CN112683652A - 一种金属板材临界折弯角的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种金属板材临界折弯角的测试方法，包括如下步骤：首先，制备测试样品；然后，按照预设的对应关系选择压头，并在所述折弯测试装置中输入测试参数；进而，在所述折弯测试装置中设定所述压头施加于所述测试样品的压力的初始关闭阈值；再对所述测试样品按照设定的初始关闭阈值执行弯曲测试，计算此时对应的初始折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；最后，增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角。本发明提供的测试方法可以准确测量金属板材的临界折弯角且不受材料强度水平限制；并且不需对现有测试设备的软件、硬件进行升级，便于在企业推广应用，指导研发与生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料测试技术领域，具体地，涉及一种金属板材临界折弯角的测试方法。
背景技术
金属板材是工业生产中需求量很大的型材之一，广泛用于建筑、海工、机械制造等行业。金属板材在实际生产中大多需要经过切割、折弯等机械加工过程，而由于金属板材的强度相对较高，在折弯过程中折弯处有时会出现微裂纹，严重时裂纹扩展形成断裂。在实际成型过程中，微裂纹的产生不利于零件的成形，在折弯过程中，微裂纹的产生和发展会导致折弯的失败，微裂纹的存在也影响材料回弹测量的准确性。因此，就需要对金属板材的表面性能进行预测，预先找到板材的极限(临界)角度，避免在加工过程中出现表面裂纹。
为此，为测试样品弯曲外表面裂纹萌生时的折弯角，即临界折弯角，现有技术中开始出现了数字图像关联(DIC)应变测量技术，如图1所示，该技术是利用反向三点弯曲装置并结合DIC***实时监测，直至相机拍摄到样品弯曲外表面出现裂纹自动停止试验，此时的折弯角即临界折弯角。然而该方法虽然可以通过测得裂纹萌生时的折弯角和对应的主应变量来预测板材的开裂，但是，DIC应变测量技术是基于DIC***拍摄的图像数据计算出结果，对软件、硬件要求非常高，设备成本高，不便于推广应用；此外，计算结果受数据处理方式影响且与手动测量结果偏差较大。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种金属板材临界折弯角的测试方法，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种金属板材临界折弯角的测试方法，应用于一种折弯测试装置，该装置包括压头和两根平行间隙设置的支辊，所述压头垂直设置于支辊间隙的上方，所述测试方法包括如下步骤：
制备测试样品；
按照预设的对应关系选择压头，并在所述折弯测试装置中输入测试参数；
在所述折弯测试装置中设定所述压头施加于所述测试样品的压力的初始关闭阈值；
对所述测试样品按照设定的初始关闭阈值执行弯曲测试，计算此时对应的初始折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；
增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角。
优选地，所述测试参数包括支辊半径、样品厚度、支辊距离。
优选地，所述折弯角通过如下公式计算：
其中，R：支辊半径；a：样品厚度；S：压头位移；L：支辊距离。
优选地，在所述增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角的步骤中，具体包括：
若所述测试样品表面出现开裂，则减小所述初始关闭阈值，设定第一关闭阈值继续进行弯曲测试，计算此时对应的第一折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；
若所述测试样品表面出现开裂，则重复上一步骤直至所述测试样品表面未出现开裂，计算此时对应的临界折弯角。
优选地，在所述增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角的步骤中，具体包括：
若所述测试样品表面未出现开裂，则增大所述初始关闭阈值，设定第二关闭阈值继续进行弯曲测试，计算此时对应的第二折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；
若所述测试样品表面未出现开裂，则重复上一步骤直至所述测试样品表面出现开裂，并计算前一次设定的关闭阈值所对应的临界折弯角。
本发明技术方案中，该金属板材临界折弯角的测试方法包括如下步骤：首先，制备测试样品；然后，按照预设的对应关系选择压头，并在所述折弯测试装置中输入测试参数；进而，在所述折弯测试装置中设定所述压头施加于所述测试样品的压力的初始关闭阈值；再对所述测试样品按照设定的初始关闭阈值执行弯曲测试，计算此时对应的初始折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；最后，增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角。本发明提供的测试方法可以准确测量金属板材的临界折弯角且不受材料强度水平限制；并且不需对现有测试设备的软件、硬件进行升级，便于在企业推广应用，指导研发与生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为现有DIC应变测量技术中采用的测试装置示意图；
图2为本发明一实施例中采用的测试装置示意图。
图3为本发明一实施例中金属板材临界折弯测试的表面形貌图。
其中，F：试验力；S：压头位移；L：支辊距离；D：支辊直径；I：样品长度；b：样品宽度。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照图2，在本发明一实施例中，一种金属板材临界折弯角的测试方法，应用于一种折弯测试装置，该装置包括压头和两根平行间隙设置的支辊，所述压头垂直设置于支辊间隙的上方，所述测试方法包括如下步骤：首先，制备测试样品；然后，按照预设的对应关系选择压头，并在所述折弯测试装置中输入测试参数；进而，在所述折弯测试装置中设定所述压头施加于所述测试样品的压力的初始关闭阈值；再对所述测试样品按照设定的初始关闭阈值执行弯曲测试，计算此时对应的初始折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；最后，增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角。
本实施例提供的测试方法可以准确测量金属板材的临界折弯角且不受材料强度水平限制；并且不需对现有测试设备的软件、硬件进行升级，便于在企业推广应用，指导研发与生产。
具体地，所述测试参数包括支辊半径、样品厚度、支辊距离。
所述折弯角通过如下公式计算：
其中，R：支辊半径；a：样品厚度；S：压头位移；L：支辊距离。
需要指出的是，在本实施例中涉及的关闭阈值与压头位移S为正相关的关系，因此二者可以相互替代。
具体地，在所述增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角的步骤中，具体包括：若所述测试样品表面出现开裂，则减小所述初始关闭阈值，设定第一关闭阈值继续进行弯曲测试，计算此时对应的第一折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；若所述测试样品表面出现开裂，则重复上一步骤直至所述测试样品表面未出现开裂，计算此时对应的临界折弯角。
优选地，在所述增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角的步骤中，具体包括：若所述测试样品表面未出现开裂，则增大所述初始关闭阈值，设定第二关闭阈值继续进行弯曲测试，计算此时对应的第二折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；若所述测试样品表面未出现开裂，则重复上一步骤直至所述测试样品表面出现开裂，并计算前一次设定的关闭阈值所对应的临界折弯角。
综上，本实施例通过调整关闭阈值大小逐步逼近临界折弯角。可先选择逐渐增加或逐渐减小关闭阈值的逼近方式，当接近临界值时再交替增减关闭阈值直至测得临界值，测试数量依据选取步长而定。例如，依次在20N、40N、60N、80N关闭阈值下测试折弯角并将样品取下观察，如果只在80N下有可见裂纹，则缩小范围，在70N下试验，直至测出临界关闭阈值(超出该值观察到裂纹)，临界关闭阈值下所测的折弯角即临界折弯角。
表1
结合图3、表1的实验结果，对本测试方法简单举例说明：初始关闭阈值设置在100N(牛)，计算此时的折弯角为94.4°，样品表面出现开裂；逐渐减小关闭阈值，计算对应的折弯角并观察样品表面形貌，当关闭阈值设定在20N时，样品表面出现了不明显的微裂纹，因此可以适当减小关闭阈值的减小幅度，最终关闭阈值设定在15N时，样品表面未开裂，则此时的折弯角即为该种金属板材的临界折弯角86.0°。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种金属板材临界折弯角的测试方法，应用于一种折弯测试装置，该装置包括压头和两根平行间隙设置的支辊，所述压头垂直设置于支辊间隙的上方，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：
制备测试样品；
按照预设的对应关系选择压头，并在所述折弯测试装置中输入测试参数；
在所述折弯测试装置中设定所述压头施加于所述测试样品的压力的初始关闭阈值；
对所述测试样品按照设定的初始关闭阈值执行弯曲测试，计算此时对应的初始折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；
增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角。
2.如权利要求1所述的金属板材临界折弯角的测试方法，其特征在于，所述测试参数包括支辊半径、样品厚度、支辊距离。
3.如权利要求2所述的金属板材临界折弯角的测试方法，其特征在于，所述折弯角通过如下公式计算：
其中，R：支辊半径；a：样品厚度；S：压头位移；L：支辊距离。
4.如权利要求1所述的金属板材临界折弯角的测试方法，其特征在于，在所述增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角的步骤中，具体包括：
若所述测试样品表面出现开裂，则减小所述初始关闭阈值，设定第一关闭阈值继续进行弯曲测试，计算此时对应的第一折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；
若所述测试样品表面出现开裂，则重复上一步骤直至所述测试样品表面未出现开裂，计算此时对应的临界折弯角。
5.如权利要求1所述的金属板材临界折弯角的测试方法，其特征在于，在所述增大或减小所述初始关闭阈值，直至获得所述测试样品的临界折弯角的步骤中，具体包括：
若所述测试样品表面未出现开裂，则增大所述初始关闭阈值，设定第二关闭阈值继续进行弯曲测试，计算此时对应的第二折弯角、并观察所述测试样品表面是否开裂；
若所述测试样品表面未出现开裂，则重复上一步骤直至所述测试样品表面出现开裂，并计算前一次设定的关闭阈值所对应的临界折弯角。
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