[發(fā)明專利]一種測試熱沖壓成形過程板材的熱摩擦系數(shù)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310674042.9
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103630491A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 馬鳴圖;郭怡暉;易洪亮;孫致富;宋磊峰;方剛;張均萍
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鳴圖
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于試驗參數(shù)測試設備領(lǐng)域，具體的說，適用于測試高強鋼板熱沖壓成形過程中的摩擦系數(shù)值。

背景技術(shù)

伴隨著日益嚴重的環(huán)境和能源問題，實現(xiàn)汽車工業(yè)的節(jié)能減排已經(jīng)得到了越來越多的重視。汽車輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的重要手段之一，為實現(xiàn)汽車的輕量化，高強鋼材料的應用已經(jīng)成為了一種重要的手段。熱成形工藝作為高強鋼材料的一種重要成形手段，已經(jīng)開始應用于汽車零件的成形工藝中。

摩擦和潤滑在板料成形中起著重要的作用。摩擦系數(shù)值的大小對于板料沖壓成形時的模具設計、沖壓工藝參數(shù)的制動都具有重要的意義。在有限元分析計算中，摩擦系數(shù)值也是極為重要的輸入?yún)?shù)。因此用實驗的方法來測定板料在沖壓成形過程中的摩擦系數(shù)一直是板料成形研究中的重點和難點，對摩擦系數(shù)值的測定具有重要的工程意義。

而目前測試高溫下摩擦系數(shù)的裝置和方法較為少見。國外的一些研究人員進行過相關(guān)測試裝置的探索。但本文的測試裝置尚未見到報道。本測試裝置可以準確的測試高強度鋼板在高溫條件下的摩擦系數(shù)值，為熱成形工藝設計和數(shù)值模擬提供重要參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

一種測試熱沖壓成形過程板材的熱摩擦系數(shù)裝置，包括加熱爐、氬氣瓶、紅外測溫儀、加壓裝置和拉拔裝置，其特征在于：加熱爐與氬氣瓶管道連接；加壓裝置安裝在加熱爐爐口處；拉拔裝置安裝在加壓裝置另一側(cè)與被測試樣相連；紅外測溫儀安置在液壓機構(gòu)旁邊，用于測量板材的溫度。

所述加壓裝置由壓頭和壓力傳感器組成；壓頭由液壓機構(gòu)驅(qū)動，分為上壓頭和下壓頭，它們分別垂直于水平方向放置；上壓頭帶有螺紋旋動裝置，能自由轉(zhuǎn)動并鎖死，用以調(diào)節(jié)間隙大小；下壓頭下部連接壓力傳感器；壓力傳感器的另一端連接液壓機構(gòu)；試驗時，通過液壓裝置來調(diào)節(jié)下壓頭輸出載荷力，載荷的大小通過壓力傳感器顯示。

所述拉拔裝置由電動機、滾動絲桿拉伸裝置、拉拔載荷傳感器和變速機構(gòu)組成；其中電動機輸出軸通過聯(lián)軸器與變速機構(gòu)連接，變速機構(gòu)通過鍵與滾動絲桿拉伸裝置連接，拉拔載荷傳感器一端與滾動絲桿拉伸裝置相連，另一端與被測試樣連接。

所述加熱爐水平設置，帶有爐口，爐口朝壓頭方向，用于加熱被測試樣。

所述拉拔載荷傳感器，用于記錄拉動被測試樣時的拉力值。

所述變速機構(gòu)通過聯(lián)軸器與電動機連接，以實現(xiàn)電動機的輸出速度無級變速可調(diào)，使被測試樣以一定的速度移動。

所述壓頭的材料為熱成形模具鋼，或者是與熱成形模具鋼機械性能、熱處理狀態(tài)相類似的材料，應具有良好的耐高溫性、硬度值和抗氧化性。

被測試試樣一般為用于熱沖壓成形用高強度鋼板材，但也不限于高強度鋼板材料，一般的金屬板材均可進行試驗。

所述上壓頭和下壓頭之間留有一個板料厚度的間隙，該間隙保持與加熱爐出口在一條水平線上；試驗時板料通過后面的拉拔裝置從這個間隙中穿過，壓頭給板材施加壓力，壓力傳感器和拉拔載荷傳感器分別記錄出壓頭壓力值和拉伸力的值；通過計算機處理系統(tǒng)，根據(jù)庫侖摩擦力公式μ=???，計算出摩擦系數(shù)值；其中μ為摩擦系數(shù)，T_F為拉拔力(N)，P為正壓力（N）。

根據(jù)熱沖壓成形過程中模具與板料之間的作用力情況，試驗測試時，壓頭對板材的施加一定的壓力。通過液壓裝置調(diào)節(jié)不同的試驗用壓力載荷值，可以得到不同載荷條件下的試驗結(jié)果。

根據(jù)熱沖壓成形時板材成形溫度的變化范圍，板材的加熱溫度一般設定在600-950℃之間；設置不同的加熱溫度，能測定不同溫度條件下板材的摩擦系數(shù)值。

實際測試時，從爐口處將板材水平放入加熱爐中，板材的另一端通過上壓頭和下壓頭之間的間隙與拉拔載荷傳感器、拉拔裝置相連接。當板材在爐中加熱到設定的溫度后，電動機開始啟動，拉拔裝置將板料從爐中水平拉出，然后，紅外測溫儀隨之測定出壓頭處板料的溫度，該溫度即為試驗溫度；液壓裝置向壓頭施加壓力載荷，與下壓頭連接的壓力傳感器的讀數(shù)即為試驗條件下的壓力值。電動機不斷工作，拉拔出的板料緩慢從爐內(nèi)不斷移除，直至試驗結(jié)束。

本測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠準確的測試高強度鋼板在高溫條件下的摩擦系數(shù)值，該數(shù)值可以為熱沖壓成形的數(shù)值模擬過程提供重要的輸入?yún)?shù)，對熱沖壓成形工藝設計起到重要的指導作用。

附圖說明

??圖1，熱摩擦系數(shù)測試裝置組成示意圖；

圖2，板材摩擦系數(shù)測試示意圖。