质保书写着屈服、抗拉、延伸率都合格,可一上深冲模,圆角处就裂了。来料检验只看拉伸曲线的人,几乎都碰上过这种事。拉伸是试样单向受拉直到拉断,而深冲件的危险在圆角——那里是双向受拉加弯曲,胀形区的受力状态和拉伸根本不是一回事。
杯突试验(也叫埃里克森试验)就是专门模拟这种双向拉伸的。按 GB/T 4156-2020(等同采用 ISO 20482:2013,2020 年 10 月 1 日实施,替代 2007 版),把一块薄板夹在凹模和压边圈之间,用端部为球形的冲头(直径 20mm)从背面顶上去,直到板面出现穿透裂纹,冲头压进去的深度就是杯突值,记作 IE。标准适用的厚度是 0.1~2.0mm、宽度不小于 90mm 的薄板。试验时压边力约 10kN,冲头速度控制在 5~20mm/min,读数精确到 0.1mm。
IE 值越大,说明板子越能扛双向拉伸,胀形、浅拉深越不容易裂。欧洲标准 EN 10130 给了一批薄板(厚度≤1.0mm)的杯突参考值:DC01 不低于 9.0mm、DC03 不低于 10.2mm、DC04 不低于 11.0mm、DC05 不低于 11.6mm、DC06 不低于 12.2mm。汽车外板用的镀锌板一般要求 IE 不低于 7.8mm。这些只是参考和企业标准里的常见约定,具体下限写在合同或钢厂企业标准(比如宝钢的 Q/BQB 408)里,别拿它当国标强制值。
杯突、扩孔率、成形极限图常被人混为一谈,其实看的是不同的开裂。杯突看的是板子中央胀形,代表双向拉伸能力;扩孔率 λ(GB/T 24524)看的是孔边、法兰边的延展,代表边缘受剪拉时的抗裂;成形极限图(FLD)看的是整体成形边界。一句话:中央开裂看杯突,孔边、法兰开裂看扩孔,整体破裂或起皱看 FLD。先看清裂在哪,再决定查哪个指标。
只盯杯突也会翻车。真实深冲是拉深和胀形叠在一起的:拉深靠 r 值(塑性应变比,GB/T 5027)扛侧壁减薄,胀形靠 n 值(加工硬化指数,GB/T 5028)让变形铺得均匀。IE 高但 r 值低,深冲件侧壁照样会裂。杯突后圆顶要是起橘皮,多半是晶粒太粗;板面冒滑移线,通常是没做平整或放了太久发生时效。这几个因素要一起看。
来料把关很简单:每批取 3 个样做杯突,取平均值,和质保书上的 r、n 一起对。深冲件开裂先分位置——圆角中央裂,多半是胀形不够、料的 IE 偏低;法兰、侧壁裂,更可能是拉深或压边的问题,去查扩孔和 r 值。订货时在合同里写清牌号、IE 下限、表面等级(FB/FC/FD,按 GB/T 5213-2019),别只写"深冲用",那样出了事没处说理。
杯突试验设备不贵,钢厂和冲压厂都配得起,却最能拦住一批会开裂的料。把拉伸、杯突、r/n 这三样凑齐,深冲件的料基本就稳了。
常见问题(FAQ)
问:杯突值(IE 值)到底是什么意思?
答:杯突值就是埃里克森杯突试验里冲头压入薄板的深度,单位毫米。深度越大,板子在双向拉伸下越不容易裂,深冲和胀形性能越好。
问:拉伸试验都合格了,为什么还要做杯突?
答:拉伸是单向受拉,冲压圆角处是双向受拉加弯曲,受力状态不同。拉伸合格的料,圆角胀形时照样可能裂,杯突正好补上这一块。
问:杯突值一般多少算合格?
答:没有统一国标强制值。EN 10130 给的厚度≤1.0mm 薄板参考值是 DC01≥9.0、DC03≥10.2、DC04≥11.0、DC05≥11.6、DC06≥12.2mm;汽车外板镀锌板常要求≥7.8mm。具体看合同或企业标准(如 Q/BQB 408)。
问:杯突和扩孔率(λ)有什么区别,该看哪个?
答:杯突看板子中央胀形(双向拉伸),扩孔率 λ(GB/T 24524)看孔边、法兰边延展。中央开裂看杯突,孔边、法兰开裂看扩孔,别搞反。
问:杯突值高就一定好冲压吗?
答:不一定。深冲是拉深加胀形,拉深主要看 r 值(GB/T 5027),胀形才看杯突和 n 值(GB/T 5028)。IE 高但 r 值低,深冲件侧壁仍可能裂,要几个指标一起看。
问:来料怎么用杯突试验把关,抽检要注意什么?
答:每批取 3 个样做杯突取平均,和质保书 r、n 对照。试样要平整无毛刺,按 GB/T 4156 涂润滑、控制压边力和速度。开裂先判位置再决定复测哪个指标。
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