成形路径对钢板织构成形极限的影响

D0I:10.13374/j.iss1001-053x.1991.05.008 北京科技大学学报 第13卷第5期(1) Vol.13No.5(1) 1991 Journal of University of Science and Technology Beijing Sept.1991 成形路径对钢板织构成形极限的影响 唐荻王先进· 任建新· 摘要：完成了冲压过程中可能出现的儿种应变路径（单向拉伸、等双向拉伸、单拉-等 双拉、等双拉-单拉路径)和不同应变量共14种状态的极图测定，分析了各种情况下织构的变 化，讨论了材料取向的变化对于复杂路径成形极限的影响。 关健词：应变路径，织构，成形极限 Change of Texture Under Different Strain Paths and Influence on Forming Limit Tang Di"形ang Xianjin·Ren Jianxin· ABSTRACT:The work tests 14 pole figures for steel sheet under some strain paths,i.e.tension,equibiaxialstretching,uniaxialtension-equibiaxialstretching and cquibiaxialstretching-uniaxialtension,and different strains.Texture influence on forming limit is discussed. KEY MORDS:strains path,texture,forming limit 薄板在复杂路径成形中的极限应变，随预应变不同变化很大1)。有的研究认为， {100}取向对材料深冲性的影响更显著，要抵消{100}板面取向对深冲性的降低，必须使{111} 取向强度为{100}取向的4~5倍，而{112}、{113}、{125}、{734}等织构与深冲性无关-3)。 本文从薄钢板在变形中微观结构发生变化出发，通过对织构的分析，讨论极限应变随变形路 径变化而不同的机理。 1900-11-23收稿 、压力加工系(Department of Metals Forming) ·太钢七轧技术科 447

第” 卷第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 ，。 年 。 月 ， ，。 。 成形路径对钢板织构成形极限的影响 脚 唐 荻 非 王先进 ， 任建新 ， ’ 摘 要 完成 了冲压过程 中可能出 现 的几 种 应变路 径 单 向拉 伸 、 等双 向拉 伸 、 单 拉 一 等 双拉 、 等双拉 一 单拉路 径 和 不 同应变量 共 种状 态的极 图测定 ，分 析 了各种情况 下织构 的 变 化 ， 讨论 了材料取 向的变化对于 复杂路 径成形 极限 的影响 。 关健词 应变路 径 ， 织构 ，成形极限 盔 夕 夕 ’ 二 ， ， 。 。 ， ， 一 一 ， 。 。 ， ， 薄板 在复杂路径成形 中的极限应 变 ， 随 预应 变不同 变 化 很 大 〔 ‘ 〕 。 有 的 研 究 认 为 ， 丈。 。 取 向对材料深冲性 的影响更 显著 ， 要抵消 板面取 向对深冲性 的降低 ， 必须使 取向强 度为 取向的 倍 ，而 、 、 、 等织 构与深冲性无关 〔 一 “ ’ 。 本文从薄钢板 在变形 中微观结 构发生 变化出发 ， 通过对织 构的分析 ， 讨论极限应变随 变形路 径 变化而 不同 的机 理 。 一 一 收稿 压 力加工 系 压 么 太 钢七轧技术科 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1991．05．008

1试验与结课 式验材料为国产超深冲钢板K08A1,成形路径如图1所示。 RD D B D C E2 5 图1实验方案 图2原始状态极图 A-等双向单伸； B-单向拉仲 Fig.2 (110)pole figure in original state c-等双拉+单拉；D-单拉+等双拉 Fig.1 Test paths RD.s3 (a) (b) (c) a 单拉变形15% b单拉变形30% c单拉变形75% 图8单拉变形(110)极图 Fig.3 (110)pole figure under tension 图2为原始状态试样的(110)极图，以形成{111}面织构为特征。此外，还有{112}、 、和弱的{100}、{100}001>等织构类型。 单向拉伸变形织构变化如图3示，与原始状态相比，织构类型变化不大，较强织构仍为 {111}和{112}，所不同的是原始状态中存在的{111}面织构特征和弱的{100》 取向消失了。 等双向拉伸织构如图4示。当变形量较小时(15%)，原始试样中存在的{112}110>织构 消失，只保留{111}110>织构，变形增加，{111}织构漫散，形成{111}面织构。 448

式验材料为 国产超深冲钢板 试验与结果 成形路径如 图 所示 。 日翻仪 仁 厂八 ￡ 图 实验方案 人 一 等双 向单伸多 一 单 向拉 伸 一 等双拉 单拉 一 单拉 等双拉 图 原始抉态极图 目 。 单拉变形 单拉变 形 图 单拉变形 极 图 单拉变形 图 为原始状态试样的 极图 ， 以形成 面织 构 为 特 征 。 此 外 ， 还 有 、 、 和弱 的 、 ‘ 等织 构类型 。 单向拉伸 变形织 构变化如 图 示 ， 与原始 状态相 比 ， 织 构类型 变化不大 ， 较强 织 构仍 为 》 和 ， 所不 同的是原始状态 中存 在 的 面织 构特 征 和 弱 的 取向消失 。 等双向拉伸织 构如 图 示 。 当 变形 量较 小 时 ， 原始试 样中存在 的 。 织构 消失 ， 只 保 留 织 构 ， 变形增加 ， 》 织 构漫散 ， 形成 面织 构

RD RD RD (a) (b) (c) a双拉变形15% b双拉变形30% c双拉变形45% 图4等双拉变形(110)极图 Fig.4 (110)Pole figure under equal biaxial stretching RD RD 5 3 (a) (b) ?单拉变形15%+双拉变形 b单拉变形30%+双拉变形 图6单拉+等双拉变形(110)极图 Fig.5 (110)pole figure under tension cqual biaxial stretching RD RD 7 6 (a) (b) ?双拉变形15%+单拉变形 b双拉变形30%+单拉变形 图6等双拉+单拉变形(110)极图 Fig.6 (110)Pole figure under cqual biaxial stretching tension 449

双拉变形 双拉变形 双 位变形 图 等双拉变形 〔 极 图 一 “ 单拉变形 十 双拉变形 图 单拉 〕 单拉变形 双拉变形 等双拉变 形 极 图 么 双拉变形 十 单拉变形 图 等双拉 。 盆 双拉变形 。 巧 单拉变形 单拉变形 极图

单向拉伸+等双向拉伸路径的织构如图5。预应变对最终的织构类型影响不大，主要织 构都是{111}110>和K111}面织构。 等双拉-单拉织构图（图5)也是2种织构组成，即{111} 取向也完全消失。根据Whitebeg和五弓等人c2,a)的研究结果，{100}取向对材料深冲性影 响较大，{100}取向的稍微下降也能改善成形性能。从这个意义上看，单向拉伸对后续变形 没有不利影响。 (2)等双向拉伸后，原始状态中存在的主要织构逐渐消失，发展成为{111}面织构，说 明双拉变形可以使织构发生极大变化，其稳定织构是{111}面织构。 (3)单向拉伸-等双向拉伸变形路径，由于单拉预变形对{111}织构的强度和转动 彩响不大，预变形后的织构主要是{111}和{111}。后续的等双拉变形是在没有 发生转动的{111}，等双拉条件下是{111}面织构。这两种条件 下的稳定有利织构应是有区别的。笼统地认为{111}织构对成形有利的观点是不确切的。两 种路径与两种织构的关系尚需进一步研究。文献〔4)报道，等双拉变形产生的{111}面织构使 r值下降，并接近1。本文作者认为，r值低，对深冲类型的变形是不利的。当后续变形是单 向拉伸时，应变状态接近于深冲，所以造成单向拉伸不易进行。对于等双向拉伸，”值的作 用较小，如果等双拉预变形后卸载，不改变路径再加载，从宏观上看，极限应变未受影响。 3结 论 (1)单向拉伸状态，比较稳定并有利织构的是{111}，等双向拉伸则是{111}面织 构，后者是前者漫散发展而形成的。 (2)单向拉伸引起材料织构取向变化不大，而等双向拉伸则使织构取向发生很大变化。 经单向拉伸预变形的材料是在非常接近原始织构情况下进行后续双拉变形的。经等双拉预变 形的材料进行第二阶段单拉变形时，是在和原始状态完全不同的织构基础上进行的。这种织 450

单向拉伸 等双 向拉伸路径 的织 构如 图 。 预应 变对最终的织 构类型影响不大 ， 主要织 构郑是 和 面织 构 。 等双拉 一 单拉织构图 图 也是 种织 构组成 ， 即 ， ， 和 面织 构 ， 但面 织 构更强 。 结 果 分 析 比较单 向拉伸和原始状态 的极图 认为 ， 单拉 变形造成 的织 构变化不大 ， 有利于深冲 的取向 ， 谧 基本保持 不变 ， 直到 接近失稳 ， 这种取向都存在 。 本来存在很弱 的 。 取 向也完全消 失 。 根据 和 五弓等人 〔 “ ’ “ 〕 的研究结果 ， 。 取 向对材料深冲性 影 响较大 ， 丈 取 向的稍微下降也能 改善成形性能 。 从这个意义上看 ， 单 向拉伸对后续 变 形 没 有不利影 响 。 等双 向拉伸后 ， 原始状态 中存在的主要织构逐渐消失 ， 发展成 为 面 织 构 ， 说 明双拉变形可以使织构发生极大变化 ， 其稳定织构是 面织构 。 单 向拉伸 一 等双 向拉伸 变形路径 ， 由于单拉预变形对 织 构的强 度和 转 动 影响不大 ， 预变形 后的织 构主要是 和 《 ， 。 后 续 的等双拉 变形是在没有 发生转动的 》 基础上发生 的 。 由于没有明显的前阶段对后阶段变形 的不利影响 ， 在 成形极限 图上 ， 这一路径的极限应 变未下降 。 等双向拉伸 一 单向拉伸路径 ， 二种 变形综合 作用 的结果非常接近等双拉 的 织 构 。 说 明第二阶段单向拉伸造成 的织构变化很小 ， 即单 向拉伸不能使双拉预 先产生 的 面 织 构 再次 择优取向 。 一般认为 ， 面织 构有利于成形 ， 但等双拉以后 面织构都使后续变形 困难 ， 经 分析认为是以下原因 。 经过等双拉变形 的 面织构是与孔洞和位错 的高密度相联 系的 ， 预双拉后试 样 所 处 的状态不仅仅决定于织 构 ， 还受 其他各因 素的综合影响 。 在单向拉伸条 件下稳定织构是 、 等双拉条件下是 面织构 。 这两种 条 件 下 的稳定有利织构应是有区别 的 。 笼统地认为 织 构对成形有利 的观点是 不确 切 的 。 两 种路 径与两种织构 的关 系尚需进一步研 究 。 文献〔 〕报道 ， 等双拉变形产生 的 面织构使 ， 值下降 ， 井接近 。 本文作者认 为 ， 值低 ， 对深冲类型 的变形是不利 的 。 当后续变形是单 向拉伸时 ， 应 变状态接近于深冲 ， 所以造成单 向拉伸不易进行 。 对于等双 向拉伸 ， 值的 作 用较 小 ， 如果等双拉预 变形后卸载 ， 不改 变路径再加载 ， 从宏观上看 ， 极限应 变未受影响 。 结 论 单向拉伸状态 ， 比较稳定并有利织构 的是 小 ， 等双 向拉伸则 是 面 织 构 ， 后者是前者 漫散发展而形成的 。 单向拉伸引起材料织构取 向变 化不 大 ， 而等双 向泣伸则使织 构取向发生 很大 变化 。 经单 向拉伸预变形 的材料是在非常接近原始织 构情况下进行后续双拉变形 的 。 经等双拉预变 形 的材料 进行第二 阶段单拉变形时 ， 是在和原始状态完全 不 同 的织 构基础上 进行的 。 这种织

构对单拉不利，所以反映在成形极限图上双拉-单拉路径的极限应变下降很多。 致谢：孙良、谢逸凡教授、毛卫民副教授在对本试验结果的讨论中，提供了重要的意见特此感谢。 参考文献 1王先进。薄板深加工论文集（第三集）。北京钢铁学院，1987：33 2五弓，铃木.铁钢，1965,51：1131 3五弓，后藤，铃木，日本金属学会会志，1968,32：549 4 Ghosh A K and Lankonis J V,Sheet Metal Forming and Energy Conser- vation,1976,167 螺旋弹簧可靠性的研究 目前国内生产的弹簧性能不稳定，失效模式和可靠性指标无章可循，严重影响弹簧质 量。 本课题以应用广且重要的气门弹簧、CY型轴向柱塞泵中心弹簧和变量机构外弹簧为主 要研究对象，经过大量的试验和现场使用调研获取了近万个数据，经过分析和处理，取得了 如下主要成果： 1。这些弹簧的失效模式主要为疲劳断裂和松弛，它们的寿命分布规律均服从对数正态 分布； 2。制定出了产品的检验指标可靠度R和使用指标失效率入，为了便于执行给出了简便 的抽样方法： 3。根据试验得到了完整的R(可靠度)-S(强度)一N(寿命)和e(松弛率)-t (寿命)曲线方程，不但验证了所制定可靠性指标的确切性，而且为开发产品提供了依据， 4。改善钢丝质量，加强检测，选择适当的强化工艺，可以提高产品质量： 5。在研究过程中，首次创立了可靠性试验方法，取得了满意的效果，为零部件可靠性 研究提供了试验方法。 451

构对单拉不利 ， 所以反映在成形极限 图上双拉 一 单拉路径 的极限应变下降 很多 。 致谢 孙良 、 谢逸凡 教授 、 毛卫民 副教授 在对 本试验结果 的讨论 中 ， 提 供 了重要的 意见特 此 感谢 。 参 考 文 王 先进 薄板深加工论文集 第三集 五弓 ， 铃木 铁 七 钢 ， ， 五 弓 ， 后 藤 ， 铃木 日本金属学会会志 ， 一 ， 献 北京钢铁学院 ， ， 月门阉脚卜卜呐 自门叨曰州口卜 它门洲曰，自门目口卜自 叻门目曰 螺旋弹簧可靠性的研究 目前国内生产 的弹簧性能 不稳定 ， 失效模 式和 可靠性指标无章可循 ， 严重 影 响 弹 簧 质 量 。 本 课题 以应 用广且重要的 气门弹簧 、 型轴 向柱塞 一 泵 中心弹簧和 变量机构外弹簧为主 要研究对象 ， 经过大量的 试验和现场使用调研 获取 了近万 个数据 ， 经过分 析和 处 理 ， 取得 了 如下主要成果 。 这些弹簧的 失效模式主要 为疲劳断 裂和松弛 ， 它们的寿命分布规律均服从对数正态 分 布 。 制定出了产品 的检验指标可靠度 和使 用指标失效 率 久 ， 为了便于执 行给出 了简便 的抽样方法 根据试验得到了完整 的 可靠度 一 强 度 一 寿命 和 。 松弛率 一 寿命 曲线方程 ， 不但验证了所制定可靠性指标的确切性 ， 而 且为开发产品提供 了依据 改善钢丝质量 ， 加强检测 ， 选择适当的强 化工 艺 ， 可以提高产品 质量 在研 究过程中 ， 首次创立 了可靠性试验 方法 ， 取得了满意的效 果 ， 为零部件可 靠性 研究提供了试验 方法