深冲试验

深冲试验是用来衡量材料的深冲性能的试验方法，按照国家标准，“试验采用端部为球形的冲头，将夹紧的试样压入压模内，直至出现穿透裂缝为止，所测量的深冲深度即为试验结果。”这种试验通常是在杯突试验机上进行。试样在做过杯突试验后就像只冲压成的杯子（不过是只破裂的杯子）。1

概念深冲是指金属板材在压力机的模具上被冲压成深度大的零件的金属塑性加工方法。冲裁件的板材厚度在10mm以下,成形件厚度在20mm以下。通常在室温下进行冷冲压。变形抗力大、塑性差、板厚,可采用热冲压。适用于制造发动机燃烧室、喷管等板材件,生产效率高,容易实现机械化、自动化批量生产的成本低。冲压成型中,应避免金属板材产生缺陷。不产生缺陷所能达到的成型极限叫做冲压成型性。2

特点苏联发明了用抛物线形冲头的深冲试验法。这些试验方法的优点是，通过试验，能比一般杯突试验更清楚地揭示出材料本身决定的杯突值。试样为圆形坯板，其直径随钢板厚度增加而增大。就是在这种试验中，润滑条件和冷轧带钢的表面质量也对杯突值具有决定性影响，因此不可能缩小试验结果的分散度范围。3

与艾氏杯突试验相反，深冲杯突试验迄今尚未定出标准。这种方法的缺点在于时问长和材料消耗大。其原因是必须使用各种大直径的圆形坯板来摸索出极限拉延系数。受材料限定的不同极限拉延系数，分别与上述影响因素的波动值相吻合。第一个缺点对于艾氏杯突试验是不存在的。而第二个缺点是这两种试验方法的共同点。因此，各种拉延试验方法的优点，是能够很好地获得带钢的各向异性。3

方法分类AEG杯突试验法现代评定带钢质量的深冲性能的常用深冲试验方法的杯突试样概念，来源于过去的AEG公司交货规程。在一台标准冲压机上，用直径为50毫米的冲头（冲头和冲模的圆角半径各为7毫米）将板厚为0.2～3.5毫米的带钢试样深冲成突杯。冲模直径随带钢试样的厚度不同而变化，因此需要约20种冲模直径。各种直径D的圆形试样，均在上述条件下冲压成突杯。根据能深冲的最大圆形坯料直径和50毫米的冲头直径可算出极限拉延系数，此值便是这种方法衡量成形性能的尺度。这种试验方法的缺点，在深冲试验法的概述部分已经作了叙述。

R.D.Butler、B.B.Moreton和D.V.Wilson研究了深冲速度、冲头半径与冲头直径的比值对极限拉延系数的影响。他们发现：随着冲头半径与冲头直径比值的增大和深冲速度的提高，极限拉延系数则明显下降。3

H.W.Swift试验法如同AEG一样，H.W.Swift也提出了用液压机冲制突杯。他确定冲头直径为50.8毫米(2英寸)，冲头的圆角半径为3.2毫米(1/8英寸)。冲压机可以施加1176公斤/厘米2(2500磅/平方英寸)的压力，冲头速度可达914毫米/分(36英寸/分)。H.W.Swift确定以229毫米/分(9英寸/分)的冲头速度为标准值。最近曾对试验条件进行了检验并作了修改。与AEG深冲试验法一样，需要大量的冲模以适应不同的钢板厚度。既用恒定的夹紧压力，也用变化的夹紧压力进行试验。H.W.Swift以极限深冲系数作为评定成型性的最佳依据，而他测定的极限深冲系数的精度为1%。

根据含铝99%的铝板的试验结果，他就深冲试验得出以下结论：

1)用扁平冲头对处于加工硬化状态下的材料进行试验获得的极限深冲系数，比用半球形冲头进行试验所得的极限深冲系数高。原始硬度对极限深冲系数的影响很小。

2)对于未冷加工硬化的或时效硬化的材料，用半球形冲头试验所得的极限深冲系数，比用扁平冲头试验所得的极限深冲系数高。原始硬度十分重要。

3)除了特殊情况外(例如采用扁平冲头而又不用润滑剂)，成型性随硬度减小而提高。这些经验数值既适用于扁平冲头，也适用于半球形冲头。

4)用半球形冲头试验时，获得的结果相互差距较大，而且易于区分。3

深冲试验与生产结果比较如果在两种情况下获得同样的极限深冲系数，则突杯壁上的纵向应力必须与大型模具中的一样大。但是，在深冲试验与大型模具之间，不容易实现完全相似的模拟。虽然可以按比例缩小模具的尺寸，但是在深冲试验时选用的板厚，往往必须与大模具试验时使用的板厚相同。这样就不能实现相似的模拟。而且摩擦系数也随着模具尺寸和模具与板厚的几何形状比例的变化而变化。所以，其他作者首先研究了冲头直径对极限深冲系数的影响。在深冲试验中，对模拟相似性的总偏差很难进行校正，大多数只能有限地得到校正。如果能够进行模拟试验的极限深冲系数的换算，则带钢试样的尺寸、楱具尺寸、带钢和模具的表面状态、模拟试验与大型模具的润滑条件及夹紧压力等，相互之间必然存在着一定的关系。3

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学