GBT 34477-2017 金属材料 薄板和薄带 抗凹性能试验方法

ICS 77.040.1 0 H 23 中,f-b 一』←A人民主I二和国国家标准GB/ l 34477-2017 金属材料薄板和薄带抗凹性能试验方法Metallic materials-Sheet and strip-Dent resistance test method 2017-10-14发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2018-07-01实施发布目。吕本标准按照GB!T1.1-2009给出的规则起草。＊标ft~111 rtr同制铁王业协会提出。4:标准山全国钢标准化技术委员会＜SAC/TC183）归川．GB/ 1 34477- 2017 本标准起草单位：宅山钢铁股份有限公司、上海申力试验机有限公司、冶金工、lit信息标准研究院。本标准主~i也草人：1i健、张建伟、杨浩源、董莉。I GB/ l 34477-2017 1 范围金属材料薄板和薄带抗凹性能试验方法本标准规定了金属材料薄板和薄带（以下简称金属板）在准静态试验条件下抗凹性能的术语和定义、试验原理、试样ilii］备、试验设备、试验程序、结果评定和试验报告。＊标准适用于冲压成形用金属板的抗凹性能试验。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 16825.1 静力单抽试验机的检验第1部分：拉力和I（或〉压力试验机测力系统的检验与校准3 术语和定义3. 1 3.2 下列术语和定义适用于本文件。挠度deflection L 在试样表团施加特定力时，用压头总位移所表征的材料变形量。凹痕dent 试样在受力区域发生的凹陷。注：斗｜＝产品设计或加工时留下的凹陷．3.3 四痕深度dent depth D 抗凹试验过程中，初次加载至规定初始力，及首次循环加载后再次加载至规定初始力时，对应两次位移值之差。3.4 目视凹痕深度first visible dent depth Dv 最初］所能观察到的凹痕深度。注：该值受油挂在颜色、试样表面Elli率以及凹痕影响区域等多种因素影响，i亥值范围通常为0.02tnm~ O.l n1m , 3.5 凹痕初始力dent initiation load 临界凹痕力Fo 形成规定凹痕深度所施加的力。1 GB/ l 34477一20173.6 3.7 3.8 3.9 3. 10 3. 11 3. 12 3. 13 抗凹性能dent resistance 试样抵抗凹陷的能力．参考力reference load pa 在）J－仰移幽钱上作为测定凹痕深度起始点与结束点所对同的情定）J倪。参考位置reference position P , 预加载过程中，就f~j达到参考力时对应的位移恼。后期力post-load F ,, 完成披肩二次循环加载后．为准确测定总凹痕深度再次施加1的）J.零位移zero displacement s。完成一次循环加栽后．下一个加载过程（或施加l后期力〉小载荷达到参考力时对应的位移值。准静态凹陆quasi-static denting 试样布f~加载速率下产生凹痕的过程。初始刚度initial stiffness K , 试梢’1力－｛立移向钱初u~白线性部分的斜率。失稳效应buckling effect; oil canning 试样表面发生凹陷恢复的现象．包括硬失稳效应与软失稳效j哉。见圄］．2 GB/ l 34477-2017 5 qd z＼hJ飞）RRI / / / / ---~-/ // | \\/// / I ~---- / I / · I 1 / / 。+i-1。1 2 0. 5 1 1. 5 2 2.5 3 位移（S)/mm说明：1一－~更失稳效应52一一软失稳效应。图1抗四性能试验失稳效应示意图3. 14 硬失稳效应hard buckling effect ; hard oil canning 失稳效应反映在力”位移曲线上，表现为经历开始时单调递增阶段后，力唰位移关系偏离线性，较小的力增盘即能产生较大的位移变化（即曲线上斜率为零的部分，见图1）。3. 15 软失稳效应soft buckling effect ; soft oil canning 失稳效应反映在力”位移曲线上，表现为局部斜率趋近于零的区域（力值为正，见图1）。3. 16 失稳效应力buckling effect load ; oil canning load F ,, 发生失稳效应的最小力。硬失稳、效应力（F＂＂）是力”位移曲线上第一次出现斜率为零的点所对应的力，软失稳效应力＜F.，，）是力－位移曲线上斜率最小的点所对应的力。4 符号和说明本标准所用的符号和说明见表1。表1符号和说明衍号说l列单位D 凹痕深度盯lDld“ J中头直径盯ltn。、首见凹痕深度mt、叫3 GB/l 34477-2017 表1（续〉钩号说明单位D，。＝l . 2 ,…,”第i次循环加载周次后的凹痕深度盯l!TlD, 总凹痕深度盯ltnI\; 初始刚皮N/n1rn FD 凹痕初始力或1临界凹痕力N {).F 循环增萤加我试验中的力增盘N F咀失稳效应力N F “h f度失稳效应力N F“革软失稳效应力N F , 参考力N F , 后:Wl力N F豆(i =l,2 ,… ,11) 第i次循环加载周次的最大力N L ; 特定力下的挠度，即第z次循：间、力II载最大力对应的试样变形挠度盯1111。＝l , 2 ,… ,11) R J中头与凹模的园角主1~径口1口1R. J叶’头1!11率半径町llTlS o; 乡户，i次循环加载周狄的零位移rnm ( i = l ,2，…川〉s。，后Wl力力｛！载赔il欠的零位移n1口、P, 参考位置盯lnlS , 第i次循环Jm载最大力对应的位移盯l!Tl。＝l , 2，…，叫5 试验原理采用规定形状的压头以规定的位移速率垂直于金属板试样表面施加作用力形成凹陷，记录力－位移曲线、测定凹痕深度、失棒、效应力、初始刚度等抗凹性能参数。6 试样制备6. 1 总则6. 1. 1 根据图2所示的模具示意图对金属板进行预变形，制作成实验室抗凹’性能试验所使用的试样，该试样可应用于循环增量加载试验与硬失稳效应试验。4 说明－1一一试样，2一－lrl:i头，3一一凹棋；R 4一一凹模圆角；5一一压边圈；6 6一一压边圈压紧方向；7一－l中头冲压方向，R一一冲头与凹模的圆角半径13nun; R「一冲头曲率半径9,10n1m; dp一－l中头直径210m 1n 0 R 7 dr R p 2 1 图2预变形模具截面示意图4 6. 1.2 如相关方对试样有热处理要求，也可对预变形试样按协议进行热处理。6. 1. 3 如相关方协商一致，试样也可直接采用实际冲压后的整体零部件。GB/ l 34477-2017 单位为：毫米5 6 注：实验室预变形试样的几何形状与材料性能对抗凹试验结果有影响，通过实验室 Jj)j变形试样测定的材料抗凹性能结果不宜直接应用于实际条件．仅作为评价材料性能优劣的参考指标。6.2 ；中压模具采用幽旦在半径940mm、直径210mm的圆柱状钢制球形冲头，凹模与冲头的圆角半径均为13mm （如l图2所示）。冲头、圆角、拉深筋（珠）的表面粗糙度应优于0.2µm。6.3 试样6. 3. 1 i式样尺寸抗凹性能试验所用的预变形试样有以下两种标准类型：一一循环增量加载试样：长305mm，宽305mm; 一一失稳效应试样：长305mm ，宽127mm. 6.3.2 预变形试样制备6.3.2. 1 制作预变形试样应确保压边围在冲压时牢固压住试样实现对样条2%的双向拉伸变形。标准GB/l 34477-2017 循环增量加载预变形试样的尺寸如阁3所示，试样医｜片与其他类型试样参见附录A.6.3.2.2 可在待冲压的试样中央，标识直径为100mm的初始圆网格．通过测量冲压后的初始圆直径变化评估双向拉伸预变形是否达到2%的条件，也可采用其他方式如三维全场光学应变测量技术等。6.3.2.3 通过控制冲头的冲压深度可实现不同的预变形量，典型材料冲压深度与变形量的经验对应关系参见附录B.单位为毫米210 1 R 30 m-m-m-m 说明．1一一压边罔；R一－l中头或凹筷半径；R＂一一冲头rftl率半径。图3循环增量力日载预变形试样尺寸图7 试验设备7. 1 总体要求7. 1. 1 用于抗凹性能试验的设备应具有加力系统、力测量系统、位移测量系统、钢制压头，具备足够的系统刚度并应有固定装置以防止试样在测试过程中发生偏移或旋转。7. 1.2 压头应能在任意位置定位，采用单头或多轴联动机械装置以确保压头在加载点处与试样表丽垂直。试验设备应能在加载与卸载过程中保持恒定速率。注：采用多现IJ联动机锁装置便于调节压头与试样表面垂直。7. 1. 3 具有数据采集、存储、分析的功能，应至少能够采集25mm位移内的数据．采样频率应满足在25 mm位移范围内至少记录2500个数据点。7. 1.4 试验设备应能完整记录加载以及卸载两个阶段的力－位移曲线。7.2 加力系统加力系统的压头应具备足够行程．应配备力传感器与位移传感器。加力系统应确保存，加载点处压头垂直于试样表面，整个试验过程中压头应保持初始压人角，偏差小于2.5。且不发生移位或打滑。7 .3 系统刚度设备应具有足够的系统刚度，并尽可能悄除加载链的系统间隙。7 .4 钢制压头采用直径为25.4mm的半球J~钢制压头，材料硬度大于55HRC，表面租糙度Ra不大于0.2µm, 如图4所示。6 GB/l 34477-2017 图4钢制压头7.5 力测量系统力测量系统按照GB/T16825.1进行校准．并且其准确度应为1级或优于l级。7.6 位移测量系统压头位移测量分辨力应不劣于0.01n1m,O mm~ 16 mm行程范围内误差应不超过士0.02mm。8 试验程序8. 1 试验条件除非另有规定，试验一般在室温10℃～35℃范围内进行。对温度要求严格的试验，试验混度应为23℃土5℃。在加载与卸载过程中压头应保持50n1m/min主5mn1/min的恒定速率。8.2 循环增量加载试验将预变形后的待测试样固定在支座上，标注并清洁测试区域，调节加载机构使压头垂直子试样待测区域的表面。按以下步骤进行试验，记录每一步的力－位移曲线；a) 施加5N～50N的参考力＜F，），随后倒l载至ON，记录力－位移曲线，确定后续位移测量的基准点，目ll参考位置＜P,);b) 按一定力增量（~｝＇）循环加载至产品标准规定的力值．记录每一循环周次的力－位移曲线，产品标准没有规定时，由相关方协商确定；c) 如能测定总凹痕深度（D＇），应在最后一次加载循环后施加合适的后期力＜F，，），以确保数据准确。注1：通常情况下每一循环周次的t:,F为20N。注2可选取第一次循环川］载5N至50N内任一点确定P，。最后一次如｜载循环后施加与F，相同的F.．可使D,i崽更准确．注3：直｜｜需测定某一力下的凹痕深度．则仅需实施一次加载、街J载与后期力的步骤flll可。8.3 硬失稳效应试验将预变f~后的待测试样固定在支座上，标注并清洁测试区域，调节加载机构使压头垂直于待坝lj区域的试样表面。按以下步骤开展硬失稳效应试验：a) 测试第一个平行试样，按8.2规定逐次施加10N的递增力直至试样发生硬失稳效应，记录此时的力值；b) 测试第二个平行i式样，施加SN～50N的力（F，），随后倒］载至ON，记录力－位移曲线．确定后续位移测量的基准点，即参考位置＜P ); c) 继续加载试样至第一个平行试样所测得的力值，随后卸载至ON，记录力－位移曲线；cl ) 试验结束前施加合适的后期力（F ,, ) . 7 GB/ l 34477一2017结果评价9 确定军位移＜So;)9. 1 ；四11日战过稳中．设定的参考力＜F，）所对应的位移定义为参考位置（P )•后续加载中，加载至F，对应的位移是计算1:-)Jll栽周次凹痕深度的零位移（鸟，）。注：例如50N1m就形成的四痕深度是70N加载周次确定的零位移与参考价•，•，＇.之泣的，如附5所示．以此类雄。确定凹痕深度＜D1)9.2 参考位 :fl(P，.）与零位移＜So，）的差值为该加载周汰的问拙深度.f!ll DI = s O• - p ，.。四痕总深度CD,)是后期）Jiif~定的零件移CSo，，）与顽加载确定的参考位置（pr）之22值，民11D , =.So，，一户，，如图5所示。谷地为~二沁150 一一一一加载卸载100 50 Z＼会）代7 P, 位移（汾／mm说明：50 N ll·t的1111痕深度CD,=S01-P,,F1=50N) ; 100 :-J川的凹1b!:深度＜D,=S0,-P,.F,=lOON) ; 150 N U·t的四州总深度（03=5帕－P,.F3=150N) . 2 ，、,) 循环增量加载试验计算凹痕深度示意图圄5确定凹痕初始力或临界凹痕力CFo ) 9.3 测定每.)Jll载周次的最大力（F，）及所对应的凹痕深度（D＇），对J!r!约定的问见凹痕深度CD‘），选取D.两侧紧邻的CO,.F，）数据对，利用线性回归公式，计算确定FD.特定力下的挠度（L;)9.4 为特定）J(FI）加辑用次中最大力对应的位移CS1）与参考价宜＜P，）的差恤，即L,=S，一孔。一般选取50N、100N、150N进行测量，通常用于检测试验的重复性。8 GB/l 34477-2017 9.5 初始刚度（K;)在加载力－位移曲线上选用起始弹性段的数据对通过最小二乘法线性拟合计算得到，如图6所示。JOO 90 80 70 芝60~ 主5040 30 20 JO 0 0 0.2 0. 4 o. 6 0. 8 位移（S)/mm1 1. 2 1. 4 说明－1一一初始刚度（/( ）。图6拟合计算初始刚度示意图9.6 确定失稳效应力（儿，F州.F ••) 根据力－位移曲线计算力对位移的一阶导数与位移关系，并绘制I曲线，即dF/dS-S.见图7。若dF/d.S-S曲线上的最小值为负值．则曲线第一次与横轴（X铀）的交点，即dF/dS=O对应的力为硬失稳效应力，即F叶，；若dF/dS-S曲线上的最小值不为负倍，则曲线上的最小值所对应的力为软失稳效应力．即F.，，。一些薄板试样在不同力下会发生不同的失稳效应．试验时需分别加以记录。5 4 E 、、z 、、毛｜运＝2 。/ / / 1 、h』『『－－－－－－””nu 0. 5 I. 5 位移（S)/mm2 2.5 3 说明：1一－7!更失稳效应力＜F训、〉；2一一软失稳效应力（I~ , ) . 图7绘制dF/dS-S曲线及确定失稳效应力示意图9 GB/ l 34477一201710 试验报告10 试验报告J2.i包含以下内容：a) 本标准编号；b) 试样的类型（实验~预变形试样或零部件成品）；c) 试验条件；cl ) 试样标识（如试样厚度〉；e) 材料的基本力学性能参数、首见凹痕深度DvC虫”已知）；[) 右：采川实验豆预坐形试样，应提供实际的预交形挝；g) 若试样经过热处也.1主提供热处理工艺；h) )J-f1 i.移r111线；i) 初始刚皮K，、四娘初始力（，，备界凹痕力）Fo、凹痕（总〉深度D，、失稳放应力丑，等。GB/ 1 34477-2017 附录A（资料性附录）不同类型的预变形试样常.!A!.类刑的抗问性能试验用预变形鼠样见图A.l和佟IA.2. a ) 主视图b) 45。视图图A.1标准循环增量加载预变形试样单位为毫米RS Rpt 。〉45。视图b ) 主视图图A.2现曲盒预变形试样11 GB/ l 34477一2017单位为毫米400 血／。的N、 c) 俯视图说IYJ: R川－一主1111）私半径；汰。11书半径．R ,.2 图A.2（续〉12 GB/ l 34477-2017 附录B（资料性附录）不罔材料冲压深度与表面应变量的关系表B.l 1书的数值通过二维有限元模拟得到（冲头的刷率半径为940mm，冲头与凹模的圆角半径为13 mm）。表中的应变量只是近似值，与实测值可能存在误差。由于模具、摩擦力、润滑的实际状态与有限元模拟时设定条件不同，故表中的数值仅供参考。表8.1 不同材料；中压深度与表面应变量经验关系材料铜板280BI-I 钢板EDDQ销板6111T 4 试样厚度／mm0.65 0.65 0. 75 0. 75 0.65 0.65 0.75 0. 75 1.0 1.0 1. 2 1.2 w性应变比1.0 1.0 1.0 1.0 2.2 2.2 2.2 2. 2 0. 70 。.70 0. 70 0.70 应变强化系数／MPa760 760 760 760 500 500 500 500 552 552 552 552 i卢l.l) 列~硬化指数0.1 5 0.15 0.15 0.15 0.26 0. 26 0.26 0.26 0.23 0.23 0.23 0. 23 摩擦系数0.08 0.14 0.08 0.14 0.08 0.14 0.08 0.14 0.08 。.140.08 0.14 冲压深度／min表面应变／%13 1.2 1.0 1.1 1.0 1.13 1.12 1.12 1.12 1.14 1. 1 1.14 1.1 14 1.3 l.2 1.3 1.26 l.43 1.3 1.4 l.3 1.4 1. 3 1. 4 1.3 15 1.6 1.44 1.6 1. 5 l.74 1.6 1.75 l.6 1. 7 1. 6 l.67 1.6 16 1.9 l.7 l.9 l. 75 2.0 1.9 2.0 l.9 2.0 1.88 l.94 l.88 17 2. 25 2.0 2.25 2.0 2.33 2.3 2.33 2.3 2.3 2.15 2.3 2.15 18 2.5 2. 2 2.5 2.25 2.66 2.6 2.66 2.6 2.65 2.43 2.65 2.43 19 2.87 2.4 2.9 2.5 3.1 2.9 3.1 2.9 3.0 2.9 3.0 2.9 20 3.2 2.7 3. 2 2. 72 3.44 3.3 3.44 3.3 3.43 3.2 3.43 3.2 21 3.7 2.7 3.6 2.9 4.0 3.7 4.0 3. 74 3.9 3.5 3.9 3.53 22 3.9 2.8 3.9 3.0 4.4 4.0 4.4 4.1 4.3 4.0 4.3 4.0 23 4.2 2.8 4. 2 3.0 4. 72 4.5 4.72 4.5 4.65 4.23 4.64 4. 23 24 4.5 破裂4.4 破裂5. 22 4.9 5.2 4.9 5.2 4.6 5.2 4.6 25 4.5 4.4 5. 71 5.2 5.7 5. 2 5.55 5.0 5.55 5.0 26 破裂破裂6.3 5.7 6.3 5.7 6.1 5.2 6.1 5.3 27 6.7 6.0 6.7 6.1 6.5 5.5 6.5 5.5 28 7. 26 6.4 7 .26 6. I 6.9 5. 72 6.9 5. 72 29 7. 74 6.6 7 .74 6.6 7.3 5. 72 7.3 5. 72 30 8.3 6.7 8.3 6.7 7.7 破裂7.7 5. 72 13 GB/ l 34477-20 17 参考文献[l] SAE ] 2575-2004 Standardized Dent Resistance T est Procedure [2] Li Yi, Wang zho吨jin. I斗initeeleme川analysisof stiff时ssand static dent resistance of alu1ni num alloy double-curved panel in viscous pressure forming [J]. T ransactions of Nonferrous Metals So响ciety of China , 2009 . 19 : 312-317 [3] Gunnar Ekstranda, Nader Asnafi.()n testing of the stiffness and the dent resistance of auto-body panels [J] . Materials and Design, 1998, 19 : 145-146 [ 4] 俞宁峰，汪承碟，李川海．汽车钢板抗凹性试验方法及其应用［J］.锻压技术，2004(1):51-53[5] 李东升，周贤宾．关于覆盖件抗凹性指标的理论分柄。［J］.塑性工程学报，1995,2(1）：“－49[6] 张钩萍，马鸣图，方刚，金庆生．铝合金板材抗凹性能研究〔J］.中国工程科学，2014,16(1):108” 118 [7] 李东升，周贤宾，吕晓东．汽车板抗凹性评价体系及试验机系统［J］.北京航空航天大学学报，2003,29(5) :460-470 [8］汪承璜．俞宁峰，吴华，等．汽车钢板抗凹性试验研究［J］.材料科学与工艺，2004 12 ( 6) : 622-629 14 hFON－－hh寸寸的’同＼函。同华人民共罔家标准金属材料薄板和薄带抗凹性能试验方法GB／丁34477和2017 -- ，，’I.iii标准:II版社出版发行北京1Ii钥阳以和平盟内街ITI2号（100029)北京市州城以气旦河北街16号（100045) 网址：www.spc.org.cn服务热线：＜I00-168-0010 2017年10月第一版侵权必究@@ 1~.f.}: 155066 • 1-57236 版权专有GB/ T 34477- 2017