[發(fā)明專利]一種雙動式摩擦系數(shù)測定裝置及其測定方法

有效

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• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103323391A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 運新兵;劉雪晶;裴久楊;李冰;高飛;樊志新;宋寶韞
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 曲永祚;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙動式摩擦系數(shù)測定裝置及其測定方法，屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在金屬塑性變形過程中，在使用相同工模具的條件下，變形力的大小主要取決于金屬的變形抗力，和金屬與模具之間的摩擦系數(shù)，因此在成型設(shè)備設(shè)計和選用、材料成型工藝計算以及金屬塑性成型有限元分析過程中就特別需要這兩個參數(shù)的準確值。目前測定摩擦系數(shù)的方法中，圓環(huán)鐓粗法最為常用，應用這一方法的前提是要有準確的線圖，與此同時，金屬在變形時出現(xiàn)的鼓肚、環(huán)孔不圓等現(xiàn)象，也會影響結(jié)果的準確性，并且這一方法測定的摩擦系數(shù)不適用于擠壓變形。浮動凹模的實驗裝置可以測定擠壓變形的摩擦系數(shù)。在擠壓過程中，擠壓力突變是由浮動凹模筒部分的摩擦阻力所引起的，因此，將此突變值進行理論分析便可得出摩擦系數(shù)。但該實驗裝置不能將變形金屬在特定條件下的流動應力準確的測出來，進而不能保證摩擦系數(shù)測量的準確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種雙動式摩擦系數(shù)測定裝置及其測定方法。

本發(fā)明的技術(shù)手段如下：

一種雙動式摩擦系數(shù)測定裝置；包括上動力部分、下動力部分、工作部分和支撐部分。上動力部分包括材料性能測試儀、熱氣擋板、上水冷裝置以及聯(lián)接螺釘；下動力部分包括液壓缸、壓力傳感器以及下水冷裝置；工作部分放置在高溫加熱爐內(nèi)，工作部分包括上壓桿、上擋筒、上擋筒頂蓋、擠壓筒、擠壓桿、擠壓桿頂桿、下?lián)跬病⒐潭ㄖN、坯料、可拔柱銷；支撐部分包括上支撐板、下支撐板、支撐螺桿、緊固螺栓；下支撐板上設(shè)置兩個支撐螺桿，支撐螺桿上固定支撐板，兩個支撐螺桿之間及上支撐板的下部設(shè)置液壓缸，液壓缸上設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器上設(shè)置擠壓桿頂桿，擠壓桿頂桿的上端部為擠壓桿，擠壓桿上放置坯料和擠壓筒，擠壓筒上設(shè)置上擋筒頂蓋，上擋筒頂蓋與上擋筒通過可拔柱銷聯(lián)接，上擋筒通過固定柱銷與下?lián)跬猜?lián)接，下?lián)跬灿删o固螺栓固定在上支撐板上。擠壓筒上設(shè)置上壓桿，上壓桿通過聯(lián)接螺釘聯(lián)接在上水冷裝置上，上水冷裝置固定在材料性能測試儀上，材料性能測試儀下端設(shè)置熱氣擋板。

一種雙動式摩擦系數(shù)測定裝置測定摩擦系數(shù)方法：

第一步：將坯料裝在擠壓筒內(nèi)，在高溫加熱爐內(nèi)通入保護性氣體，啟動高溫加熱爐，將工作部分加熱到預定溫度；

第二步：由于下動力部分的作用，使擠壓桿(9)向上運動，使坯料(20)發(fā)生鐓粗變形，并形成一定的壓力P1；

第三步：當坯料鐓粗在擠壓筒內(nèi)后，由于上動力部分的作用，使得上壓桿穿過上擋筒頂蓋的兩個孔將擠壓筒推下；再通過上動力部分的材料性能測試儀得到推筒過程的載荷行程曲線，則坯料與擠壓筒之間的摩擦剪應力：

τ=1000(Fa-Fb)πd(Lb-La)(MPa)]]>

式中：F_a－A點擠壓筒所受的瞬時載荷，單位N;

F_b－B點擠壓筒所受的瞬時載荷，單位N;

L_a－A點擠壓筒所受的瞬時位移，單位mm;

L_b－B點擠壓筒所受的瞬時位移，單位mm;

第四步：當擠壓筒完全脫離坯料后，將可拔柱銷拔除，旋轉(zhuǎn)上壓桿，使上壓桿直接接觸上擋筒頂蓋，用上動力部分將坯料壓縮;通過得到的載荷行程曲線分析出其應力應變曲線，并得到坯料在此變形條件下的流動應力σ_s，再根據(jù)米賽斯屈服條件K=0.577σ_s，得到材料的最大剪應力值K。

第五步：根據(jù)常摩擦條件，其摩擦剪應力τ的表達式為：

τ=mK.

則可確定摩擦系數(shù)：