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隨著我國對環(huán)境治理力度的加大，新能源汽車得到國家的大力支持，越來越多的傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)商加入到生產(chǎn)新能源汽車的行列中。

目前制約新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素是作為動(dòng)力源的鋰電池的續(xù)航能力，而減輕汽車的車身質(zhì)量是提高續(xù)航能力的有效手段。由于鋁的密度是鐵的1/3左右，鋁合金在強(qiáng)度、成形性、焊接性、耐均勻腐蝕性、加工硬化性能等方面的性能優(yōu)異，因此被廣泛用于汽車的輕量化制造。為保證汽車用鋁合金材料的質(zhì)量，對其進(jìn)行一系列力學(xué)性能測試是必不可少的。

筆者對彎曲性能試驗(yàn)進(jìn)行了深入探討，分析了主要影響因素及測試過程中需注意的要點(diǎn)，以期為國內(nèi)乘用車鋁合金板材彎曲測試提供參考。

鋁合金汽車板材彎曲性能試驗(yàn)方法

鋁合金板材預(yù)拉伸試樣的示意圖如圖1所示(Lt為試樣長度;Lf為試樣自由段長度;Le為引伸計(jì)標(biāo)距)，尺寸為290mm×(70±1)mm或360mm×(70±1)mm，預(yù)拉伸設(shè)置為塑性變形10%，測試應(yīng)變速率為0.00251s-1，縱向引伸計(jì)標(biāo)距為100mm。自由段長度為230mm(對應(yīng)360mm試樣)和160mm(對應(yīng)290mm試樣)。

預(yù)拉伸試樣經(jīng)拉伸后，在其上取3個(gè)小的矩形試樣，尺寸均為60mm×60mm。

在彎曲試驗(yàn)機(jī)上使用三點(diǎn)彎曲工裝對60mm×60mm小試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，測試設(shè)備及配套工裝如圖3所示。需達(dá)到按VDA-238-100-2017Plate Bending Test for Metallic Materials標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的參數(shù)后試驗(yàn)自動(dòng)停止，待力卸載后對試樣(圖4)進(jìn)行評定。

鋁合金汽車板材彎曲性能測試步驟

以厚度為1.00mm的6016鋁合金外板90°方向測試為例，其主要測試步驟如下：

（1）對3個(gè)60mm×60mm試樣邊部去除毛刺(避免彎曲過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中)。

（2）根據(jù)試樣尺寸調(diào)節(jié)輥距為1.00×2+0.5=2.5mm(客戶要求角度>130°)。

（3）根據(jù)計(jì)算結(jié)果使用輥距調(diào)節(jié)裝置將輥距間隙顯示值精確設(shè)置為2.58mm-0.0mm/-0.1mm。

（4）根據(jù)VDA-238-100-2017標(biāo)準(zhǔn)選擇0.2mm壓頭，并將其安裝到上夾具上鎖緊。

（5）根據(jù)VDA-238-100-2017標(biāo)準(zhǔn)對彎曲測試設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，預(yù)加載速率為10mm·min-1，預(yù)加載力為30N，測試速率為20mm·min-1，根據(jù)合金類型及其厚度選擇停止條件為30N(最大力衰減30N停止)。

（6）將試樣放置在兩輥之上，中心線與壓頭平行。

（7）測試前對力值、位移進(jìn)行清零。

（8）對測試后的試樣角度進(jìn)行手動(dòng)測量?？梢允褂萌f能角度尺(圖5)，利用透光法測量角度。

（9）根據(jù)VDA-238-100-2017標(biāo)準(zhǔn)中的公式對角度進(jìn)行計(jì)算。

（10）按照上述步驟測試另兩個(gè)試樣。

（11）3次測試結(jié)果偏差不超過5%。

（12）做好測試記錄表，重點(diǎn)記錄材料厚度、下壓行程、輥距、壓頭半徑的數(shù)據(jù)。

鋁合金汽車板材彎曲性能試驗(yàn)結(jié)果

分析表1所示數(shù)據(jù)可知：

（1）手動(dòng)測試的結(jié)果應(yīng)為公式計(jì)算結(jié)果的補(bǔ)角，手動(dòng)測試和公式計(jì)算兩種方式產(chǎn)生的差值是材料回彈造成的。

（2）在同一預(yù)拉伸后的試樣上取的3個(gè)小試樣的測試結(jié)果波動(dòng)要求不超過5%，但實(shí)際中希望不超過2%(約3°)。

（3）通過試驗(yàn)證明，工藝相同的情況下同一卷材料相同方向的測試結(jié)果差異不超過5%(約4°)。

（4）公式計(jì)算結(jié)果受下壓行程、材料厚度、輥間距的影響，壓頭半徑、支撐輥直徑為固定值，不造成影響。

鋁合金汽車板材彎曲性能測試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）對試樣邊部毛刺的處理必須要到位，否則在測試過程中試樣彎折線處會形成應(yīng)力集中，邊部如產(chǎn)生裂紋會使設(shè)備提前檢測到下降力30N，從而導(dǎo)致測試結(jié)束，造成試驗(yàn)結(jié)果偏大。

（2）測試過程中試樣的測試方向必須按照客戶要求，因?yàn)椴煌较虻臏y試結(jié)果差異很大。

（3）采用公式計(jì)算方法需要做好相關(guān)記錄，主要控制下壓行程、材料厚度、輥間距這3個(gè)要素，盡量采用分辨率高的設(shè)備對輥間距和材料厚度進(jìn)行測量。

（4）手動(dòng)測試時(shí)推薦使用萬能角度尺，利用透光法進(jìn)行角度測試。

（5）根據(jù)不同的材料強(qiáng)度選擇不同的力值傳感器進(jìn)行測試，鋁合金材料建議使用≤10kN的設(shè)備進(jìn)行彎曲性能檢測，如果采用比較大的力值傳感器會導(dǎo)致設(shè)備無法捕捉下降力30N的測試停止條件，影響測試結(jié)果。

（6）設(shè)備支撐輥的剛度對測試結(jié)果的影響也較大，VDA-238-100-2017標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備輥距的膨脹值做了要求，規(guī)定輥距在3000N力作用下膨脹值不能大于0.1mm，采購設(shè)備時(shí)要進(jìn)行能力驗(yàn)證。

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