[實用新型]用于薄板熱成形性能試驗中試樣失穩的檢測裝置

有效

• 申請號: 201420506566.7
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN204008630U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 錢健清;陳堯;王濤;李震;李志慶
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域：

本實用新型屬于金屬塑性加工成形技術領域，具體涉及一種用于薄板熱成形性能試驗中試樣失穩的檢測裝置。

背景技術：

板料熱成形技術是利用金屬薄板在熱狀態下的良好塑性，通過模具及外力作用而使板料成形的一種加工方法，該技術具有高效率和高材料利用率的特點。熱成形的工藝包括奧氏體化處理、從加熱爐轉移到成形機、熱成形和淬火、剪邊處理等。奧氏體化處理在有保護氣氛的加熱爐中進行，板材被加熱到高于Ac3的溫度(通常900～950℃)進行成形，保溫3～10min，保溫時間根據板材的厚度而定，之后迅速冷卻從而全面提升鋼板強度，屈服度達1000Mpa之高，每平方厘米能承受10噸以上的壓力。熱成形板料有極高的材料強度及延展性，一般的高強度鋼板的抗拉強度在400～450MPa左右，而熱成形鋼材的抗拉強度可達到1300～1600Mpa，為普通鋼材的3～4倍，其硬度僅次于陶瓷，但又具有鋼材的韌性。熱成形借助于溫度、壓力及時間等工藝來加工零件，充分利用材料在加熱狀態下的軟化與蠕變性能，使塑性提高，以降低成形力和改善成形性，避免開裂，減少回彈。

熱成形鋼板具有很好的材料成形準確度，消除材料回彈的影響，可以實現復雜的形狀。由于熱成形鋼板的特殊性質，并且是加熱后成形，因此可以在一道工序完成普通冷沖壓成形需多道工序才能完成的復雜形狀。一次成形的工藝好處在于可以確保鋼板在加工過程當中，鋼板內部纖維流向不必受到二次受力的沖擊，保證鋼板保持最好的強度和韌度，而且在零件成形后進行快速冷卻，零件成形后的回彈量很小，極大地提高了材料成形準確度，更好的保證了零件尺寸精度，為下一步的加工打下良好的基礎。

熱成形的應用范圍：低塑性材料；整體或局部變形量過大的零件；處于強化狀態的材料；回彈大的材料；熱處理變形過大的零件；高強度或厚板料；要求尺寸和形狀穩定的零件；剛度小，但準確度要求高的零件；成形系數超過標準的新結構；變厚板、帶肋板和復合板等。板料熱沖壓是在冷沖壓的基礎上發展起來的一種新型成形工藝，整個過程涉及幾何非線性、材料非線性、邊界條件非線性等高度非線性問題，與傳統板料冷沖壓過程不同的是，在高溫成形后的冷卻保壓過程中存在著溫度、組織轉變、應力三個方面的相互作用。拉深、脹形、擴孔(翻邊)和彎曲是沖壓最基本的四種成形方式，各自具有不同特征性質的應力(應變)，而板料的成形性能是決定沖壓工藝成敗的重要因素。

成形性能是沖壓用鋼極為重要的性能之一，它包括基本成形性能和模擬成形性能。由于板材成形過程極其復雜多樣，是不可能用一兩個指標所能概括和確切表征的。基本成形性研究的是成形性的共性問題，而模擬成形性研究的是成形的特殊性即個性問題。因此，板材的基本性能和模擬成形性能可以分別由基本性能試驗和模擬成形性能試驗所取得的有關指標來加以表示。

對板料沖壓成形性能進行模擬試驗，是一種根據沖壓成形技術物理特性，并利用相似性分析、相似性設計以及聚類和分類方法，是針對各種各樣的沖壓成形制品及其相應的沖壓成形工藝過程可能具有的普遍性變形力學性質、沖壓成形方式和沖壓失穩現象(或沖壓成形缺陷)所進行的典型化抽象試驗技術。

用標準拉伸試件求得的基本成形性能，雖有其重要和普遍意義，但由于在生產中直接應用這些參數，往往難以掌握，且對具體生產所要求的性能也難以估計；再者，不少具體成形過程，牽涉到的參數不止一個，往往不能只用一個參數來說明全部問題；因而常求助于與實際生產性質接近的試驗方法，即所謂模擬試驗，來測定材料對某種工藝的適用性。這些試驗比拉伸試驗，往往更易于在生產現場進行，為生產人員樂于采用。對于實際的沖壓工藝和模具設計更具有指導意義。

模擬成形性能包括極限拉深直徑(LDR)試驗、拉深潛力試驗(TZP)試驗、杯突(Erichsem)試驗、KWI擴孔(翻邊)試驗、拉深—脹形復合成形(CCV)試驗和成形極限圖(FLD)試驗等。模擬熱成形試驗具體的方法是模擬一種典型熱沖壓工藝，在板料出現失穩時候試驗機停止。根據板料的變形程度來評估板料的成形性能。

在上述模擬熱成形性能試驗中，都會碰到如何判斷板料在試驗過程中出現了的沖壓失穩現象。過去冷成形試驗中可以采用人工肉眼判斷的方法，這種方法的穩定和準確性都不理想，目前已很少使用，而采用透光或壓差控制,而對于熱成形以上方法均無法使用。所謂透光控制即在板料的一面安裝上光源在另一面安裝上光信號接收裝置，在板料發生破裂時，光透過板料的裂縫到達光信號接收裝置，控制成形試驗，這種方法控制穩定但這種方式檢測到的是板料的開裂，不是失穩。另外對于擴孔試驗板料的失穩形式是邊裂，光透法無法檢測。