橫梁的沖壓殘余應(yīng)力測試裝置與方法:試驗使用JH系列殘余應(yīng)力專用應(yīng)變片,JHZK殘余應(yīng)力精密鉆孔裝置,JH殘余應(yīng)力檢測儀,測試中采用盲孔法測量殘余應(yīng)力,鉆孔直徑為1.5mm,孔深為2mm。
現(xiàn)代轎車后橋通常采用復(fù)合式后懸架焊接結(jié)構(gòu)。后懸架中的橫梁的橫截面呈V型,是由6mm鋼板沖壓而成的,在V型底部有沖壓凹坑,可靠性強化試驗表明,這種后橋在使用一段時間后,會在橫梁的凹坑附近產(chǎn)生垂直于橫梁軸線方向的裂紋。在產(chǎn)生裂紋的諸多因素中,由于殘余應(yīng)力會降低材料的抗疲勞強度、抗應(yīng)力脆斷與抗應(yīng)力腐蝕等能力,因而,是值得重視的因素之一。研究橫梁的沖壓工藝對殘余應(yīng)力的影響,對合理地設(shè)計橫梁的沖壓工藝,提高制造質(zhì)量,延長其使用壽命具有重要的意義。
南京聚航科技有限公司采用盲孔法,對用兩種不同沖壓工藝沖壓成型的橫梁(一種凹坑沖壓的較深,稱為橫梁1;另一種凹坑沖壓的較淺,稱為橫梁2)中的沖壓殘余應(yīng)力進行了測試、比較和分析。結(jié)果表明,沖壓會在橫梁中產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,具有較深凹坑的橫梁的沖壓工藝優(yōu)于具有較淺凹坑的橫梁的沖壓工藝。
橫梁沖壓殘余應(yīng)力測試過程
釋放系數(shù)的測定
在橫梁所用的板材試件上粘貼5個殘余應(yīng)力應(yīng)變花,其中3個粘貼在試件的軸線上,用于測定釋放系數(shù),另外2個對稱粘貼在時間的兩側(cè),用于監(jiān)控加載,使試件產(chǎn)生單向拉伸。鉆孔前后分別將試件安裝到拉伸試驗機上,重復(fù)加載、測量3次,根據(jù)3個點的釋放應(yīng)變根據(jù)公式求得釋放系數(shù),取平均值,作為釋放系數(shù)的最終測定值。
測點的布置
根據(jù)轎車的可靠性強化試驗結(jié)果,橫梁中的裂紋發(fā)生在凹坑附近,裂紋面垂直于橫梁的軸線方向(x方向)。為了研究橫梁中的沖壓殘余應(yīng)力在開裂處附近的分布情況,考慮到各測點之間應(yīng)有一定的間隔,利用結(jié)構(gòu)的對稱性,分別在兩種橫梁外側(cè)凹坑四周布置了7個測點,其中測點①位于橫梁的V型底部。
測試結(jié)果
鉆孔時,在測點四周會產(chǎn)生附加應(yīng)變。沖壓在橫梁中會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。
橫梁的沖壓殘余應(yīng)力測試結(jié)論
(1)沖壓會在橫梁中產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。
(2)在裂紋產(chǎn)生處,兩種橫梁中垂直于裂紋面的沖壓殘余應(yīng)力相差較大,由于橫梁1處為壓應(yīng)力,對抑制裂紋的產(chǎn)生與擴展有利,因此,橫梁1的沖壓工藝比橫梁2的好,與轎車可靠性強化試驗結(jié)果吻合。