1、ICS 77.040.10 J 32 西中华人民共和国国家标准GB/T 29536-2013 金属管材成形极限图(FLD)试验方法Testing method for the forming Iimit diagram (FLD) of metal tube 2013-06-09发布2014-03-01实施fjf/孔中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局也世平叫中国国家标准化管理委员会前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由全国锻压标准化技术委员会(SAC/TC74)提出并归口。本标准主要起草单位z宝山钢铁股份有限公司、上海交通大学。本标准主要起草人z蒋培民、陈新平、李
2、淑慧、于忠奇。GB/T 29536-2013 I GB/T 29536-2013 金属管材成形极限图(FLD)试验方法1 范围本标准规定了金属管材成形极限图(FormingLimit Diagram，缩写FLD)的试验方法。本标准适用于截面壁厚o.20 mm4. 00 mm、外径20mm120 mm的圆形金属管材包括元缝管和焊管。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 15825. 2 金属薄板成形性能与试验方法第2部分z通用试验规程GB/T 24171
3、. 2一2009金属材料薄板和薄带成形极限曲线的测定第2部分z实验室成形极限曲线的测定GB/T 25134 锻压制件及其模具三维几何量光学检测规范3 试验原理3. 1 金属管材成形极限图的试验通常采用在管材内部充压的加载方式进行。3.2 将外表面印有网格的管材放置在下模内，将上摸压下，完成合模z向管材内部充填低压介质(液体或气体)，并采用端部冲头实现密封s向密封的管材内部充人高压的介质(液体或气体)，使管材在模具型腔内产生变形z同时，通过对端部冲头位移的控制，实现不同的应变路径(见图1);当管材局部产生颈缩或破裂时，停止试验。占区Lr 变形区L. 引导区圄1管材成形极限试验原理示意圄3.3 测
4、量试样表面产生变形后的网格尺寸，计算主、次应变，绘制成形极限图。1 GB/T 29536-2013 4 符号、名称和单位本标准所采用的符号、名称和单位见表1.表1符号、名称和单位符号名称FLD 成形极限图FLC 成形极限曲线D. 管材外径Rd / 模具圆角半径1队内压力t. 管材壁厚F 轴向进给力/ F. 合模力el、ez表面工程主应变el、ee表面真实主应变R畸抗拉强度d. 网格圃初始直径d1 变形后的网格圆长轴尺寸dz 变形后的阿格圆短轴尺寸Lf 变形区长度L 试样长度L, 引导区长度5试样准备5. 1 试样采用圆形管材。5.2 根据管材的壁厚和外径、试验模具的特点确定试样长度和数量。5.
5、2. 1 试样长度z由式(1)确定。L=Lf+2Lc 式中z单位mm mm 二MPalnm N N % MPa lIUll mm lIJm ,lnm m IJ1 自m一( 1 ) Lc -根据试验模具的尺寸确定。平面应变路径试验和拉-压变形路径试验时，Lr注2Do;拉-拉变形路径试验时，Lf=(1 -2)Do 5.2.2 试样数量z每组成形极限图试验的应变路径不少于5种，每种应变路径下的有效试验数量不少于3个。5.3 试样端部进行去毛剌处理z为了保证端部冲头的密封，端部不宜倒角。5.4 试样外表面印制网格。5.4. 1 网格尺寸z根据管材的外径，可选择1mm-2.5 mm尺寸的网格。GB/T
6、29536-2013 5.4.2 网格印制方法z可采用电化学、照相、丝网印刷、网格转印、喷涂等技术印制。具体方法可参见附录Ao5.4.3 网格类型E通常有方形、圆形、点阵、随机图案(散斑等类型。网格的排列方式可参考图2的图案，也可以自行设计。随机图案散斑)可按GB/T25134的规定。a) +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +0+ +吃Y+0+ +0+ i斗+0+ +0+ 今+0+ +0+ +0+ f) 1H 000 000 000 b) c) +0+ +0+ +0+ +0+,
7、 +0+ Iz步+0 -1 分+y普+0+r叫一卡+ +分4+0+ i尹#+十才1-0+0+, +0+ 非+)u人L入4人4人4人LAJvg) 。h) 圈2网格的排列圄案5.5 网格的确确度z原始网格的尺寸偏差不大于其数值的2%。6 设备和模具。d) 。 e) j) 6. 1 试验设备应具备向试样内部提供内压力的装置及控制系统。所提供的内压力Pi应满足式(2):主RE. .( 2 ) 6.2 试验设备应能提供足够的合模力。所提供的合模力F，应满足式(3): F，注1.1(D。一2to)Li.,. . .( 3 ) 6.3 试验设备应能够提供沿试验轴线方向的进给力。所提供的轴向进给力应满足式的z
8、。1.5lt(且尹生)t Pi . . ( 4 ) 6.4 试验设备的其他要求，可按GB/T15825.2的规定g6.5 试验模具应能保证试验原理和试验条件，对于试验模具的结构、形状、尺寸不作具体规定。7 试验程序和操作方法7. 1 按第5章的规定准备试样。7.2 根据试样直径选择安装合适的端部密封冲头。7.3 安装相应的试验模具(如适合进行平面应变、拉压应变、拉-拉应变等变形方式的模具)，连接所需要的管路。7.4 对模具、试验装置和试验设备进行适当的清洗、检查和润滑。7.5 在空载条件下检查端部密封冲头与模具的对中性。7.6 将试样放置在下模内。7.7 合摸，施加合模力，3 GB/T 295
9、36-2013 7.8 当采用液体作为充压介质时，需先向试样内部充填低压介质，以排空试样内部的空气，然后使端部密封冲头与试样端部接触，直至实现密封。7.9 根据试样的材质、厚度和外径，制定各种应变路径下的加载曲线包括内压力加载曲线和端部密封冲头加载曲线)。7. 10 按制定的加载曲线加载，直至试样上发生局部破裂。7. 11 卸压，开摸，退回端部密封冲头，取出试样。7. 12 对模具型腔内的残留介质进行吹扫。7. 13 重复进行7.6-7.12.7. 14 每种应变路径下至少进行3次有效重复试验。8 试验结果的测量和处理8. 1 人工测量方法8. 1. 1 印制以圆形为主的网格图案图2中a)-h
10、)的试样成形后圆形变成椭圆形，可手工测量。8. 1. 2 在靠近裂纹任一侧，沿着变形前呈直线的主应变方向测量3个相邻网格变形后的标距长度。重复测量直到3个测量值之间的差别小于10%。将这3个测量值的平均值记为d108. 1. 3 测量这3个相邻网格的次应变方向变形后的标距长度，将其平均值记为d28. 1. 4 如果3个测量值的差别大于10%，需要重新取样进行试验后再测量。或者通过测量垂直于裂纹的最大应变位置的椭圆确定钟形曲线。钟形曲线的测量方法可按GB/T2417l. 2-2009中的第5章和附录C的规定。8. 1. 5 根据式(5)计算工程(或真实)主、次应变zel =气生x100% e.
11、=生二生x100% a do(- El =叫去)E2 =叫去)8. 1. 6 工程上常采用附录B的方法直接测量工程主、次应变。8.2 光学测量方法.( 5 ) 8.2. 1 可使用计算机控制的数字化网格应变分析扫描系统检测临界网格圃，并自动计算其应变数值，但系统设置的计算方法和判定有效试验的依据也应分别符合8.l. 2、8.l.3和8.l. 4的规定。8.2.2 光学测量系统可按GB/T25134的规定。8.2.3 测量方法可按GB/T2417l. 2一2009的规定。8.3 成形极限圄和成形极限曲线8.3. 1 以次应变e2为横坐标、主应变el为纵坐标，将试验测定的应变恼，ez)标绘在此应变
12、坐标系中，即为试验所获得的成形极限图(FLD)(见图3)。8.3.2 根据工程主应变el和次应变e2的分布特征，将它们连成适当的曲线，即成形极限曲线(FLC)(见图的。8.3.3 也可使用数学回归方法建立成形极限曲线，并要求在试验报告中说明回归方程和置信度。4 GB/T 29536-2013 el el 。100 。80 。601。401 。20 20 -40 -20 。20 40 e2 -40 -20 。20 40 圈3成形极限圄(FLD)9 试验报告9. 1 试验报告格式可自行设计。9.2 试验报告需包括下述主要内容za) 试验方法z含本标准号及名称sb) 试样标识Fc) 试样管坯材料的厚
13、度、直径、牌号和状态pd) 网格圆的韧始直径ze) 试验的测量计算结果z包括d1、d2，屿，e2)或屿，2); f) 成形极限图(FLD)和/或拟合的成形极限曲线(FLC); U 试验日期，9.3 试验报告还可包括下述内容za) 试样的化学成分zb) 试样的材料性能Ec) 试验过程描述Fd) 应变网格图案(局部及网格圆直径的统计偏差ze) 试验中的其他说明。e2 圄4成形极限曲线(FLC)5 GB/T 29536-2013 附录A(资料性附录网蟠印制方法A.1 冲孔标记一一使用冲孔标记是最简单的方法，它在主应变方向设置两个标距，在与主应变垂直的方向设置第三个标距。为了测量应变，需要测量变形前、
14、后两个网格的长度，然后根据标距计算出在每个方向的应变。冲孔标记很浅，它可能会造成材料早期的成形失败。因此，神孔标记只能应用于成形性能很好的材料中.A.2 正方形网格一一在使用板料拉伸分析应变的早期，正方形网格使用较多。为了能精确获得FLC，关键区域内的网格都应测量，其测量方法类同于冲孔标记的测量方法。A.3 圆形网格一一在测量小应变水平时经常使用金属圆规在需要测试应变的试样表面绘制网格。一般用1.25 mm的网格测量5%以下的应变。与它类似的2.5mm的网格一般用来预测FLC.A.4 感光腐蚀一一金属表面感光腐蚀的方法是以网目底板为模板，进行曝光、显影后，未感光的部分被洗掉露出钢板表面，己感光
15、的部分附着在钢板上，在钢板表面上留下网孔，再对感光后的板材进行腐蚀处理。这种方法可以获得线宽很好的网格。但是存在一个问题，就是当应变较大时，网格可能会脱落从而导致错误的结果。A.5 丝印一一通过丝印可以印制圆形、方形各种符合要求的网格。在圆形网格早期的使用中，这种印制方法经常使用。但是存在一个问题，就是当网格标距小于25mm时，测量结果不太精确。A.6 电化学腐蚀一一这是丝印的一种升级方法，用于为金属零件印制标记和信息。在被浸蚀的薄板与浸有电解液的毡垫之间有带孔眼的蜡纸，板材与毡垫之间通以低压电流并紧压在蜡纸上。电流仅在蜡纸上有孔眼的地方通过，使带着电流的电解液流至薄钢板，与蜡纸同样的印痕就浸
16、蚀到金属板上。A.6.1 印制网格的工具=a) 早期是使用一个很宽的压盘在化学溶液中印制，现在使用较多的毡垫是滚筒和压盘。b) 不同供应商的蜡纸需要使用不同的电压和腐蚀方法。各种不同形式的蜡纸可以用在各种不同的材料上，以满足客户的需求。对于预测FLC，要求具备好的线宽的网格。在不同的试样表面要使用不同的腐蚀剂，对于普通钢、不锈钢、铝、铜、钵等不同的材料需要使用不同的腐蚀剂。A.6.2 印制网格的步骤za) 让蜡纸上面浸有腐蚀剂，覆盖在需要腐蚀的材料上Fb) 用浸有同种腐蚀剂的压盘压在蜡纸上Fc) 打开开关，用滚筒在带有蜡纸的压盘上慢慢滚过zd) 当把压盘和蜡纸从试样表面拿开后，相同宽度和深度的
17、网格线就会被印制在金属表面。A.6.3 印制网格时的注意事项=a) 如果网格太浅，则需在压盘上浸上更多的腐蚀液;如果网格太深或者太宽，则需要调整电压。b) 在压盘上应有足够的腐蚀液，但是腐蚀液也不宜太多，建议压盘厚度为3mm左右。c) 避免压盘来回滚动，否则因蜡纸移动而产生印制的网格发生重影。d) 滚筒和材料不能接触，否则可能会对操作者产生轻微的电击。只有在腐蚀过程中才能打开电流，同时手应握住滚筒。A.6.4 在试验前，印制的网格应烘干，否则可能会使网格变浅，以至在试验时难以测量。并且随机抽检网格尺寸，确定网格尺寸没有受蜡纸移动的影响。A.6.5 由于腐蚀剂的腐蚀性，在腐蚀完毕后，需清洗干净或
18、者用其他腐蚀液中和金属表面的腐蚀剂，但是暴露在空气中一段时间之后就会使板料生锈。可以通过减小压盘上多余腐蚀液的方法来尽量减少这种损失，有些腐蚀液是含有防锈剂的，另外在材料表面涂润滑油也可以防止生锈。6 GB/T 29536-2013 附录B资料性附录)软尺测量应变的方法B.1 软尺是指在柔软的、透明的塑料或聚脂类薄膜，表面印制有标准刻度、可用于测量的工具。B.2 用于测量圆形网格的变形量的软尺，如图B.1所示。r I I I I1 I I I 11 11111 -40艳-201。201 4侃6侃801 1001 圄B.1 应变测量用软尺B.2.1 应变测量用软尺上的0刻度线的长度，等于变形前的
19、初始圆形网格的直径do，误差不超过1%。B.2.2 应变测量用软尺上其他刻度线的长度，等于0+刻度线所标示的百分比)XdOaB.3 软尺测量应变的方法z将软尺覆盖在产生变形的网格上，移动软尺使刻度线与变形后的椭圆的主轴(长轴或短轴)重合，此时可直接读取应变量，如图B.2所示。r I I I I I I I cD I 1 1 1 11 4侃-201。201 40咀6【踹a) 测量变形后椭圆的长轴-4侃-2(那。20喝4侃6侃b) 测量变形后椭圆的短轴固B.2用软尺直接读取应变量B.4 将长轴应变量记为主应变el，短袖应变量记为次应变e2a 8oli 1001 8侃1001的FON|mmmNLF筒
20、。华人民共和国家标准金属管材成形极限圄(FLD)试验方法GB/T 29536-2013 国中* 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里洞北街16号。0004日网址总编室，(010)64275323发行中心，(010)51780235读者服务部，(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 印张0.75字数16千字2013年7月第一次印刷开本880X12301/16 2013年7月第一版 书号，155066. 1-47324定价16.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107GB/T 29536-2013 打印日期:2013年7月22日F002
