崔振楠等：DP590/DP780高强钢管液压成形的性能 235 表1实验管材规格 个样 Table 1 Experimental tube specifications 然后对管材的基本参数进行研究，为确定两 材料 管径mm 壁厚/mm 种管材的基体组织，从两种材料卷成的直径为89mm DP590 63.5、89 2 的圆管上取下来试样，经砂纸研磨，然后在抛光机 DP780 89 2 上进行抛光，洗净后用体积分数4%的硝酸酒精腐 蚀数秒，用酒精洗净吹干，用场发射扫描电镜观察 12实验方法 管材周向的横截面.为确定焊缝及热影响区的范 为确定高强钢板在卷管前后的差异，在对管 围，采用维氏硬度计对截取的管材进行硬度测量， 材进行研究前需要对两种高强钢板的力学性能 确定实验用管材的焊缝及热影响区的大小；然后 进行研究，实验采用DP590/DP780的2mm厚板， 针对两种管材进行液压成形实验，采用液压成形 利用单向拉伸试验测材料力学性能，拉伸试样根 试验机并结合其配套的系统对不同长径比、不同 据标准GB/T228.1一2010《金属材料室温拉伸试 管径、不同材料的两种高强钢管进行液压成形试 验方法》加工成A50标准试样，利用北京科技大学 验，测量并比较其应力应变数据 测试中心MTS810电子万能试验机试验.当试样 管材的自由胀形实验借助如图1所示的液压 拉伸15%时，测试试样宽度和厚度方向的应变比 成形实验机进行，实验时采取两端固定的形式对 即可得到材料的厚向异性系数r,拉伸试样在板料 管材进行固定胀形，管材在该状态下轴向的自由 的边部（与边距离10mm)、1/4处、以及中心处分 度被限制，在胀形过程中胀形区受力近似平面双 别取样，在与轧制方向为0°、45°、90时各取一 向应力状态 支座冲头 左连接板 右连接板夹紧套 拉杆油缸座 油缸 动轴承，导套调节块 底座 图1液压成形实验机结构 Fig.1 Hydroforming test machine structure 实验时采用液压成形实验机配套的相关管材 铁素体一般为暗黑色，DP590材料，其马氏体主要 力学性能测试系统进行控制，实验前对管材两端 以马氏体岛的形式存在，马氏体体积分数约为 倒角，安装实验模具，在充液之前对管材端口进行 23%.DP780材料，其马氏体主要以马氏体岛和部 扩口密封，密封完成后采用管材力学性能测试系 分的马氏体板条的形式存在，马氏体体积分数约 统控制液压伺服器对管材进行充液胀形，压力加 为29%. 载方式为线性加载，在加载到胀裂过程中，通过模 2.2板材力学性能 具两侧的激光位移传感器以及压力传感器实时测 单向拉伸实验得到的板材的真应力应变曲线 量管材在胀形过程中的位移-内压曲线，液压成形 如图3所示，实验得到的板材的力学性能参数如 系统采用椭圆轮廓曲率半径的假设对胀形过程中 表2所示.其中，r值为塑性应变比，指材料在冲压 的等效应力和等效应变进行计算，胀形完成之后 成形时宽度上的应变值和厚度上的应变值的比 对得到的应力应变曲线进行比较分析 值，因为钢板具有各向异性，所以测量r值时应取 2管材基本参数 与轧制方向成90°、45°、0°（标记为r90、r45、ro0)的 试样实验结果的平均值；n值为加工硬化指数，该 2.1双相钢管的基体组织 值越大，材料的加工硬化能力越强.根据实验结果 双相钢良好的强度和延展性是由它的组织决 可知，DP590的最大伸长率可达24.2%，DP780的 定的.从图2中可以看到马氏体一般呈现亮白色， 最大伸长率可达16.5%，二者的真应力-应变曲线1.2    实验方法 为确定高强钢板在卷管前后的差异，在对管 材进行研究前需要对两种高强钢板的力学性能 进行研究，实验采用 DP590/DP780 的 2 mm 厚板， 利用单向拉伸试验测材料力学性能，拉伸试样根 据标准 GB/T228.1—2010《金属材料室温拉伸试 验方法》加工成 A50 标准试样，利用北京科技大学 测试中心 MTS810 电子万能试验机试验. 当试样 拉伸 15% 时，测试试样宽度和厚度方向的应变比 即可得到材料的厚向异性系数 r，拉伸试样在板料 的边部（与边距离 10 mm）、1/4 处、以及中心处分 别取样 ，在与轧制方向为 0°、 45°、 90°时各取一 个样. 然后对管材的基本参数进行研究，为确定两 种管材的基体组织，从两种材料卷成的直径为 89 mm 的圆管上取下来试样，经砂纸研磨，然后在抛光机 上进行抛光，洗净后用体积分数 4% 的硝酸酒精腐 蚀数秒，用酒精洗净吹干，用场发射扫描电镜观察 管材周向的横截面. 为确定焊缝及热影响区的范 围，采用维氏硬度计对截取的管材进行硬度测量， 确定实验用管材的焊缝及热影响区的大小；然后 针对两种管材进行液压成形实验，采用液压成形 试验机并结合其配套的系统对不同长径比、不同 管径、不同材料的两种高强钢管进行液压成形试 验，测量并比较其应力应变数据. 管材的自由胀形实验借助如图 1 所示的液压 成形实验机进行，实验时采取两端固定的形式对 管材进行固定胀形，管材在该状态下轴向的自由 度被限制，在胀形过程中胀形区受力近似平面双 向应力状态. 实验时采用液压成形实验机配套的相关管材 力学性能测试系统进行控制，实验前对管材两端 倒角，安装实验模具，在充液之前对管材端口进行 扩口密封，密封完成后采用管材力学性能测试系 统控制液压伺服器对管材进行充液胀形，压力加 载方式为线性加载，在加载到胀裂过程中，通过模 具两侧的激光位移传感器以及压力传感器实时测 量管材在胀形过程中的位移−内压曲线，液压成形 系统采用椭圆轮廓曲率半径的假设对胀形过程中 的等效应力和等效应变进行计算，胀形完成之后 对得到的应力应变曲线进行比较分析. 2    管材基本参数 2.1    双相钢管的基体组织 双相钢良好的强度和延展性是由它的组织决 定的. 从图 2 中可以看到马氏体一般呈现亮白色， 铁素体一般为暗黑色，DP590 材料，其马氏体主要 以马氏体岛的形式存在 ，马氏体体积分数约为 23%. DP780 材料，其马氏体主要以马氏体岛和部 分的马氏体板条的形式存在，马氏体体积分数约 为 29%. 2.2    板材力学性能 单向拉伸实验得到的板材的真应力应变曲线 如图 3 所示，实验得到的板材的力学性能参数如 表 2 所示. 其中，r 值为塑性应变比，指材料在冲压 成形时宽度上的应变值和厚度上的应变值的比 值，因为钢板具有各向异性，所以测量 r 值时应取 与轧制方向成 90°、45°、0°（标记为 r90、r45、r00）的 试样实验结果的平均值；n 值为加工硬化指数，该 值越大，材料的加工硬化能力越强. 根据实验结果 可知，DP590 的最大伸长率可达 24.2%，DP780 的 最大伸长率可达 16.5%，二者的真应力−应变曲线 表 1    实验管材规格 Table 1    Experimental tube specifications 材料 管径/mm 壁厚/mm DP590 63.5、89 2 DP780 89 2 支座 冲头 左连接板 右连接板 夹紧套 拉杆 油缸座 油缸 滑动轴承, 导套 调节块 底座 图 1    液压成形实验机结构 Fig.1    Hydroforming test machine structure 崔振楠等： DP590/DP780 高强钢管液压成形的性能 · 235 ·