扩孔试验

扩孔试验是一种薄板成形性试验。用凸模把中心带孔的试件压入凹模，使试件中心孔扩大，直到板孔边缘出现颈缩或裂纹为止。试验结果用于评价金属薄板的翻边成形性。被剪切或冲裁以后的金属薄板，在受冲剪的边缘部位会有损伤和加工硬化产生，在后续的冲压成形加工特别是拉伸变形时，这些部位会过早地产生裂纹而导致破坏。在一些高强钢和硬铝合金的加工中常有这种情况发生。因翻边是一种最典型的变形方式，为此发展了扩孔试验。

扩孔试验试验装置及原理

扩孔试验装置如图1所示，主要由凸模1、凹模2和压边圈3组成。凸模上为易于试件对中常带有定位销4。凸模可以为平底，也可以为半球形。凹模与压边圈之间可以为平面，也可以带有拉延筋。试验用金属薄板5中心预制圆孔，周边被凹模与压边圈压紧，以防止薄板突缘金属流入凹模孔腔。凸模将带孔试件压入凹模，致使试件中心孔扩大。当孔的边缘出现颈缩或裂纹时，停机卸载，测量此时试件中心孔的平均直径，以其扩大量和原始孔径的比值作为金属薄板翻边性能的评估指标，称为扩孔率λ （%）：

式中d为试件变形后中心孔的平均直径；d₀为原始孔径。德国凯泽 · 威廉研究院 （Kaiser WilhelmInstitute） 对试验所用模具的尺寸和试样有一系列的规定，凡按该规定所做的试验，其最终结果λ值称为K.W.I值。一般情况下，去除中心孔毛刺可大大增加扩孔率。该值还随总延伸率和塑性应变比r值的增加而增加，随抗拉强度的增加而下降。对金属内部夹杂物施行形态控制有助于改善翻边性能。

a—试验装置；b—变形后试件

1—凸模；

2、—凹模；

3、—压边圈；

4、—定位销；

5、—金属薄板

也有用90mm×90mm的带孔（φ12mm）方板作为试件，用φ40mm的凸模压入，测量孔开始拉裂时的有关数据，以用下式计算的g值作为综合评估成形性能指标：

式中h为冲压高度，d_max，d_min分别为中心孔的最大与最小直径。

扩孔试验实例

镁合金的扩孔试验：

试验时，将中心带有预制圆孔的试样置于凹模与压边圈之间并压紧，通过凸模将其下 部的试样材料压入凹模，迫使预制圆孔直径不断胀大，直至孔缘局部发生开裂，瞬时停止 凸模运动，测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算扩孔率。预制孔的大小由试冲得 出，为产生孔边破裂的较小值。试验原理和模具如图2所示。试验材料为厚度达1mm 的AZ31B镁合金板材。其计算公式为

d_f=（d_fmax+d_fmin）/2

式中 d_fmax、d_fmin———分别为扩孔后的最大、最小孔径

扩孔率λ的计算公式为：λ=（d_f-d_0）/d₀×100%

式中 d_f、d₀——分别为扩孔孔径、预制孔孔径

MAZ31镁合金板材扩孔试验结果

上表为MAZ31镁合金板材扩孔试验结果，由表中数据可以看出，厚度为1mm的 MAZ31镁合金板材的扩孔率为5.7%。