[發明專利]熱鍛摩擦因子的鐓擠變形測試方法

無效

• 申請號: 201410422698.6
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104181100A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 張洋洋;崔振山;肖艷紅
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種熱塑性成形技術領域的方法，具體是一種利用鐓擠變形方式定量測試熱鍛中摩擦因子的方法。

背景技術

熱成形過程中，摩擦常常伴隨有塑性變形，稱為塑性摩擦，它比機械摩擦更為復雜和劇烈。熱塑性成形中工件與模具接觸界面常常伴有熱交換，同時工件表面的氧化皮，工件承受的較高表面壓力以及新生表面的出現等，這些因素均增加了熱塑性成形中摩擦的復雜性。摩擦邊界直接影響著應力與應變的分布、金屬的塑性以及金屬的內部組織與性能，還會影響壓下載荷以及模具壽命；如果邊界摩擦控制不好還會導致缺陷，如金屬充填不足、裂紋、不均勻變形產生的附加應力和殘余應力等。因此研究熱塑性中摩擦機理，合理利用摩擦與選擇合適的潤滑劑，對于熱成形的精確成形，缺陷控制具有重要意義。

圓環鐓粗法是經典的常用的塑性摩擦測試方法，一定尺寸的圓環在兩平壓頭間壓縮，利用圓環內徑的變化率來表征摩擦系數或摩擦因子的大小。該方法的關鍵在于建立摩擦系數與圓環鐓粗時內徑變化之間的關系曲線(即摩擦標定曲線)，標定曲線可以通過檢測、解析方法、有限元模擬等方法獲得。將檢測測得的圓環內徑變化率和相應的變形程度，放到標定曲線圖中就可以讀出相應的摩擦系數或摩擦因子。圓環內徑測量的準確性對獲得的具體的摩擦因子數值起著至關重要的影響，但是由于圓環的鼓形效應，低摩擦時內徑向外鼓，高摩擦時內徑向內鼓，增加了變形后關鍵尺寸內徑測量的難度。此外，檢測中變形后塑性失穩的圓環內孔輪廓形狀不規則更增加了測量的難度。同時，在實際熱成形過程中，金屬常常要進行復雜的變形和流動，但是圓環鐓粗法中金屬主要沿著模具做水平流動并沒有金屬流入模具的變形過程，變形路徑較為簡單；同時新生成表面比率較低，不適合用于測試復雜熱成形過程中的摩擦。

1998年，X.TAN等人提出了一種圓環鐓粗法圓環形試樣的改良辦法，將變形工件形狀截面改為內凹形和外凸形，如圖1所示。通過改良，可以擴大圓環鐓粗法的適用范圍，可以測試較高表面壓力和較低表面壓力下的摩擦因子。但是這種改良并未從根本上改進圓環鐓粗法金屬的流動方式，金屬變形依舊只是沿著模具做水平方向流動，變形路徑簡單。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN103612415A公開(公告)日2014.03.05，公開了一種熱塑性成形摩擦特性參數的測試裝置與測試方法，屬于材料成形領域。所述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、螺釘和銷釘組成，下模部分由下模板、下模塊、下隔熱環、彈簧、電加熱絲、石棉隔熱板、熱電偶測溫計、螺釘和銷釘組成。工作時，利用電加熱絲對測試裝置加熱，熱電偶測溫計實時讀取坯料和下模塊的溫度；下隔熱環外壁插入上隔熱環內壁并保持滑動配合，不僅對上模部分起導向作用，同時通過上、下隔熱環和石棉隔熱板大大減小坯料以及下模塊的散熱；利用圓環鐓粗法進行摩擦系數和摩擦因子的測試。但該方法依舊利用的是圓環鐓粗法的變形原理，僅是對鍛造溫度的控制做出了改進，而沒有對圓環內徑難于測量的問題做出改進；而且裝置設計復雜，由于下模開有盲孔放置熱電偶，這將削弱下模的強度，容易引起下模失效。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種熱鍛摩擦因子的鐓擠變形測試方法，變形過程更接近實際的熱成形過程，在保持測試精度的前提下，考慮到金屬流動路徑包括水平流動和流入模孔的流動過程，簡化了整個測試步驟。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

步驟1)將由上、下模部分組成的模具固定于壓機上，具體步驟為：先將下模部分固定在壓機臺面上，然后將上模部分與下模部分閉合，然后將上模座固定到壓機滑塊上。安裝定位銷并預設壓機壓下量和壓下速度。

所述的上模部分優選包括：上模座和與其固定連接的上模塊。

所述的下模部分優選包括：由外模和下模座構成的模座、用于放置工件的內模以及設置于內模上的定位圈；上模塊與內模對正。

所述的模座包括：用于固定內模的外模以及與外模固定連接的下模座。

步驟2)對工件進行加熱。

步驟3)進行潤滑處理，采用現有的潤滑介質與潤滑方式對工件和/或模具表面進行潤滑。

步驟4)記錄工件出爐溫度并將其置于下模部分、定位，具體步驟為：將工件置于內模上表面的中心位置，采用定位圈對工件進行定位，定位完成后，移開定位圈。

步驟5)開動壓力機，使上模部分壓下以實現對工件的鐓擠過程，然后取出圓盤狀的工件并淬火。