专利名称：一种测定金属管材厚向异性指数的方法
技术领域：
本发明属于金属塑性成型加工技术领域，用于金属管材塑性成型加工时的主要性能检测，具体涉及一种测定金属管材厚向异性指数的方法。
背景技术：
随着汽车工业的发展，轻量化的汽车设计需要质量更轻，性能更好，整体性能更强的汽车零部件和结构件。液压胀形技术由于具备上述的优点，受到了越来越多的关注。液压胀形技术是一种新技术，在液压成形中，金属管材的性能对于其成型性能的影响极大，而其中的金属管材厚向异性指数，即r值是一个重要指标。
厚向异性指数r值通常是以单向拉伸时的宽度方向应变和厚度方向应变的比值来表示，金属发生变形后，由于材料的厚向异性，各个方向的变形程度会存在差异。研究表明当r值增大时，胀裂临界值下的安全区域也随之增大，在r值较大的情况下，厚向比环向难发生变形，对成型十分有利。
目前厚向异性指数r值的测定只能在板材中进行，采用的方法是拉伸试验，具体按GB/T5027-1999所规定的方法进行测定。
这种方法仅用于板材r值的检测，而由于管材的特殊形状，在拉伸试验过程中，只能检测其外径的变化，而厚度的变化无法检测，要检测厚度只能在拉断后测量。但此时的管材已过了失稳区，故采用这种方法无法检测管材的r值。
还有就是把纵向管材剖开，进行拉伸试验，检测管材的r值，这不仅增加了试验的加工量，更由于管材剖分后成弧状，拉伸后形状不规则，测量宽度很难，不仅费时费力同时难以保证测量的精度。
目前大都用板材的性能代替管材的性能。由于从板材到管材进行了一定量的塑性加工，各项性能有一定的变化，厚向异性指数也不例外，因此采用板材的性能代替管材的性能就存在一定偏差。
发明内容
本发明提出了一种测定金属管材厚向异性指数的方法，在无需剖分管材的条件下，准确检测金属管材的厚向异性指数，即r值。
本发明所提供的测定方法是金属管材在单轴拉伸力作用下.将试样拉伸到均匀塑性变形阶段，当达到规定的工程应变水平时，测量标距长度和管材外径的变化，并利用塑性变形前后体积不变原理和变形理论建立的壁厚变化模型，计算管材变形后的管壁厚度值，确定金属管材的厚向异性指数r值，具体测定步骤如下A、按照GB/T228-2002的带塞棒管材拉伸标准取样，B、检测所取金属管材的壁厚t、内径d和外径D，C、按照标准规定进行拉伸试验，D、当试样拉伸到15％到20％的工程应变水平时，测量试样的外径，E、根据模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1计算管材的壁厚，式中D，D1-变形前后的管外径；t，t1-变形前后的管壁厚；d，d1-变形前后的管内径。
F、最后根据厚向异性指数的定义r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)计算所测量金属管材的厚向异性指数。
本发明可以利用金属管材正常的拉伸试验准确的检测所拉伸管材的厚向异性指数值，不仅方便迅速，而且测量结果精确，可以准确的评定管材的成型性能。
图1是本发明所需的管材试样简图。
Lt/mmLt≥L0+1.5S0]]>S0-钢管的横截面积L0以及Lc的取值按照下表进行
具体实施例方式实例120#钢管厚向异性指数的检测1、根据GB/T 228-2002的带塞棒管材拉伸标准取样。
2、测量管材的壁厚t为3mm，外径D为32mm，内径d为26mm。
3、安标准规定在100KN立式液压拉伸试验机上进行拉伸试验。
4、当试样拉伸到10-15％的工程应变水平时，测量试样的外径D1为30.4mm。
5、根据模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1计算管材的壁厚为2.77。
6、最后根据厚向异性指数的定义r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)计算所测量管材的厚向异性指数r＝0.606。
7、该结果与试验进行到15％的工程应变水平时中断，将试验管材切开，测量壁厚计算厚向异性指数为r＝0.616。
实例2304不锈钢管厚向异性指数的检测1、根据GB/T 228-2002的带塞棒管材拉伸标准取样。
2、测量管材的壁厚t为5mm，外径D为40mm，内径d为30mm。
3、安标准规定在100KN立式液压拉伸试验机上进行拉伸试验。
4、当试样拉伸到10-15％的工程应变水平时，测量试样的外径D1为38.4mm。
5、根据模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1计算管材的壁厚为4.85。
6、最后根据厚向异性指数的定义r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)计算所测量管材的厚向异性指数r＝1.39。
7、该结果与试验进行到15％的工程应变水平时中断，将试验管材切开，测量壁厚计算厚向异性指数为r＝1.40。
权利要求
1.一种测定金属管材厚向异性指数的方法，其特征是金属管材在单轴拉伸力作用下。将试样拉伸到均匀塑性变形阶段，当达到规定的工程应变水平时，测量标距长度和管材外径的变化，并利用塑性变形前后体积不变原理和变形理论建立的壁厚变化模型，计算管材变形后的管壁厚度值，确定金属管材的厚向异性指数r值，具体测定步骤如下A、按照GB/T228-2002的带塞棒管材拉伸标准取样，B、检测所取金属管材的壁厚t、内径d和外径D，C、按照标准规定进行拉伸试验，D、当试样拉伸到15％到20％的工程应变水平时，测量试样的外径，E、根据模型14π(D2-d2)tL=14π(D12-d12)t1L1]]>和D1＝2t1+d1计算管材的壁厚，式中D，D1-变形前后的管外径；t，t1-变形前后的管壁厚；d，d1-变形前后的管内径，F、最后根据厚向异性指数的定义r＝εD/ε＝ln((D+d)/(D1+d1))/ln(t/tt)计算所测量金属管材的厚向异性指数。
全文摘要
本发明提供一种测定金属管材厚向异性指数的方法，属于金属塑性成型加工技术领域，用于金属管材塑性成型加工时的主要性能检测。本发明提出的测定方法，在无需剖分管材的条件下，准确检测金属管材的厚向异性指数。本方法的主要内容是金属管材在单轴拉伸力作用下。将试样拉伸到均匀塑性变形阶段，当达到规定的工程应变水平时，测量标距长度和管材外径的变化，并利用塑性变形前后体积不变原理和变形理论建立的壁厚变化模型，计算管材变形后的管壁厚度值，确定金属管材的厚向异性指数r值。本发明可以利用金属管材正常的拉伸试验准确的检测所拉伸管材的厚向异性指数值，该方法方便迅速，而且测量结果精确，可以准确评定管材的成型性能。
文档编号G01N3/28GK101042331SQ200710021708
公开日2007年9月26日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年4月26日
发明者钱健清, 李胜祗, 侯军明 申请人:安徽工业大学