專利名稱：一種測定金屬管材厚向異性指數的方法
技術領域：
本發明屬于金屬塑性成型加工技術領域，用于金屬管材塑性成型加工時的主要性能檢測，具體涉及一種測定金屬管材厚向異性指數的方法。
背景技術：
隨著汽車工業的發展，輕量化的汽車設計需要質量更輕，性能更好，整體性能更強的汽車零部件和結構件。液壓脹形技術由于具備上述的優點，受到了越來越多的關注。液壓脹形技術是一種新技術，在液壓成形中，金屬管材的性能對于其成型性能的影響極大，而其中的金屬管材厚向異性指數，即r值是一個重要指標。
厚向異性指數r值通常是以單向拉伸時的寬度方向應變和厚度方向應變的比值來表示，金屬發生變形后，由于材料的厚向異性，各個方向的變形程度會存在差異。研究表明當r值增大時，脹裂臨界值下的安全區域也隨之增大，在r值較大的情況下，厚向比環向難發生變形，對成型十分有利。
目前厚向異性指數r值的測定只能在板材中進行，采用的方法是拉伸試驗，具體按GB/T5027-1999所規定的方法進行測定。
這種方法僅用于板材r值的檢測，而由于管材的特殊形狀，在拉伸試驗過程中，只能檢測其外徑的變化，而厚度的變化無法檢測，要檢測厚度只能在拉斷后測量。但此時的管材已過了失穩區，故采用這種方法無法檢測管材的r值。
還有就是把縱向管材剖開，進行拉伸試驗，檢測管材的r值，這不僅增加了試驗的加工量，更由于管材剖分后成弧狀，拉伸后形狀不規則，測量寬度很難，不僅費時費力同時難以保證測量的精度。
目前大都用板材的性能代替管材的性能。由于從板材到管材進行了一定量的塑性加工，各項性能有一定的變化，厚向異性指數也不例外，因此采用板材的性能代替管材的性能就存在一定偏差。
發明內容
本發明提出了一種測定金屬管材厚向異性指數的方法，在無需剖分管材的條件下，準確檢測金屬管材的厚向異性指數，即r值。
本發明所提供的測定方法是金屬管材在單軸拉伸力作用下.將試樣拉伸到均勻塑性變形階段，當達到規定的工程應變水平時，測量標距長度和管材外徑的變化，并利用塑性變形前后體積不變原理和變形理論建立的壁厚變化模型，計算管材變形后的管壁厚度值，確定金屬管材的厚向異性指數r值，具體測定步驟如下A、按照GB/T228-2002的帶塞棒管材拉伸標準取樣，B、檢測所取金屬管材的壁厚t、內徑d和外徑D，C、按照標準規定進行拉伸試驗，D、當試樣拉伸到15％到20％的工程應變水平時，測量試樣的外徑，E、根據模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1計算管材的壁厚，式中D，D1-變形前后的管外徑；t，t1-變形前后的管壁厚；d，d1-變形前后的管內徑。
F、最后根據厚向異性指數的定義r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)計算所測量金屬管材的厚向異性指數。
本發明可以利用金屬管材正常的拉伸試驗準確的檢測所拉伸管材的厚向異性指數值，不僅方便迅速，而且測量結果精確，可以準確的評定管材的成型性能。
圖1是本發明所需的管材試樣簡圖。
Lt/mmLt≥L0+1.5S0]]>S0-鋼管的橫截面積L0以及Lc的取值按照下表進行
具體實施例方式實例120#鋼管厚向異性指數的檢測1、根據GB/T 228-2002的帶塞棒管材拉伸標準取樣。
2、測量管材的壁厚t為3mm，外徑D為32mm，內徑d為26mm。
3、安標準規定在100KN立式液壓拉伸試驗機上進行拉伸試驗。
4、當試樣拉伸到10-15％的工程應變水平時，測量試樣的外徑D1為30.4mm。
5、根據模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1計算管材的壁厚為2.77。
6、最后根據厚向異性指數的定義r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)計算所測量管材的厚向異性指數r＝0.606。
7、該結果與試驗進行到15％的工程應變水平時中斷，將試驗管材切開，測量壁厚計算厚向異性指數為r＝0.616。
實例2304不銹鋼管厚向異性指數的檢測1、根據GB/T 228-2002的帶塞棒管材拉伸標準取樣。
2、測量管材的壁厚t為5mm，外徑D為40mm，內徑d為30mm。
3、安標準規定在100KN立式液壓拉伸試驗機上進行拉伸試驗。
4、當試樣拉伸到10-15％的工程應變水平時，測量試樣的外徑D1為38.4mm。
5、根據模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1計算管材的壁厚為4.85。
6、最后根據厚向異性指數的定義r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)計算所測量管材的厚向異性指數r＝1.39。
7、該結果與試驗進行到15％的工程應變水平時中斷，將試驗管材切開，測量壁厚計算厚向異性指數為r＝1.40。
權利要求
1.一種測定金屬管材厚向異性指數的方法，其特征是金屬管材在單軸拉伸力作用下。將試樣拉伸到均勻塑性變形階段，當達到規定的工程應變水平時，測量標距長度和管材外徑的變化，并利用塑性變形前后體積不變原理和變形理論建立的壁厚變化模型，計算管材變形后的管壁厚度值，確定金屬管材的厚向異性指數r值，具體測定步驟如下A、按照GB/T228-2002的帶塞棒管材拉伸標準取樣，B、檢測所取金屬管材的壁厚t、內徑d和外徑D，C、按照標準規定進行拉伸試驗，D、當試樣拉伸到15％到20％的工程應變水平時，測量試樣的外徑，E、根據模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1計算管材的壁厚，式中D，D1-變形前后的管外徑；t，t1-變形前后的管壁厚；d，d1-變形前后的管內徑，F、最后根據厚向異性指數的定義r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)計算所測量金屬管材的厚向異性指數。
全文摘要
本發明提供一種測定金屬管材厚向異性指數的方法，屬于金屬塑性成型加工技術領域，用于金屬管材塑性成型加工時的主要性能檢測。本發明提出的測定方法，在無需剖分管材的條件下，準確檢測金屬管材的厚向異性指數。本方法的主要內容是金屬管材在單軸拉伸力作用下。將試樣拉伸到均勻塑性變形階段，當達到規定的工程應變水平時，測量標距長度和管材外徑的變化，并利用塑性變形前后體積不變原理和變形理論建立的壁厚變化模型，計算管材變形后的管壁厚度值，確定金屬管材的厚向異性指數r值。本發明可以利用金屬管材正常的拉伸試驗準確的檢測所拉伸管材的厚向異性指數值，該方法方便迅速，而且測量結果精確，可以準確評定管材的成型性能。
文檔編號G01N3/28GK101042331SQ200710021708
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者錢健清, 李勝祗, 侯軍明 申請人:安徽工業大學