Metallic materials -- Sheet and strip -- Determination of forming-limit curves

ISO 12004-2:2008 specifies the testing conditions to be used when constructing a forming-limit curve (FLC) at ambient temperature and using linear strain paths. The material considered is flat, metallic and of thickness between 0,3 mm and 4 mm.

Matériaux métalliques -- Tôles et bandes -- Détermination des courbes limites de formage

L'ISO 12004-2:2008 spécifie les conditions d'essai ŕ utiliser pour la construction d'une courbe limite de formage (CLF) ŕ la température ambiante et au moyen de chemins linéaires de déformation. Le matériau considéré est plat, métallique et d'épaisseur comprise entre 0,3 mm et 4 mm.

General Information

Status
Replaced
Publication Date
14-Oct-2008
Withdrawal Date
14-Oct-2008
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Completion Date
15-Oct-2008
Ref Project

RELATIONS

Buy Standard

Standard
ISO 12004-2:2008 - Metallic materials -- Sheet and strip -- Determination of forming-limit curves
English language
27 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Standard
ISO 12004-2:2008 - Matériaux métalliques -- Tôles et bandes -- Détermination des courbes limites de formage
French language
27 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12004-2
First edition
2008-10-15
Metallic materials — Sheet and strip —
Determination of forming-limit curves —
Part 2:
Determination of forming-limit curves in
the laboratory
Matériaux métalliques — Tôles et bandes — Détermination des courbes
limites de formage —
Partie 2: Détermination des courbes limites de formage en laboratoire
Reference number
ISO 12004-2:2008(E)
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
PDF disclaimer

This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but

shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In

downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat

accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.

Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation

parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In

the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2008

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,

electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or

ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Scope ..................................................................................................................................................... 1

2 Symbols and abbreviated terms ......................................................................................................... 1

3 Principle................................................................................................................................................. 2

4 Test pieces and equipment.................................................................................................................. 3

5 Analysis of strain profile and measurement of ε - ε pairs ........................................................... 10

1 2

6 Documentation.................................................................................................................................... 15

7 Test report ........................................................................................................................................... 16

Annex A (normative) Second derivative and “filtered” second derivative ................................................ 17

Annex B (normative) Calculation of the width of the fit window................................................................. 18

Annex C (normative) Evaluation of the inverse best-fit parabola on the “bell-shaped curve”................ 19

Annex D (normative) Application/Measurement of grid — Evaluation with magnifying glass or

microscope.......................................................................................................................................... 21

Annex E (informative) Tables of experimental data for validation of calculation programme................. 22

Annex F (normative) Representation and mathematical description of FLC............................................. 23

Annex G (informative) Examples of critical cross-sectional data ............................................................... 24

Annex H (normative) Flowchart from measured strain distributions to FLC values ................................ 25

Bibliography ..................................................................................................................................................... 27

© ISO 2008 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 12004-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee

SC 2, Ductility testing.

This first edition of ISO 12004-2, together with ISO 12004-1, cancels and replaces ISO 12004:1997 which has

been technically revised.

ISO 12004 consists of the following parts, under the general title Metallic materials — Sheet and strip —

Determination of forming-limit curves:

⎯ Part 1: Measurement and application of forming-limit diagrams in the press shop

⎯ Part 2: Determination of forming-limit curves in the laboratory
iv © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
Introduction
A forming-limit diagram (FLD) is a diagram containing major/minor strain points.

An FLD can distinguish between safe points and necked or failed points. The transition from safe to failed

points is defined by the forming-limit curve (FLC).
To determine the forming limit of materials, two different methods are possible.

1) Strain analysis on failed press shop components to determine component and process dependent

FLCs:

In the press shop, the strain paths followed to reach these points are generally not known. Such an

FLC depends on the material, the component and the chosen forming conditions. This method is

described in ISO 12004-1.
2) Determination of FLCs under well-defined laboratory conditions:

For evaluating formability, one unique FLC for each material in several strain states is necessary.

The determination of the FLC has to be specific and it is necessary to use different linear strain paths.

This method should be used for material characterization as described in ISO 12004-2.

For this part of ISO 12004 (concerning determination of forming-limit curves in laboratory), the following

conditions are also valid.

⎯ Forming-limit curves (FLCs) are determined for specific materials to define the extent to which they can

be deformed by drawing, stretching or any combination of drawing and stretching. This capability is

limited by the occurrence of fracture, localized necking. Many methods exist to determine the forming limit

of a material; however, it should be noted that results obtained using different methods cannot be used

for comparison purposes.

⎯ The FLC characterizes the deformation limit of a material in the condition after a defined thermo-

mechanical treatment and in the analysed thickness. For a judgement of formability, the additional

knowledge of mechanical properties and the material’s history prior to the FLC-test are important.

To compare the formability of different materials, it is important not only to judge the FLC but also the following

parameters:
a) mechanical properties at least in the main direction;
b) percentage plastic extension at maximum force, according to ISO 6892-1;
c) r-value with given deformation range, according to ISO 10113;
d) n-value with given deformation range, according to ISO 10275.
© ISO 2008 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 12004-2:2008(E)
Metallic materials — Sheet and strip — Determination of
forming-limit curves —
Part 2:
Determination of forming-limit curves in the laboratory
1 Scope

This part of ISO 12004 specifies the testing conditions to be used when constructing a forming-limit curve

(FLC) at ambient temperature and using linear strain paths. The material considered is flat, metallic and of

thickness between 0,3 mm and 4 mm.

NOTE The limitation in thickness of up to 4 mm is proposed, giving a maximum allowable thickness to the punch

diameter ratio.
For steel sheet, a maximum thickness of 2,5 mm is recommended.
2 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the symbols and terms given in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols and abbreviated terms
Symbol English French German Unit
e Engineering strain Déformation conventionnelle Technische Dehnung %
True strain Déformation vraie Wahre Dehnung
ε —
(logarithmic strain) (déformation logarithmique) (Umformgrad, Formänderung)
ε Major true strain Déformation majeure vraie Grössere Formänderung —
ε Minor true strain Déformation mineure vraie Kleinere Formänderung —
ε True thickness strain Déformation vraie en épaisseur Dickenformänderung —
σ Standard deviation Ecart-type Standardabweichung —
D Punch diameter Diamètre du poinçon Stempeldurchmesser mm
Carrier blank hole Diamètre du trou du contre-flan Lochdurchmesser des
D mm
diameter Trägerblechs
X(0), X(1)
X-position Position en X X-Position mm
X(m) ....X(n)
f(x) = ax + bx + c Best-fit parabola Parabole de meilleur fit Best-Fit-Parabel —

f(x) = Best-fit inverse parabola Parabole inverse de meilleur fit Inverse Best-Fit-Parabel

2 —
1/(ax + bx + c)
© ISO 2008 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
Table 1 (continued)
Symbol English French German Unit
S(0), S(1)...S(5) Section Section Schnitt —
n Number of X-positions Nombre de points en X Nummer der X-Positionen —
Section number of the Numéro de la section Nummer des Schnittes zum
m —
failure position correspondant à la rupture Riss

w Width of the fit window Largeur de la fenêtre de fit Breite des Fit-Fensters mm

t Initial sheet thickness Épaisseur initiale de la tôle Ausgangsblechdicke mm

r Plastic strain ratio Coefficient d'anisotropie plastique Senkrechte Anisotropie —

Table 2 gives a comparison of the symbols used in different countries.
Table 2 — Comparison of symbols used in different countries
English French German German Anglo-American Format Unit
symbol symbol
Déformation Technische
Engineering strain e — %
conventionelle Dehnung
True strain Déformation vraie Wahre Dehnung
(logarithmic strain) (Déformation (Umformgrad, Decimal —
ϕ ε
logarithmique) Formänderung)
ε = ln(1 + e) ε = ln(1 + e) — — — —
ϕ = ln(1 + ε)

The symbol used for true strain in Anglo-American-speaking countries is “ε ”; in German-speaking countries, the symbol

“ϕ” is used for true strain.

In German-speaking countries, the symbol “ε ” is used to define engineering strains.

The notation for true strain used in this text is “ε ” following the Anglo-American definition.

3 Principle

The FLC is intended to represent the almost intrinsic limit of a material in deformation assuming a proportional

strain path. To determine the FLC accurately, it is necessary to have a nearly frictionless state in the zone of

evaluation.

A deterministic grid of precise dimensions or a stochastic pattern is applied to the flat and undeformed surface

of a blank. This blank is then deformed using either the Nakajima or the Marciniak procedure until failure, at

which point the test is stopped.

The measurement should be performed using a “position-dependent” method (see 5.2).

NOTE A “time-dependent” method is under development.

The deformation (strain) across the deformed test piece is determined and the measured strains are

processed in such way that the necked or failed area is eliminated from the results. The maximum strain that

can be imposed on the material without failing is then determined through interpolation. This maximum of the

interpolated curve is defined as the forming limit.
2 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)

The forming limits are determined for several strain paths (different ratios between ε and ε ). The determined

1 2

strain paths range from uniaxial tension to biaxial tension (stretch drawing). The collection of the individual

forming limits in different strain states is plotted as the forming-limit curve. The curve is expressed as a

function of the two true strains ε and ε on the sheet surface and plotted in a diagram, the forming-limit

1 2

diagram. The minor true strains ε are plotted on the X-axis and the major principal true strains ε on the

2 1
Y-axis (see Figure 1).

Standard conversion formulae permit the calculation of major (ε ) and minor true strains (ε ). In the following,

1 2

the word strain implies the true strain, which is also called logarithmic strain.

Key
X minor true strain, ε
Y major true strain, ε
F FLC
1 uniaxial tension, ε = −[r/(r + 1)]ε
2 1
2 intermediate tensile strain
3 plane strain
4 intermediate stretching strain state
5 intermediate stretching strain state
6 equi-biaxial tension (= stretching strain state) ε = ε
2 1
Figure 1 — Illustration of six different strain paths
4 Test pieces and equipment
4.1 Test pieces
4.1.1 Thickness of test pieces

This procedure is intended for flat, metallic sheets with thickness between 0,3 mm and 4 mm.

4.1.2 Test piece geometry
The following geometries are recommended.

Waisted blanks with a central, parallel shaft longer than 25 % of the punch diameter (for a 100 mm punch:

preferable shaft length 25 mm to 50 mm; fillet radius 20 mm to 30 mm) (see Figure 2).

© ISO 2008 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
Key
1 shaft length
2 remaining blank width
3 fillet radius = R = 20 mm to 30 mm

Figure 2 — Waisted test piece geometry with parallel shaft length (dog bone shape)

For ε > 0, blanks with semi-circular cut-outs with different radii are possible.

For steel (mainly soft steel grades), rectangular strips with different widths are sufficient if test pieces do not

fail at the die radius, otherwise use the test piece geometry as described above.

With outer circular shape of the blanks, a more uniform distribution of the experimental forming-limit points is

attainable than when rectangular strips are used.
4.1.3 Test piece preparation in test area

Milling or spark-erosion or other methods that do not cause cracks, work hardening or microstructure changes

can be used ensuring that fracture never initiates from the edges of test pieces.

4.1.4 Number of different test piece geometries

At least five geometries for the description of a complete FLC are necessary. (A uniform allocation of the FLC

from uniaxial to equi-biaxial tension is recommended.)

If the description of a complete FLC is not necessary, then a lower number of geometries is allowed but this

shall be mentioned in the test report.
4.1.5 Number of tests for each geometry
As many test pieces as are necessary to achieve at least three valid samples.
4 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
4.2 Application of grid
4.2.1 Type of grid

The recommended grid size is approximately one times the material thickness (grid size is related to the

material thickness due to necking width), a maximum grid size of 2,5 times the material thickness is allowed

and the largest grid dimension allowed for a 100 mm punch is 2,54 mm (0,1 in). In general, grid sizes of 1 mm

or 2 mm are used. Small grid sizes are often limited because of their lack of accuracy (if the undeformed grid

is not measured before beginning of test).

For a stochastic pattern, the “virtual” grid size should correspond to the recommended grid size. A smaller

“virtual” grid size may be used.
4.2.2 Grid application

Deterministic grids (e.g. squares, circles, dots) should have a rich contrast and have to be applied without any

notch effect and/or change in microstructure. Some common application techniques are electrochemical,

photochemical, offset print and grid transfer.

Stochastic (speckle) patterns can be applied by spraying paint onto the test piece surfaces. Paint adherence

to the surface should be checked after deformation. It is possible to spray a thin, matt, white base layer to

reduce back reflections from the test piece surfaces. Following this, a cloud of randomly distributed black

spots can be sprayed (e.g. black spray paint or graphite).
4.2.3 Accuracy of the undeformed grid

To achieve the required system accuracy of 2 %, the initial grid accuracy should be better than 1 % based on

one times the standard deviation (1σ). This is only required for systems where the undeformed condition is not

considered for evaluation.
4.3 Test equipment
4.3.1 General
The following parameters are valid for both Nakajima and Marciniak tests.
Punch velocity: (1,5 ± 0,5) mm/s

Prevention of material’s draw-in: Draw-in shall be prevented as much as possible to ensure nearly linear

strain paths. Possible measures are: using draw beads, suitable blank
holder forces, serrated or knurled tools (providing that the two last
methods do not involve risk of strain localization or fracture).
Blank holder force, in kN: Draw-in shall be prevented as much as possible.
Test temperature: (23 ± 5) °C

Test direction: For a given FLC, the main direction of all test pieces shall be the direction

of lowest limit strain e or e and same relative to the rolling direction,
1 2
see Figure 3.
Aluminium: Longitudinal (shaft parallel to rolling direction).
Steel: Transverse (shaft perpendicular to rolling direction); exceptional cases
are allowed, but have to be reported.

In the case that the preferred failure direction is not known, it should be checked using a biaxial strain test or

any other suitable method
© ISO 2008 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
a) Steel b) Aluminium
Rolling direction (RD).
Figure 3 — Shaft orientation with respect to the rolling direction (RD)

Surface roughness of punch: The contacting area of the punch surface should be polished.

Die material and hardness: Hardened steel.
Blank holder shape: Full circular blank holder, see Figure 4.
Key
D cut-out width, equal to punch diameter
1 serrated blank holder with cut-out
2 blank
3 punch

NOTE To come closer to ideal linear strain paths and to reach a more uniform distribution of true strain values, a

circular blank holder with a cut-out might be useful (recommended width of cut-out = punch diameter).

Figure 4 — Blank holder with cut-out
Test stop criterion: Crack occurrence.
Crack detection: Visual or force drop.
4.3.2 Strain measurement
Total system accuracy:

The total accuracy of the measurement system should be better than 2 % based on one times the

standard deviation (1σ) (accuracy depends on grid accuracy/resolution, camera resolution, measuring

field, calculation algorithm...).
6 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
Accuracy of the undeformed grid:

Initial grid accuracy should be better than 1 % based on one times the standard deviation (1 σ) (only

required for systems where the undeformed condition is not used in evaluation).
Measurement instrument:

Any convenient grid-measuring device is accepted; the uncertainty of the measurement device shall be

less than 1 % of the measured length. Cameras and software allowing total measuring accuracy better

than 2 % based on one times the standard deviation (1 σ) are recommended.
Strain measurement:

Strain measurement can be performed either by measurement of only the final grid dimension, where the

precision of the initial grid is known (< 1 %), or by comparison of the final grid dimension relative to the

initial one, or using an incremental method, which refers to the initial grid size for the strain calculation.

4.3.3 Nakajima test
4.3.3.1 General
The Nakajima forming method uses a hemispherical punch, see Figure 5.
Dimensions in millimetres
Key
1 lubrication layer

Figure 5 — Illustration of the cross section of the tool used for Nakajima testing

4.3.3.2 Tool
Punch diameter: (100 ± 2) mm

Die diameter: Preferably 105 mm and W punch diameter plus 2,5 times the material thickness

Die radius: Preferably 8 mm with a minimum of either 5 mm or 2 times the material thickness,

whichever is the greater value.
© ISO 2008 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
4.3.3.3 Test conditions
Type of lubricant:

The tribo-system should be adjusted so that fracture occurs within a distance less than 15 % of the punch

diameter away from the apex of the dome. The test is only valid in this case. With an optimal tribo-system,

it is possible to induce fracturing very near to the apex of the dome. In this case, the problem of

pronounced double necking symmetrical to the apex of the dome (where afterwards one of the two

necked zones is fractured) is drastically reduced. The strong double peaks in the strain profile cross

section are reduced. This makes automatic evaluation of ε - ε pairs more accurate. The tribo-system

1 2
may not be changed during the measurement of one specific FLC.
Recommended lubricant systems are:

a) for low punch forces (thinner sheets or materials with relative low tensile strength, e.g. for Al-sheets

< 2 mm):
1) oil or grease (e.g. lanolin);
2) circular blanks of PE or PTFE foil (e.g. 0,05 mm thick);
3) oil or grease.

b) for high punch forces (thicker sheets or materials with higher tensile strength):

1) simple:
as a) but with soft PVC instead of PTFE.
2) complex:
i) oil or grease (e.g. lanolin);
ii) circular blanks of PE or PTFE foil (0,05 mm to 0,1 mm thick);
iii) oil or grease;
iv) soft PVC sheet (3 mm thick);
v) oil or grease;
vi) circular blanks of PE or PTFE foil (0,05 mm to 0,1 mm thick );
vii) oil or grease.
Layers i and vii are optional.

With these two lubrication systems, most of the tests meet the condition of a fracture on the top of the dome.

From previous testing experience on different material types, no general tribo-system (suitable for all materials

and all thickness ranges) could be recommended. The most difficult conditions are encountered during the

testing of high strength materials of large thickness. Alternative lubrication systems can be used based on

personal practice and experience. In such cases, it is recommended that the lubrication systems be tested in

advance during hemispherical punch stretching. The tribo-system providing the largest limiting dome height,

and meeting the condition of a fracture on the top of the dome, is considered to be the most suitable.

The diameter of the foil blank should be smaller than the punch diameter to prevent the foil wrinkling.

8 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)
4.3.4 Marciniak test
4.3.4.1 General
The Marciniak forming method uses a flat punch, see Figure 6.
Dimensions in millimetres

Figure 6 — Illustration of the cross section of the tool used for Marciniak testing

4.3.4.2 Tool
Punch diameter: Flat punch of diameter (100 ± 25) mm
Punch nose radius: Suggested 10 % of punch diameter
Die diameter: Suggested 120 % of punch diameter
Die radius: Between 10 % and 20 % of punch diameter
4.3.4.3 Carrier blanks

In order to prevent contact between the test piece and the plane surface of the punch, it is necessary to use

carrier blanks. This ensures fracture occurs in the correct position and ensures a homogeneous strain

distribution.

Carrier blanks should be cut out of a material at least as ductile as the material being tested. Rupture of the

carrier blank should never occur before the fracture of the sheet material being studied.

The minimum thickness of the carrier blank shall be around 0,8 times the thickness of the blank tested; one or

more carrier blanks can be used.

The carrier blank size should be equal to the tested specimen or to the size of the blank used for the biaxial

strain path (facilitating the manufacture and storage of carrier blanks).

The carrier blank shall have a central hole of diameter D (normally 32 mm to 34 mm) that will be centred

relative to the punch. This hole shall have an edge quality sufficient to avoid premature cracking. The final

diameter of the hole at the time of test piece rupture shall remain smaller than the diameter of the plane zone

of the punch. If necessary, the carrier blank may be cut in two parts (perpendicular to strain direction).

© ISO 2008 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)

It is useful to have a higher surface roughness of the carrier blank towards the specimen’s surface (e.g. sand

blasting) to enhance the frictional force between the carrier blank and the test piece.

4.3.4.4 Test conditions

Lubrication is not permitted between the carrier blank and specimen, but it is often necessary between the

punch and the carrier blank.

Validity of test: The rupture shall start in the plane zone above the hole of the carrier blank.

4.3.5 Measuring instrument

Camera and software allowing total measuring accuracy better than 1 % based on one times the standard

deviation (1σ).
5 Analysis of strain profile and measurement of ε - ε pairs
1 2
5.1 General introduction

The measurement using camera(s) can be done in various ways using different analysis methods (AM) by

evaluation of cross-sectional data.
AM1 — Evaluation of the cracked sample (offline)

Analyse an image set just after the deformation but not directly on the forming machine.

AM2 — Evaluation of the cracked sample with grid calibrated from starting dimensions (offline)

Analyse an image set before and just after the deformation but not directly on the forming machine.

AM3 — Evaluation of the situation directly before the crack will happen (online)

With the camera(s) fixed directly on the forming machine, record the starting image and the image

sequence during the last steps of deformation before failure. This is used for position-dependent

measurement online. Define the cross-section positions perpendicular to the crack on the image with

fracture and then transferring it back to the last image before the crack becomes visible, in order to

get the cross section for sorting ε - ε values without crack opening.
1 2

These three cases use the concept of sorting ε - ε values from sections approximately perpendicular to the

1 2
crack and are described in 5.2.

The evaluation of the time-dependent method has been carried out and may be added during the next revision

of this part of ISO 12004.
5.2 Evaluation using cross sections (position-dependent measurement)
5.2.1 General

The basic concept of this method is the analysis of the measured strain distribution along predefined cross

sections. By removing the strain points in the necked area, the strain distribution just before the onset of

necking is reconstructed in this region by curve fitting of the remaining part of the strain distribution on both

sides of the neck. The following steps can be identified:
⎯ defining the relevant sections containing the neck (described in 5.2.2);

⎯ marking of the neck region by an objective mathematical criterion; in this way the inner limits of the curve

fit window are defined (described in 5.2.3);
10 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 12004-2:2008(E)

⎯ defining outer limits in order to obtain an optimal width of the fit window, that enables the best curve

approximation relevant for both sides of the neck. In the next subsections, these steps are described in

detail (described in 5.2.4).

NOTE For those who are not so familiar with the mathematics involved in the last two steps (5.2.3 and 5.2.4), the

outcome of the procedure is represented in Figure 8 under 5.2.3.

Some materials show inhomogeneous deformation leading to multiple peaks not caused by friction. In these

cases the cross-section method cannot be used automatically. In Annex G, some critical cross-sectional data

are presented.
Other methods (automatic or manual) can be used if the measurement accuracy is
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12004-2
Première édition
2008-10-15
Matériaux métalliques — Tôles et
bandes — Détermination des courbes
limites de formage —
Partie 2:
Détermination des courbes limites de
formage en laboratoire
Metallic materials — Sheet and strip — Determination of forming-limit
curves —
Part 2: Determination of forming-limit curves in the laboratory
Numéro de référence
ISO 12004-2:2008(F)
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
PDF – Exonération de responsabilité

Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier

peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence

autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées

acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute

responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.

Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info

du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir

l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,

veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2008

Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous

quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit

de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2 Symboles et termes abrégés ............................................................................................................... 1

3 Principe.................................................................................................................................................. 2

4 Éprouvettes et équipement.................................................................................................................. 3

5 Analyse du profil de déformation et détermination des paires ε − ε ......................................... 10

1 2

6 Documentation.................................................................................................................................... 15

7 Rapport d'essai ................................................................................................................................... 16

Annexe A (normative) Dérivée seconde et dérivée seconde «filtrée»........................................................ 17

Annexe B (normative) Calcul de la largeur de la fenêtre de fit.................................................................... 18

Annexe C (normative) Évaluation de la parabole inverse de meilleur fit sur la «courbe en cloche»...... 19

Annexe D (normative) Application/Mesure de la grille — Évaluation à la loupe ou au microscope ....... 21

Annexe E (normative) Tableaux de données expérimentales pour la validation du programme de

calcul.................................................................................................................................................... 22

Annexe F (normative) Représentation et description mathématique de la CLF........................................ 23

Annexe G (normative) Exemples de données relatives à des sections critiques ..................................... 24

Annexe H (normative) Logigramme relatif au passage de la distribution des déformations

mesurées aux valeurs de la CLF ....................................................................................................... 25

Bibliographie .................................................................................................................................................... 27

© ISO 2008 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 12004-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,

sous-comité SC 2, Essais de ductilité.

Cette première édition de l'ISO 12004-2, conjointement avec l'ISO 12004-1, annule et remplace

l'ISO 12004:1997, dont elle constitue une révision technique.

L'ISO 12004 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques — Tôles

et bandes — Détermination des courbes limites de formage:

⎯ Partie 1: Mesurage et application des diagrammes limites de formage dans les ateliers d'emboutissage

⎯ Partie 2: Détermination des courbes limites de formage en laboratoire
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
Introduction

Un diagramme limite de formage (DLF) est un diagramme contenant les points de mesure pour les

déformations majeure/mineure sur une pièce formée.

Un DLF permet de faire la distinction entre points bons et points en striction ou correspondant à une rupture.

La frontière entre points bons et points correspondant à une rupture est définie par la courbe limite de

formage (CLF).

Pour déterminer la limite de formage de matériaux, deux voies différentes sont possibles:

1) Une analyse des déformations d'éléments emboutis en atelier et rompus pour déterminer des CLF

dépendant de l'élément et du processus:

Dans les ateliers d'emboutissage, les chemins de déformation pour obtenir ces points ne sont

généralement pas connus. Une telle CLF dépend du matériau, de l'élément et des conditions de

formage choisies. Cette méthode est décrite dans l'ISO 12004-1.
2) Détermination des CLF dans des conditions de laboratoire bien définies:

Pour évaluer la formabilité, une CLF unique pour le matériau donné est nécessaire. La détermination

de la CLF doit être spécifique et il est nécessaire d'utiliser des chemins de déformation linéaires

différents. Il convient d'utiliser cette méthode pour la caractérisation du matériau comme cela est

décrit dans la présente partie de l'ISO 12004.

Pour la présente partie de l'ISO 12004 (concernant la détermination des courbes limites de formage au

laboratoire), les conditions suivantes sont également valables.

⎯ Les courbes limites de formage (CLF) sont déterminées pour des matériaux spécifiques afin de définir le

niveau auquel ils peuvent être déformés par emboutissage, par rétreint ou par expansion ou toute

combinaison d'emboutissage et de rétreint ou d'expansion. Cette capacité est limitée lorsqu'une rupture

ou une striction localisée se produit. De nombreuses méthodes existent pour déterminer la limite de

formage d'un matériau, toutefois il convient de noter que les résultats obtenus au moyen de différentes

méthodes ne peuvent pas être utilisés à des fins de comparaison.

⎯ La CLF caractérise la limite de déformation d'un matériau dans l'état obtenu après un traitement thermo-

mécanique donné et pour l'épaisseur analysée. Pour porter un jugement sur sa formabilité, une

connaissance supplémentaire des caractéristiques mécaniques et de l'histoire du matériau avant l'essai

de CLF est importante.

Pour comparer la formabilité de différents matériaux, il est important non seulement de porter un jugement sur

la CLF mais également sur les paramètres suivants:
a) caractéristiques mécaniques au moins dans la direction principale;

b) allongement proportionnel en pourcent à la force maximale, conformément à l'ISO 6892-1;

c) coefficient r pour une gamme donnée de déformations, conformément à l'ISO 10113;

d) coefficient n pour une gamme donnée de déformations, conformément à l'ISO 10275.

© ISO 2008 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 12004-2:2008(F)
Matériaux métalliques — Tôles et bandes — Détermination des
courbes limites de formage —
Partie 2:
Détermination des courbes limites de formage en laboratoire
1 Domaine d'application

La présente partie de l'ISO 12004 spécifie les conditions d'essai à utiliser pour la construction d'une courbe

limite de formage (CLF) à la température ambiante et au moyen de chemins linéaires de déformation.

Le matériau considéré est plat, métallique et d'épaisseur comprise entre 0,3 mm et 4 mm.

NOTE La limitation en épaisseur à 4 mm est proposée, donnant un rapport maximal admissible épaisseur/diamètre

du poinçon.
Pour les tôles d'acier, une épaisseur maximale de 2,5 mm est recommandée.
2 Symboles et termes abrégés

Pour les besoins du présent document, les symboles et termes abrégés donnés dans le Tableau 1

s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles et termes abrégés
Symbole Anglais Français Allemand Unité
e Engineering strain Déformation conventionnelle Technische Dehnung %
Wahre Dehnung
True strain Déformation vraie
ε (Umformgrad, —
(logarithmic strain) (déformation logarithmique)
Formänderung)
Major true strain Déformation majeure vraie Grössere Formänderung —
Minor true strain Déformation mineure vraie Kleinere Formänderung —
True thickness strain Déformation vraie en épaisseur Dickenformänderung —
σ Standard deviation Écart-type Standardabweichung —
D Punch diameter Diamètre du poinçon Stempeldurchmesser mm
Lochdurchmesser des
Carrier blank hole diameter Diamètre du trou du contre-flan mm
Trägerblechs
X(0), X(1)
X-position Position en X X-Position mm
X(m), ..., X(n)
Best-fit parabola Parabole de meilleur fit Best-Fit-Parabel —
f(x) = ax + bx + c
© ISO 2008 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
Tableau 1 (suite)
Symbole Anglais Français Allemand Unité
f(x) =

Best-fit inverse parabola Parabole inverse de meilleur fit Inverse Best-Fit-Parabel —

1/(ax + bx + c)
S(0), S(1)...S(5) Section Section Schnitt —
n Number of X-positions Nombre de points en X Nummer der X-Positionen —
Section number of the Numéro de la section Nummer des Schnittes
m —
failure position correspondant à la rupture zum Riss

w Width of the fit window Largeur de la fenêtre de fit Breite des Fit-Fensters mm

Initial sheet thickness Épaisseur initiale de la tôle Ausgangsblechdicke mm

r Plastic strain ratio Coefficient d'anisotropie plastique Senkrechte Anisotropie —

Le Tableau 2 donne une comparaison des symboles utilisés dans différents pays.
Tableau 2 — Comparaison des symboles utilisés dans différents pays
Anglais Français Allemand Symbole Symbole anglo- Format Unité
allemand américain
Déformation Technische
Engineering strain ε — %
conventionnelle Dehnung
Déformation vraie Wahre Dehnung
True strain
(Déformation (Umformgrad, ϕ ε Décimal —
(logarithmic strain)
logarithmique) Formänderung)
ε = ln(1 + e) ε = ln(1 + e) ϕ = ln(1 + ε) — — — —

Le symbole utilisé pour la déformation dans les pays parlant l'anglais est «ε »; dans les pays parlant

l'allemand, le symbole «ϕ » est utilisé pour la déformation vraie.

Dans les pays parlant allemand, le symbole «ε» est utilisé pour définir les allongements.

La notation pour les déformations vraies utilisée dans ce texte est «ε », suivant en cela la définition

anglo-américaine.
3 Principe

La CLF est destinée à représenter la limite pratiquement intrinsèque d'un matériau en déformation, en

supposant un chemin de déformation proportionnelle. Pour déterminer la CLF avec exactitude, il est

nécessaire de se trouver dans un état quasiment sans frottement dans la zone d'évaluation.

Une grille déterministe de dimensions précises ou un motif stochastique est appliqué à la surface plane et non

déformée d'un flan. Ce flan est alors déformé en appliquant la procédure Nakajima ou la procédure Marciniak

jusqu'à la rupture, moment auquel l'essai est arrêté.

Il convient que la mesure soit réalisée au moyen d'une méthode «dépendant de la position» (voir 5.2).

NOTE Une méthode «dépendant du temps» est en cours de développement.
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)

La déformation de l'éprouvette déformée est déterminée et les déformations mesurées sont exploitées de telle

manière que la zone avec striction ou rupture soit éliminée des résultats. La déformation maximale qui peut

être imposée sur le matériau sans rupture est alors déterminée par interpolation. Ce maximum de la courbe

interpolée est défini comme la limite de formage.

Les limites de formage sont déterminées pour plusieurs chemins de déformation (rapports entre ε et ε

1 2

différents). Les chemins de déformation déterminés vont de la traction uniaxiale à l'expansion biaxiale

(emboutissage en expansion). La courbe reliant les limites de formage pour différents états de déformation

donne la courbe limite de formage. La courbe est présentée en fonction des deux déformations vraies, ε et ε ,

1 2

dans le plan de la tôle et est tracée sur un diagramme, le diagramme limite de formage. Les déformations

mineures vraies, ε , sont portées sur l'axe des X et les déformations majeures vraies, ε , sont portées sur

2 1
l'axe des Y (voir Figure 1).

Des formules courantes de conversion permettent le calcul des déformations majeures vraies (ε ) et des

déformations mineures vraies (ε ). Dans ce qui suit, le mot déformation implique la déformation vraie qui est

également appelée déformation logarithmique.
Légende
X déformation mineure vraie, ε
Y déformation majeure vraie, ε
F CLF
1 traction uniaxiale, ε = −[r/(r +1)]ε
2 1
2 déformation en traction intermédiaire
3 déformation plane
4 état intermédiaire de déformation en expansion
5 état intermédiaire de déformation en expansion
6 expansion biaxiale équilibrée (= état de déformation en expansion) ε = ε
2 1
Figure 1 — Illustration de six chemins de déformation différents
4 Éprouvettes et équipement
4.1 Éprouvettes
4.1.1 Épaisseur des éprouvettes

Ce mode opératoire concerne les tôles métalliques planes d'épaisseur comprise entre 0,3 mm et 4 mm.

© ISO 2008 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
4.1.2 Géométrie des éprouvettes
Les géométries suivantes sont recommandées:

flans échancrés avec une partie centrale calibrée de longueur supérieure à 25 % du diamètre du poinçon

(pour un poinçon de 100 mm: longueur de la partie centrale égale de préférence à 25 mm à 50 mm, rayon de

raccordement 20 mm à 30 mm) (voir Figure 2).
Légende
1 longueur de la partie centrale
2 largeur de flan restante
3 rayon de raccordement = R = 20 mm à 30 mm

Figure 2 — Géométrie de l'éprouvette échancrée avec partie centrale calibrée (forme en os de chien)

Pour ε > 0, des flans avec découpes semi-circulaires avec différents rayons sont possibles.

Pour l'acier (principalement nuances d'acier doux), des bandes rectangulaires de différentes largeurs sont

suffisantes si les éprouvettes n'atteignent pas la rupture pour le rayon de matrice, sinon utiliser la géométrie

d'éprouvette décrite ci-avant.

On peut obtenir, avec une forme extérieure de flan circulaire, une répartition des points expérimentaux de

limite de formage, plus uniforme que celle obtenue avec des bandes rectangulaires.

4.1.3 Préparation de l'éprouvette dans la zone d'essai

Le fraisage, l'électroérosion ou d'autres méthodes qui ne causent pas de fissures, d'écrouissage ou de

modification de la microstructure peuvent être utilisés et permettent d'assurer que la rupture ne s'amorce

jamais à partir des bords des éprouvettes.
4.1.4 Nombre de géométries différentes d'éprouvette

Au moins cinq géométries pour la description d'une CLF complète sont nécessaires. (Une répartition uniforme

de la traction uniaxiale à l'expansion biaxiale est recherchée pour la CLF.)

Si la description d'une CLF complète n'est pas nécessaire, alors un nombre plus faible de géométries est

admis mais cela doit être mentionné dans le rapport d'essai.
4.1.5 Nombre d'essais pour chaque géométrie

Autant d'éprouvettes qu'il est nécessaire pour obtenir au moins trois échantillons valables.

4 © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
4.2 Application de la grille
4.2.1 Type de grille

La taille recommandée de la grille est approximativement une fois l'épaisseur du matériau (la taille de la grille

est reliée à l'épaisseur du matériau du fait de la largeur de la striction), une taille maximale de grille de 2,5 fois

l'épaisseur du matériau est admise et la plus grande dimension de grille autorisée pour un poinçon de

100 mm est 2,54 mm (0,1 in). En général, des grilles de dimensions 1 mm ou 2 mm sont utilisées. L'utilisation

de grilles de petite taille est souvent limitée du fait de leur manque d'exactitude (si la grille non déformée n'est

pas mesurée avant le début de l'essai).

Pour un motif stochastique, il convient que la taille de grille «virtuelle» corresponde à la taille recommandée

de grille. Une taille plus petite de grille «virtuelle» peut être utilisée.
4.2.2 Application de la grille

Il convient que les grilles déterministes (par exemple carrés, cercles, points) présentent un bon contraste et

soient appliquées sans aucun effet d'entaille et/ou modification de la microstructure. Des techniques

courantes d'application sont les méthodes électrochimique ou photochimique, l'impression offset et le transfert

de grille.

Les motifs stochastiques (speckle) peuvent être appliqués par pulvérisation de peinture sur les surfaces des

éprouvettes. Il convient de vérifier l'adhérence de la peinture sur la surface après déformation. Il est possible

de pulvériser une fine couche de base blanc mat pour réduire les réflexions à la surface de l'éprouvette. À la

suite de cela, un nuage de points noirs répartis aléatoirement peut être pulvérisé (par exemple peinture noire

en spray ou graphite).
4.2.3 Exactitude de la grille non déformée

Pour obtenir l'exactitude requise de 2 % pour le système, il convient que l'exactitude initiale de la grille soit

meilleure que 1 % sur la base d'une fois l'écart-type (1σ). Cela est seulement requis pour les systèmes où

l'état sans déformation n'est pas considéré pour l'évaluation.
4.3 Équipement d'essai
4.3.1 Généralités

Les paramètres suivants sont valables pour les essais Nakajima et les essais Marciniak.

Vitesse du poinçon: (1,5 ± 0,5) mm/s

Prévention de l'avalement du matériau: On doit autant que possible prévenir l'avalement pour assurer des

chemins de déformation pratiquement linéaires. Des mesures
possibles sont: l'emploi de joncs de freinage, de forces suffisantes
pour maintenir le flan, des outils dentelés ou moletés (pour autant
que les deux dernières méthodes n'entraînent pas de risque de
déformation localisée ou de rupture).

Force de maintien du flan, en kN: On doit autant que possible prévenir l'avalement.

Température d'essai: (23 ± 5) °C
Direction d'essai: Pour une CLF donnée, la direction principale de toutes les
éprouvettes doit être la déformation limite la plus faible e ou e et
1 2
être la même par rapport à la direction de laminage (voir Figure 3).
Aluminium: Longitudinale (partie centrale parallèle à la direction de laminage).
Acier: Transversale (partie centrale perpendiculaire à la direction de
laminage); des cas exceptionnels sont admis, mais doivent être
mentionnés dans le rapport d'essai.
© ISO 2008 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)

Dans le cas où la direction préférentielle de rupture n'est pas connue, il convient de la vérifier au moyen d'un

essai de déformation biaxiale ou de toute autre méthode adaptée.
a) Acier b) Aluminium
Direction de laminage (DL)

Figure 3 — Orientation de la partie centrale par rapport à la direction de laminage (DL)

Rugosité de surface du poinçon: Il convient que la zone de contact à la surface du poinçon soit polie.

Matériau et dureté de la matrice: Acier durci.
Forme du presse-flan: Presse-flan circulaire complet, voir Figure 4.
Légende
D largeur découpée, égale au diamètre du poinçon
1 presse-flan dentelé avec découpe
2 flan
3 poinçon

NOTE Pour se rapprocher des chemins linéaires idéaux de déformation et pour atteindre une répartition plus

uniforme des valeurs de déformation vraie, un presse-flan circulaire avec une découpe peut être utile (largeur

recommandée de la découpe = diamètre du poinçon).
Figure 4 — Presse-flan avec découpe
Critère d'arrêt d'essai: Apparition d'une fissure.
Détection de fissure: Visuelle ou chute de la force.
6 © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
4.3.2 Mesurage des déformations
Exactitude totale du système:

Il convient que l'exactitude totale du système de mesure soit meilleure que 2 % sur la base d'une fois

l'écart-type (1σ) (l'exactitude dépend de l'exactitude/la résolution de la grille, de la résolution de la caméra,

du champ de mesure, de l'algorithme de calcul, etc.).
Exactitude de la grille non déformée:

Il convient que l'exactitude initiale de la grille soit meilleure que 1 % sur la base d'une fois l'écart-type (1σ)

(seulement requis pour les systèmes où l'état sans déformation n'est pas utilisé dans l'évaluation).

Instrument de mesure:

Tout dispositif adapté de mesure de la grille est accepté; l'incertitude du dispositif de mesure doit être

inférieure à 1 % de la longueur mesurée. Les caméras et logiciels permettant une exactitude totale de

mesure meilleure que 2 % sur la base d'une fois l'écart-type (1 σ) sont recommandés.

Mesurage de la déformation:

Le mesurage de la déformation peut être réalisé par le mesurage de la seule dimension finale de la grille,

lorsque la précision de la grille initiale est connue (<1 %), ou par comparaison de la dimension finale de la

grille à sa dimension initiale, ou au moyen d'une méthode incrémentale, qui se réfère à la taille initiale de

la grille pour le calcul des déformations.
4.3.3 Essai Nakajima
4.3.3.1 Généralités

La méthode de formage pour l'essai Nakajima utilise un poinçon hémisphérique; voir Figure 5.

Dimensions en millimètres
Légende
1 couche de lubrification

Figure 5 — Illustration de la section transversale de l'outil utilisé pour les essais Nakajima

© ISO 2008 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)
4.3.3.2 Outil
Diamètre du poinçon en mm: (100 ± 2) mm.

Diamètre de la matrice: De préférence 105 mm et W au diamètre du poinçon + 2,5 fois l'épaisseur

du matériau.

Rayon de la matrice: De préférence 8 mm avec un minimum égal à la plus grande valeur entre

5 mm et 2 fois l'épaisseur du matériau.
4.3.3.3 Conditions d'essai
Type de lubrifiant:

Il convient que le tribo-système soit ajusté de façon que la rupture se produise à une distance du sommet

du dôme, inférieure à 15 % du diamètre du poinçon. L'essai est valable seulement dans ce cas. Avec un

tribo-système optimal, il est possible d'obtenir l'amorce de la rupture tout près du sommet du dôme. Dans

ce cas, le problème de double striction prononcée, symétriquement par rapport au sommet du dôme

(pour lequel ensuite une des deux zones avec striction se rompt), est largement réduit. Les doubles pics

marqués dans le profil de déformation sont réduits. Cela rend l'évaluation automatique des paires ε − ε

1 2

plus précise. Le tribo-système peut ne pas être modifié pendant la mesure d'une CLF spécifique.

Les systèmes recommandés de lubrifiant sont:

a) pour de faibles forces sur le poinçon (tôles minces ou matériaux de résistance à la traction relativement

faible. Par exemple pour tôles d'Al < 2 mm):
1) huile ou graisse (par exemple lanoline);
2) flans circulaires de film de PE ou PTFE (par exemple d'épaisseur 0,05 mm);
3) huile ou graisse.

b) pour des forces élevées sur le poinçon (tôles plus épaisses ou matériaux de résistance à la traction plus

élevée):
1) simple:
comme en a) mais avec du PVC mou au lieu de PTFE.
2) complexe:
i) huile ou graisse (par exemple lanoline);
ii) flans circulaires de film de PE ou PTFE (0,05 mm à 0,1 mm d'épaisseur);
iii) huile ou graisse;
iv) plaque de PVC mou (d'épaisseur 3 mm);
v) huile ou graisse;
vi) flans circulaires de film de PE ou PTFE (0,05 mm à 0,1 mm d'épaisseur);
vii) huile ou graisse.
Les couches i et vii sont facultatives.
8 © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)

Avec ces deux systèmes de lubrification, la plupart des essais remplissent la condition de rupture au sommet

du dôme. À partir de l'expérience d'essais antérieurs sur différents types de matériau, aucun tribo-système

général (convenant pour tous les matériaux et toutes les épaisseurs) ne peut être conseillé. Les conditions les

plus difficiles sont rencontrées lors des essais sur des matériaux à haute résistance de grande épaisseur. Des

alternatives de systèmes de lubrification peuvent être utilisées sur la base de pratiques et d'expérience

personnelles. Dans de tels cas, il est recommandé d'essayer les systèmes de lubrification à l'avance pendant

un rétreint ou une expansion avec un poinçon hémisphérique. Le tribo-système donnant la plus grande

hauteur de dôme limite et remplissant la condition de rupture au sommet du dôme est considéré comme le

plus approprié.

Il convient que le diamètre du flan de film soit inférieur au diamètre du poinçon pour prévenir le plissage du

film.
4.3.4 Essai Marciniak
4.3.4.1 Généralités

La méthode de formage pour l'essai Marciniak utilise un poinçon plat; voir Figure 6.

Dimensions en millimètres

Figure 6 — Illustration de la section transversale de l'outil utilisé pour les essais Marciniak

4.3.4.2 Outil
Diamètre du poinçon en mm: Poinçon plat de diamètre (100 ± 25) mm.
Rayon du nez de poinçon: Il est suggéré de prendre 10 % du diamètre du poinçon.
Diamètre de la matrice: Il est suggéré de prendre 120 % du diamètre du poinçon.
Rayon de la matrice: Entre 10 % et 20 % du diamètre du poinçon.
4.3.4.3 Contre-flans

De manière à prévenir le contact entre l'éprouvette et la surface plane du poinçon, il est nécessaire d'utiliser

des contre-flans. Cela permet d'assurer que la rupture se produise dans la position correcte et une répartition

homogène de la déformation.
© ISO 2008 – Tous droits réservés 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 12004-2:2008(F)

Il convient que les contre-flans soient découpés dans un matériau au moins aussi ductile que le matériau

essayé. Il convient que la rupture du contre-flan ne se produise jamais avant la rupture de la tôle du matériau

en cours d'étude.

L'épaisseur minimale du contre-flan doit être environ égale à 0,8 fois l'épaisseur du flan soumis à l'essai, un

ou plusieurs contre-flans peuvent être utilisés.

Il convient que la taille du contre-flan soit égale à celle de l'éprouvette soumise à l'essai ou à la taille du flan

utilisé pour le chemin de déformation biaxiale (ce qui facilite la fabrication et le stockage des contre-flans).

Le contre-flan doit présenter un trou central de diamètre D (normalement de 32 mm à 34 mm) qui sera

centré par rapport au poinçon. Ce trou doit présenter une qualité de bord suffisante pour éviter une fissuration

prématurée. Le diamètre final du trou au moment de la rupture de l'éprouvette do
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.