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薄板试验

薄板与箔是板材生产环节的最后一环。薄板厚度在0.35到3.0 mm之间,箔的厚度一般来说要小于60 μm。极薄板厚度介于薄板与箔之间。这些板材的用途广泛多样,所以在所有行业中都有应用,测试范围也相应广泛。 

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测定r值和n值的拉伸试验

通常来说,薄板需要同时具有高延展性和高强度特性,在表征拉伸试验中的材料性能时,最常使用的是国际标准ISO 6892-1和美国标准ASTM E8

r值与n值的测定

拉伸试验中测定r值与n值来表征材料的成型性能。n值描述了在塑性变形直至均匀伸长期间的加工硬化,也就是应力增加;r值则描述了垂直方向的各向异性。n值由拉伸应力和应变决定,而确定r值则需要测量试样在拉伸过程中的横向应变。r值根据国际标准ISO 10113和美国标准ASTM E517测定;n值则根据ISO 10275ASTM E646来测定。拉伸试样取自于带钢与钢板,取样方向与热轧方向成规定的角度,因为r值与热轧方向相关。试样平行长度部分是通过铣削或冲压之后精加工制成。有的箔试样是从带钢上切割制成,而有一些试样则是通过冲压制备。试样的形状与上述试验方法有关。 

试样制备

ZwickRoell根据板材厚度可以提供各种试样制备的机器设备,也有相应的静态材料试验机进行拉伸试验以测定试样的材料特性。齐全的轴向以及横向引伸计确保了在任何测试条件下都能有最佳的应变测试组合,比如使用laserXtens引伸计测量特定形状的薄板应变。

硬度试验

对于薄板及其表面涂层的硬度试验可以得到其表面硬度数据。该硬度试验一般用于轧制和涂层工艺的质量控制。由于涂层厚度一般不超过几十微米,硬度试验一般采用只产生微小压痕的试验方法。 

产生微小压痕的经典试验方法包括维氏(DIN EN ISO 6507-1)、洛氏(DIN EN ISO 6508-1)特别是表面洛氏,以及布氏(DIN EN ISO 6506-1)硬度测量方法。对于表面涂层,人们越来越多地采用马氏硬度试验方法。马氏硬度试验又称为仪器化压痕试验,国际上又名IIT,该方法得名于对于力-压痕深度曲线的精确测量。试验中残余压痕深度不能超过薄板或者涂层厚度的10%,否则载体或底座的影响就无法忽略了。仪器化压痕试验的优势在于可以通过极小的压痕或压痕深度来得到极高精度的硬度值,让测试结果具有很高的可靠性以及可再现性。

薄板通常被切割至指定大小并与其他金属板(定制坯料)焊接起来,如辊缝焊接工艺(DIN EN ISO 4063)。使用硬度试验方法还可以测试焊缝的质量。典型的维氏、努氏以及马氏(DIN EN ISO 6507-1、DIN EN ISO 4545-1、DIN EN ISO 14577-1)试验方法都对焊缝的截面、表面以及周围区域进行试验。根据上述试验方法,可以精确定位试验点并使用仪器进行测试。

延展性试验

薄板需要具有极高的延展性。典型的成型工艺如深拉伸拉伸成型,需要标准的延展性试验方法。ZwickRoell的BUP系列金属薄板成形试验机可以在高达1,000 kN试验力下测得所需参数。

一项非常重要且复杂的试验为成型极限曲线的测定,设计人员可以根据该曲线来推导出成型过程中应变的上限。ZwickRoell与具备资质的合作伙伴深入合作,开发出了可以用于记录深拉过程中试样应变的光学测量技术。

高速拉伸试验

材料在承受高应变速率时的特性对汽车行业非常重要。在汽车设计中,最重要的考虑因素之一就是材料的高速变形,因为交通事故中材料变形非常快。ZwickRoell的HTM系列高速拉伸材料试验机就可以测定高速拉伸试验中的必要材料性能。该系列电液伺服材料试验机最高可以达到20m/s的测试速率,试验力高达160 kN。

拉延筋试验

该试验目的是测定金属薄板与拉延成型模具之间的摩擦系数,从而确定该深拉工艺的理想润滑条件,保证避免薄板在深拉过程中产生裂纹和褶痕,确保得到合理的工艺流程。拉延筋试验装置能够容易地安装到一台标准电子万能材料试验机上。

测试中,一根长条金属板(典型尺寸300 mm x 30 mm x 2 mm)被轴向夹持在上试样夹具中,拉延工装处于闭合状态。然后长条试样被穿过拉延工装中进行拉伸。该过程可以自动重复进行,重复次数可以自行定义。拉延工装的夹持力由电子系统控制,可以保证测试结果的精确性和可再现性。工装模具可以被快速更换,用于进行其他要求的测试。

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