金属材料薄板和薄带扩孔试验方法

1 范围

本标准规定了一种测定厚度为1. 2 mm - 6.0 mm 、宽度不小于90 mm 的金属薄板和薄带极限扩 孔率的试验方法。注 2 本试验通常应用于薄钢板，用于评估产品在扩孔成形过程的适用性.

2 规范性引用文件 

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有(不包括勘误的内容〉或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本适用于本标准。GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

3 术语和定义

3.1下列术语和定义适用于本标准。

槌限扩孔率 Iimiting hole expansion ratio 加载荷使圆锥形扩孔凸模垂直插入试样的冲制圆孔进行扩孔试验，直至穿透试样厚度的裂纹出现时圆孔直径的扩展量与圆孔初始直径的比率。

3.2余隙度 c1earance

制备试样时，冲制试样上圆孔所用凹模与凸模之间的相对间隙，即凹模和凸模之间的间隙与试样厚度的比值。 

4 符号和说明

本标准所用到的符号、说明和单位在表 1 中给出。

5  试验原理

扩孔试验包括以下两个步骤    z

a) 如图 1所示的在试样上冲制圆孔  z

b) 将规定形状和尺寸的圆锥形扩孔凸模顶入金属黯板试样的冲制圆孔进行扩孔试验，直至圆孔 边缘出现穿透试样厚度的裂纹，停止凸模冲顶，测定极限扩孔率。

1-一试样;

2一一冲制困孔用凹筷;

3→一冲制圆孔用凸筷，

图1 冲孔示意图

6 试验设备

6. 1 总则 试验设备包括试验机和试验模具。

6.2 试验机

试验机应可提供可靠的压边力保证试验过程中试样的固定，具有试样对中定位功能，试验机应具备 迅速灵敏的停机装置，保证当裂纹穿透整个极厚时立即停机。试验机扩孔模具的位移速度应可控，以保证试验的稳定进行。 除扩孔试验机外，能够满足上述要求的深冲压试验机以及其他压缩试验机均可用于扩孔试验。优鸿测控技术(上海)有限公司集产品研发、生产、销售和技术服务一体，生产全系列拉力机,拉力试验机,材料试验机,液压材料试验机，环境试验机，非标定制试验机等力学试验机设备。

6.3  试验模具

6.3. 1 扩孔试验用凹模与凸模的尺寸与形状等要求在 6.3.2-6.3.5 中给出(见图 3) 。

6.3.2 扩孔试验用凸模呈圆锥形，其顶角为  60。士10 。要求凸模圆柱部分直径D

验边缘裂纹穿透整个试样板厚。足够大，可以保证试验边缘裂纹穿透整个试样板厚。

6.3.3 扩孔试验过程中可依据期望的扩孔率确定压边用凹模的内径  Dd' 内径 Dd  不小于 40  mmo

6.3.4 扩孔试验用凹模肩部的圆角半径 R 一般应在 2 mm-20 mm 之间，推荐使用半径为 5 mmo

6.3.5 扩孔试验模具的硬度应不小于 55 HRC。

7 试梓

7. 1 在同一材料样品上取 3 个试样(详见 8.2) 。 

7.2 试样应平直，试样上的冲制圆孔中心与试样边缘的距离不小于 45 mm ，两相邻匾l孔之间的距离不小于 90 mm(见图 2) 。

 固 2 试样尺寸示意图

7.3 试样上的冲制圆孔用直径为 10 mm 的凸模冲压形成，见图1.

7.4    冲制试样上的圆孔时，所选凹模须满足表   2 所示与凸模之间的余隙度，余隙度按式(1)计算。凹模内径的选择应以 0.1 mm 的增量递增或递减。 式中 z

dd=d p

C 一一τ:一u 一 X1σσ..( 1 )

c一一余隙度，%;

dd一一试样冲孔时凹模内径，单位为毫米  (mm);

dp一←一试样冲孔时凸模直径，单位为主运米 (dp =10  mm);

t一一试样厚度，单位为毫米 (mm)。

表 3    选择回摸内径尺寸的实倒

7.5 冲孔模具的制造公差应符合表 4 的规定。应定期检查冲压模具的磨损情况 

表 4 冲孔模具的制造公差

8 试验步骤

8.1 试验一般在室温 10 "C 35 "c范围内进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为 23 "c土 5 "C。

8.2 每一批样品通常取 3 个试样进行试验。也可在相关方同意的情况下增加试验数量。

8.3 应将冲制圆孔的毛边朝向凹模孔，将试样平放在扩孔模具上，使试样的冲制圆孔中心与圆锥形扩孔凸模的轴线保持一致且试样平面垂直于扩孔凸模的轴线(见图  3) ，以保持冲压方向与扩孔方向一致。

8.4  对试样施加足够高的压边力夹紧试样保证试验过程中试样材料在夹紧区域不发生变形流动(压边力大小与试样尺寸有关，对于 150 mmX 150 mm  的试样压边力应不小于 50  kN) 。若夹紧区域发生变形流动，则试验无效，需重新进行试验。

8.5 施加压力使圆锥形扩孔凸模以一定的速率垂直插入试样的冲制圆孔进行扩孔(见图  3)，该速率应能够保证试验者在*条相应穿透试样厚度的裂纹出现时停止试验。圆锥形扩孔凸模的推进速率应不大于 1 mm/s 。

8.6试验过程中应保证孔的边缘一直处于监视中;并且在*次出现裂纹迹象时，立即减慢扩孔凸模 的运动速率，使出现裂纹迹象到停止凸模运动的这段时间内，孔径增加量zui少。

8. 7 当出现穿透试样厚度的裂纹时，立即停止扩孔凸模的运动，打开模具取出试样。使用游标卡尺或 其他合适的仪器(例如经校准的投影仪)测量试样破裂后的圆孔内径，到 0.05 mmo  测量过程中，应避开裂纹所在的方向，在两个相互垂直的方向测量圆孔内径。

8.8 某些钢级的薄铜板可能会出现扩孔凸模的圆柱部分穿过试样扩展后的圆孔，而圆孔的边缘并未出 现裂纹。此时，试验元效。可重新选取较大直径的圆锥形扩孔凸模进行试验。若没有较大直径的扩孔 模具，则在相关部门同意的情况下可减小冲制圆孔的直径重新试验。

1一一试样;

2-一一凹模肩部 3

3一一凹模 s

4一一冲孔毛边;

5一一裂纹  F

6一一凸模顶角 3

7-一-凸模.

固 3 扩孔试验示意圄 

9 试验结果计算

9.1 按 9. 2 9. 4 的规定与公式计算极限扩孔率 '\0

9.2 利用 8. 7 中测量的尺寸，确定破裂后的圆孔平均直径。

9.3  用保留一位小数的平均直径分别按式 (2)计算 3 个(或更多，见 8.2)试样中每一个试样的极限扩孔率。

λ= Dh-D」×100 …(2 )

式中 z

λ←一极限扩孔率，%;

Do----一冲制圆孔的初始直径 (Do =10 mm);

Dh一一破裂后的圆孔平均直径，单位为毫米 (mm) 。

9.4 根据 9.3 中的 3 个(或更多，见 8.2)试样的试验结果计算平均极限扩孔率 L修约间隔为 1%。 数值修约应按照 GB/T 8170 规定执行。

10   试验报告

试验报告一般应包括下列内容     z

a) 本标准编号;

b) 试样的栋识;

c) 试样的厚度;

d) 平均极限扩孔率，以及试样的数量(当试样的数量大于 3 个时h

d 极限扩孔率的变化范围(可在客户要求时提供 h

f) 任何与本标准偏离的内容(需经相关部门同意)。