２

数应变。

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

犡———次真实应变；

ε

２

犢———主真实应变；

ε

１

犉———ＦＬＣ；

———单向拉伸［／（）］；

１ε＝－狉１＋狉ε

２１

２———一般拉伸应变；

３———平面应变；

４———一般胀形；

５———一般胀形；

———等双向拉伸（胀形应变状态）。

６＝＝

εε

２１

图１六个不同应变路径的示意图

４试样和试验设备

４．１试样

４．１．１试样厚度

本试验使用厚度在０．３ｍｍ４ｍｍ之间的平直金属薄板。

～

４．１．２试样几何形状

推荐的试样几何形状如下：

２

／—／：

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哑铃型的试样在中间有超过冲头直径２５％的平行部分（对于１００ｍｍ的冲头，建议平行部分的长

度为，过度弧半径为），见图。

２５ｍｍ５０ｍｍ２０ｍｍ３０ｍｍ２

～～

———平行部分长度；

１

２———平行部分宽度；

３———过度弧半径：犚＝２０ｍｍ３０ｍｍ。

～

图２带平行部分的哑铃型试样（狗骨头形状）

ε＞０时，可以使用不同曲率半圆弧切边得到的试样。

２

对于钢板（主要是低强度级别的），如果试样在凹模圆角部位不发生破裂，采用不同宽度的矩形薄带

试样就足够了，否则采用上述的试样形状。

相比于矩形带状试样，采用外圆弧形状的板料可以获得分布更均匀一致的成形极限试验数据点。

４．１．３试样的制备国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

在保证试样边缘不产生裂纹的前提下，可采用铣削、线切割或其他不会产生裂纹、加工硬化和改变

显微组织的方法。

４．１．４不同几何形状试样的数量

为了描述完整的ＦＬＣ至少需要５组不同几何形状的试样（目的是得到从单向到等双向拉伸分布均

匀的ＦＬＣ）。

如果不需要完整的ＦＬＣ，不同几何形状试样的数量可以减少但应在测试报告中予以说明。

４．１．５每种几何形状试样的数量

试样数量应能保证至少个有效的样本。

３

４．２网格的使用

４．２．１网格尺寸

推荐的网格尺寸取倍左右的材料厚度（由于缩颈宽度的原因，网格尺寸同材料厚度有关），允许的

１

最大网格尺寸为２．５倍材料厚度，对于１００ｍｍ的冲头允许的最大网格尺寸为０．１英寸（２．５４ｍｍ）。

通常使用的网格尺寸为或。小网格由于准确度不高而不常使用（如果未变形的网格在试验

１ｍｍ２ｍｍ

前不进行测量的话）。

对于随机图案，虚拟网格的尺寸宜同推荐的网格尺寸相一致，也可以使用更小的虚拟网格。

４．２．２网格的印制

印制的网格（如：方形、圆形、点阵）宜具有良好的对比度，不会留下刻痕或改变材料的显微结构。一

些常用的技术有电化学、照相、丝网印刷和网格转印。

随机图案（散斑）可以喷涂到试样表面，涂料同表面的结合力应在变形后予以检查，喷涂一层薄的、

亚光的白色基底可以减少来自试样表面的反光，随后可以喷涂云雾状随机分布的黑色斑点（例如黑色的

喷漆或墨粉）。

３

／—／：

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４．２．３未变形网格的精度

为了获得的系统准确度，基于倍标准差（）的初始网格的准确度应优于。这种情况仅适

２％１１σ１％

用于不考虑对未变形条件进行评估的系统。

４．３试验装置

４．３．１一般要求

下面的参数对和试验都有效：

ＮａｋａｉｍａＭａｒｃｉｎｉａｋ

ｊ

———冲头速度：（）／；

１．５±０．５ｍｍｓ

———防止材料流入：为了保证近乎线性的应变路径应尽可能阻止材料的流入。可行的方法有：用拉

延筋，合适的板夹持力，锯齿状或滚花的模具（在最后两种方法不会导致局部应

变集中或者裂纹的前提下）；

———板夹持力，单位为千牛（）：尽可能阻止材料流入；