杯突試驗機是用于測試金屬板材、帶材等薄板材料塑性變形能力的專用設備,核心評價指標為 “杯突值”,直觀反映材料的沖壓成型性能。通過球形沖頭以恒定速度(通常 2-5mm/min)向固定在凹模上的試樣施加壓力,使試樣逐漸拉伸并在凹模內形成半球形凸起(杯狀)。持續加載至試樣表面出現第一條可見裂紋時,記錄沖頭的壓入深度(即杯突值,單位 mm),杯突值越大,說明材料的塑性和沖壓成型性能越好。
杯突試驗機的杯突值測試精度主要受試樣狀態、設備核心部件、測試參數與環境條件四大類因素影響,具體如下:
- 試樣制備:試樣厚度不均、邊緣毛刺未去除,會導致受力不均,直接影響裂紋出現時機和杯突值讀數。
- 試樣表面狀態:表面有油污、氧化皮或劃痕,會降低材料局部塑性,使裂紋提前產生,造成杯突值偏小。
- 試樣材質一致性:材料內部成分不均、晶粒大小差異大,會導致塑性分布不均,測試重復性變差。
- 沖頭與凹模:沖頭球面磨損、凹模內表面粗糙或有劃痕,會增加試樣與模具的摩擦力,阻礙均勻變形,影響精度。
- 傳感器精度:位移傳感器老化、校準失效,會導致杯突值測量誤差,需確保傳感器精度維持在 ±0.01mm 級別。
- 驅動系統穩定性:液壓或伺服電機驅動速度波動,會使加載力不均勻,導致試樣變形速率不一致,影響測試結果。
- 加載速度:未按標準(2-5mm/min)設定速度,速度過快會使試樣塑性表現偏低,速度過慢可能導致結果偏大。
- 試樣裝夾:裝夾壓力不足會導致試樣滑移,壓力過大可能損傷試樣邊緣,兩者均會影響變形均勻性。
- 裂紋判斷:人工判斷裂紋時的主觀誤差,或自動檢測系統靈敏度設置不當,會導致裂紋識別時機偏差,影響杯突值記錄。
- 環境條件:實驗室溫度波動過大(理想溫度 23±5℃)、濕度超標,會影響金屬材料塑性,間接導致測試誤差。
- 設備校準:長期未校準的設備,其載荷、位移精度會漂移,需定期按標準進行校準,確保參數準確。