[發(fā)明專利]一種熱塑性成形摩擦特性參數(shù)的測試裝置與測試方法

有效

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• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103612415A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 溫彤;周杰;張碩;黃倩;岳遠旺
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: B30B15/02
• 分類號: B30B15/02;G01N19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于材料成形領域，尤其涉及一種金屬熱塑性成形過程摩擦特性的測試裝置與測試方法。

背景技術

塑性成形是金屬材料的重要加工方法之一。為提高成形過程金屬的塑性變形能力、降低變形抗力，許多塑性成形都需要在高溫狀態(tài)下進行。同時，成形過程中工件與模具的接觸面上存在壓力以及摩擦力的強烈作用，會對生產(chǎn)帶來負面的影響，例如增大變形抗力、模具磨損、工件表面擦傷，以及改變變形體內(nèi)的應力狀態(tài)、產(chǎn)生殘余應力等。為了減小摩擦、提高模具使用壽命以及塑性成形的質(zhì)量，實踐中一般要采取適當?shù)臐櫥胧丛诠ぜ湍＞叩慕佑|面上涂敷一定的潤滑劑。由于塑性成形時材料不斷變形、摩擦面不斷變化，且接觸面上的壓強和溫度一般很高，因此塑性成形的摩擦與潤滑問題十分復雜，迄今對摩擦機理及影響因素、理論分析方法等相關問題的認識仍有待深入。

準確測定塑性成形過程的摩擦系數(shù)（或摩擦因子）等摩擦特性參數(shù)，對計算成形載荷、提高塑性成形數(shù)值模擬的精度、分析和預測成形的缺陷以及合理指導生產(chǎn)實踐等均具有重要意義。目前，測定塑性成形過程摩擦特性參數(shù)的實驗方法主要有圓環(huán)鐓粗法、軋制法等。但這些方法在測試熱態(tài)下塑性成形的摩擦特性參數(shù)時，由于試樣在加熱爐中取出后降溫很快，以及試樣和模具的溫度無法準確控制等原因，測試結(jié)果常常存在很大誤差。利用Gleeble熱模擬機等設備，雖然可以在相對準確的溫度條件下進行熱壓縮等實驗，并在此基礎上測定熱塑性變形過程的摩擦特性參數(shù)，但除了試驗成本高以外，受到設備本身的限制，熱模擬試驗機能夠壓縮的試樣尺寸較小，很難采用常規(guī)的圓環(huán)鐓粗法測量熱塑性變形過程的摩擦系數(shù)；另外，熱模擬機一般采用對試樣兩端接通電流的電阻加熱方式，在測試不導電的玻璃基潤滑劑等材料時，實驗就難以進行。

鑒于現(xiàn)有方法存在溫度難以準確控制、測試誤差大、操作不便等問題，有必要尋找一種能夠模擬實際熱塑性成形過程，準確控制試樣與模具溫度，且容易實現(xiàn)、精度較高的塑性成形摩擦特性參數(shù)的測試手段。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種熱塑性成形摩擦特性參數(shù)的測試裝置，以及利用該裝置進行的熱塑性成形摩擦特性參數(shù)的測試方法。

本發(fā)明提供的熱塑性成形摩擦特性參數(shù)的測試裝置，包括上模部分和下模部分。上模部分由上模板、上模塊、上隔熱環(huán)、螺釘和銷釘組成。上模板是外形為圓形或矩形的厚板，厚板下表面的中間有一個圓形凹槽，圓形凹槽的底面與上模板的上表面之間有臺階狀通孔和圓形通孔；上模塊為圓柱體，材料與實際熱塑性成形模具所用的材料相一致，所述圓柱體的頂面與上模板的圓形凹槽的底面貼合，且軸心與上模板圓形凹槽的軸心對齊，圓柱體的頂面在與所述上模板圓形凹槽內(nèi)的臺階狀通孔和圓形通孔相對應的位置，分別加工有螺紋孔和光孔，用螺釘將上模板和上模塊連接，用銷釘將上模板和上模塊定位；上隔熱環(huán)為中空的環(huán)狀體，所述環(huán)狀體上端的外壁采用緊配合方式嵌入所述上模板的圓形凹槽內(nèi)。

下模部分由下模板、下模塊、下隔熱環(huán)、彈簧、電加熱絲、石棉隔熱板、熱電偶測溫計、螺釘和銷釘組成。下模板是外形為圓形或矩形的厚板，厚板上表面的中間有一個圓形凹槽，圓形凹槽的底面和下模板的下表面之間有臺階狀通孔和圓形通孔，沿板厚方向的中間有一個與上、下表面平行的橫向通孔，所述橫向通孔穿過下模板圓形凹槽的軸心，在圓形凹槽的軸心及其兩側(cè)有三個垂直通孔與所述橫向通孔相連，且所述圓形凹槽軸心兩側(cè)的垂直通孔中，一個離圓形凹槽的軸心較近，另一個離圓形凹槽的軸心較遠。下模塊為圓柱體，材料與實際熱塑性成形模具所使用的材料相一致，所述圓柱體的側(cè)壁有石棉隔熱板，圓柱體的底面與所述下模板的圓形凹槽的底面貼合，且軸心與下模板圓形凹槽的軸心對齊，圓柱體的底面在與下模板圓形凹槽內(nèi)的臺階狀通孔以及圓形通孔相對應的位置，分別加工有螺紋孔和光孔，用螺釘將下模板和下模塊連接，用銷釘將下模板和下模塊定位；下模塊的圓柱體的中間有一個通孔，在與離所述下模板圓形凹槽的軸心較近的垂直通孔對應位置有一個盲孔。下隔熱環(huán)為中空的環(huán)狀體，環(huán)狀體內(nèi)壁有石棉隔熱板，外壁的下端有一個凸臺階，且凸臺階下端采用緊配合嵌入所述下模板的圓形凹槽內(nèi)，下隔熱環(huán)的環(huán)狀體外、在凸臺階上方外套有一個彈簧，下隔熱環(huán)內(nèi)壁的石棉隔熱板和下模塊側(cè)壁的石棉隔熱板之間有電加熱絲，電加熱絲的導線通過下模板上離圓形凹槽的軸心較遠的一個垂直通孔和橫向通孔引出到下模部分的外面。