冷轧板杯突试验，成形性能到底怎么看

实验室在厂区东头，一间平房，两台设备，一台拉伸试验机，一台杯突试验机。小吕来这儿第三个月，师傅孙工说，今天你自己做一组。

试样是客户送来的，做电饭锅内胆的料，四四方方一小块，边上有剪板的毛刺。小吕把试样放上模座，压边圈压紧，涂了一层薄薄的润滑脂，球头慢慢往下走。

压到一半，试样鼓起来，像个倒扣的碗。再往下，碗底开始发亮，然后"噗"的一声闷响，一道细纹从顶部裂开。

小吕记下深度，换了第二块。第二块裂得更早。

一、那一声闷响，和它顶出的数

杯突试验说起来简单：把试样夹紧，用一个球头从下面顶上来，顶到试样裂开为止，顶进去多深，就是杯突值。

简单的东西往往最难做准。压边力小了，试样往中间跑，数值偏高；压边力大了，材料被箍死，数值偏低。润滑多少、球头光不光滑、顶得快慢，都会让结果差出零点几毫米。

孙工进来的时候，小吕正对着两组数发愁。同一批料，第一组比第二组高了将近一毫米。孙工问，润滑换了吗。小吕说没换。孙工又问，试样方向呢。小吕说随手拿的。

孙工把试样翻过来，说，冷轧板有方向，你横着取和顺着取，顶出来的深度不一样。做杯突，试样的方向、取样位置、润滑、压边力，都得跟上次一样，不然比不了。

杯突值量的是胀形能力，说白了，是材料在双向拉应力下能鼓多高而不破。

这个能力和成形有直接关系。做内胆、做罩壳、做面板，凡是靠材料自己鼓起来成形的件，杯突值低了都吃力。所以客户要这个数，是想知道这批料能不能顶得住他那套模具。

但杯突值不是万能的。它测的是一个接近球形的变形区，应变分布相对均匀；真实零件有圆角、有直边、有拉深，应力状态复杂得多。杯突值高的料，在真实模具上照样可能裂。

试验本身也有讲究。GB/T 4156《金属材料 薄板和薄带 埃里克森杯突试验》对试样尺寸、压边力、球头尺寸、顶升速度都有规定，照着做，数据才有可比性。厂里自己改条件做出来的数，只能内部参考，拿去跟客户对，对不上。

孙工说，他见过一家厂，为了数据好看，把压边力调小，杯突值上去了，客户拿去试模，裂得一塌糊涂。

二、n值和r值，方向不一样

杯突值是一个数，n值和r值是另外两个数，说的不是一回事。

n值是加工硬化指数。材料变形的时候会越变越硬，n值大的料，硬化得快，变形不容易集中在一处，均匀延伸好，鼓起来不容易局部变薄。所以n值高的料，成形时抗颈缩的能力强。

r值是塑性应变比。拉伸的时候，试样宽度方向的收缩和厚度方向的减薄之比。r值高，说明材料不容易变薄，深冲的时候不容易拉穿。r值还有方向性，顺着轧向、横着轧向、四十五度方向测得的值不一样，取平均是平均r值，方向差得太多，深冲出来会有制耳。

这三个数各管一段。杯突看胀形，n值看均匀变形，r值看深冲抗减薄。客户要报告，你得先问清楚他关心哪一段。做内胆的关心杯突和n值，做深筒件的关心r值，做折弯的不看这三个数，看弯曲试验。

小吕问，那能不能用一个数把所有事说清楚。孙工说，不能，所以才有这么多试验。

三、润滑和模具，能把结果拉偏

杯突试验里，润滑是个隐形变量。

涂得薄，球头和试样之间摩擦大，材料被拖着走，应力集中，早裂；涂得厚，摩擦小，材料流动顺畅，数值偏高。有的实验室用固定牌号的润滑脂，有的用机油，有的干摩擦，三种做法出来的数不能放一起比。

压边力也是。压边力不够，试样边缘往里滑，等于多给了料，数值虚高；压边力太大，材料被限制住，数值偏低。标准里给了范围，做的时候要卡在中间。

球头更关键。球头用久了会磨损、有划痕，顶的时候等于拿砂纸磨试样，早裂。孙工他们那台机器半年换一次球头，换下来的旧球头摆在柜子里，像一排证物。

真实模具上的道理一样。凸模圆角小、凹模圆角尖、间隙不均，都会让材料提前开裂。所以杯突值只是一个参考，真要判断能不能干，还得看模具状态。

四、杯突好，不等于冲压不裂

这是小吕最不服气的一点。

他做过一组料，杯突值漂亮，客户拿去试模，第一件就裂了。客户打电话来，说你们的料不行。小吕把报告翻出来，说杯突值在这儿，高于协议要求。

孙工让他把客户的开裂件要来看。裂在直壁上，一条斜纹，从圆角往上走。孙工说，这不是胀形裂，这是拉深裂，材料被拉着走，走不动了。

杯突是双向拉伸，拉深是径向拉伸加切向压缩，应力状态不一样。杯突好的料，如果r值低、表面粗糙度不合适、润滑跟不上，照样拉裂。反过来，杯突一般但r值高的料，深冲反而顺。

还有表面结构。麻面储油，深冲时油膜能撑住；光亮面储油差，同样条件下更容易拉伤、拉裂。这一点在选用表面结构的时候就该定下来，别等裂了再回头找。

小吕后来把那批料的r值补做了，果然偏低。他把两组数据并排放进报告，客户看完没再说什么，回去把模具圆角放大了。

五、报告怎么读，怎么用

一份杯突报告，光看那个数不够。

要看试样方向、取样位置、试验条件、润滑方式、球头状态、设备编号。这些不写清楚，报告就是一张纸。写清楚了，同样的料隔半年再做一次，才比得出来。

判定按标准或者协议。协议里通常会写"杯突值不小于多少"，也有的写"按供方标准"。写供方的，用户心里要有数，供方标准一般比用户的要求松一点。

报告最大的用处不是判定合格不合格，是建立基线。同一批料、同一套条件做上二十组，就知道正常范围在哪儿。下次来料做一组，超出范围就预警，比等冲压裂了再查省事。

孙工退休前把二十年的杯突记录装订成册，交给小吕。册子最后一页写着一行字：数不会骗人，做数的人会。小吕把那页拍了照，存在手机里。

杯突和冲压起皱的关系，冷轧板冲压起皱，屈服强度高还是低里有一段更细的推演；如果裂在圆角而不是底部，问题多半不在杯突值上。