包辛格效应及其和金属回弹的关系

Bauschinger是个德国人，它发现了这种金属力学现象，所以这种效应被称为Bauschinger effect，翻译为包申格或者包辛格，无所谓了，本来就是谐音，所以，本文进行混用，主打一个随心所欲不逾矩。

在我们研究板料成形过程中，常常会遇到一个有趣的现象——包申格效应。今天，我们就来详细探讨一下这个效应的定义、原理、测量与表征，以及它对板料回弹的影响，还会介绍一些减小包辛格效应和提高板料回弹的方法。

一、包辛格效应的定义与原理

包辛格效应（Bauschinger effect）是指在金属冷加工时，由于金属中的晶粒会发生塑性变形，导致晶粒的形状和大小发生改变，从而影响了金属的力学性能。

具体来说，包申格效应主要体现在两个方面：

在冷加工过程中，晶粒会发生拉伸和扭曲，从而改变了晶粒的形状和大小。这种变化会导致金属的强度和韧性发生变化，从而影响了金属的力学性能。一般来说，晶粒的尺寸越小，金属的强度和韧性就越高。

在金属加工完成后，由于晶粒的形状和大小发生了变化，金属会出现回弹现象。这种回弹现象会影响金属的尺寸精度和形状精度，从而影响了金属的质量。

二、包申格效应的测量与表征

包申格效应的测量通常采用硬度测试、拉伸测试等方法。通过对材料进行不同方向的加载和去载，可以得到材料的应力-应变曲线，进而分析包申格效应的大小。

上图为σ和ε分别表示应力和应变。具有强化性质的材料受拉且拉应力超过屈服极限（A点）后，材料进入强化阶段（AD段）。若在B点卸载，则再受拉时，拉伸屈服极限由没有塑性变形时的A点的值提高到B点的值。若在卸载后反向加载，则压缩屈服极限的绝对值由没有塑性变形时的A′点的值降低到B′点的值。图中OACC′线是对应更大塑性变形的加载-卸载-反向加载路径，其中与C和C′点对应的值分别为新的拉伸屈服极限和压缩屈服极限。包辛格效应使材料具有各向异性性质，若一个方向屈服极限提高的值和相反方向降低的值相等，则称为理想包辛格效应。

三、板料回弹的基本概念

板料回弹是指在冲压成形过程中，材料在去除载荷后产生的弹性恢复。回弹的大小直接影响到冲压件的尺寸精度和成形质量。冲压工程师绕不开的两个主题，一个是微观的表面，另一个就是宏观的回弹。

四、包辛格效应对板料回弹的影响

包申格效应会导致板料在成形过程中产生一定的回弹，从而影响冲压件的尺寸精度和成形质量。

正如上文所述，包申格效应会改变金属的晶粒形状和大小，从而影响了金属的回弹性能。晶粒尺寸越小，金属的回弹性能就越差，因为晶粒尺寸小意味着晶界的长度变长，从而导致了晶界的位错密度增大，使得金属的回弹性能受到影响。

虽然包申格效应和金属回弹是不可避免的现象，但是通过合理的加工工艺，可以减小它们的影响。例如，在金属加工过程中，可以采用适当的温度、变形速率等加工参数，从而控制晶粒的形状和大小，减小包申格效应的影响。此外，在金属加工完成后，可以采用适当的热处理工艺，从而减小金属的回弹现象。

五、减小包申辛格效应和提高板料回弹的方法

到这里来到了重点，既然我们知道包辛格效应的存在，也知道了他对回弹有一定影响，那么该如何控制呢？

恐怕这一段让您失望了。

目前冲压件的仿真，通常采用CAE软件，材料模型是体现板料性能的重要输入，大多数模型并未考虑包辛格参数，仿真结果自然无法考虑该效应。

好在目前若干高校和企业，已经对该效应展开研究，通过理论和实验的两种路线，对材料模型进行改进，让我们期待科研团队能够尽快开发出能够很好模拟零件回弹的影响。

在此之前，请注意进行基础模拟的检查和实际与模拟结果的对应性检查，形成自己的技术积累，以此减少回弹不准确的概率。