[實用新型]高溫恒應變速率條件下成形極限圖的測試裝置

有效

• 申請號: 201520189437.4
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN204594810U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 管志平;管曉芳;宋玉泉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28;G01N3/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 趙炳仁

技術領域

本實用新型涉及金屬板材成形性能測試裝置，具體涉及一種高溫恒應變速率條件下成形極限圖的測試裝置。

背景技術

目前全球面臨能源緊張和環境污染的壓力，輕量化是汽車發展的主要趨勢，正逐漸由傳統鋼板轉向高強鋼、輕合金等輕量化材料汽車車身和底盤的構件用材，用來減輕汽車重量。由此催生了一些新興的板材成形工藝，例如鋁合金、鎂合金板材的超塑成形(SPF)、快速塑性成形(QPF)、溫沖壓成形(WSF)，以及近幾年發展起來的高強鋼板的熱沖壓成形(HSF)等等。這些工藝的共同特點就是板材在溫熱狀態下成形，研究溫熱態板材的成形性能對于這些新興成形工藝的發展至關重要。

成形極限圖(FLD,Forming?Limit?Diagram)是評價板材成形性能的重要依據和指標，并在實際板材成形工藝中廣泛應用。成形極限曲線不僅是實際板材成形工藝中評估成形性和選用板材的重要依據，而且是有限元模擬板材成形中判斷板材失效和破裂的重要標準。針對常溫下韌性板材成形極限的研究已相對成熟，其中最常用的FLC試驗方法是Nakazima法(半球頭剛性凸模脹形試驗)和Marciniak法(平頭剛性凸模脹形試驗)，ASTM?E2218(2002)和ISO12004(1997)以及我國GB/T15825.8(2008)均針對韌性板材規定了成形極限標準試驗規范。

常溫韌性板材成形一般不受應變速率因素影響，而在溫熱狀態下板材呈現應變速率敏感性，因此板材溫熱成形性能的試驗研究應該考慮應變速率。針對韌性板材成形極限的常規測試裝置及試驗方法未必適合于溫熱態板材。申請號為201110082554.7、201210238542.3和201310337979.7的專利均涉及了高溫成形極限試驗裝置及如何獲取高溫成形極限圖，但現有的板材高溫成形極限裝置及試驗方法均采用恒定的凸模(或凹模)沖壓速率，這樣獲得的成形極限圖不同程度地包含應變速率變化對成形性的影響。

隨著高溫板材成形技術領域對板材成形極限圖精度要求的提高，亟需發明一種能夠實現試樣中心點處應變速率恒定的成形極限測試裝置，這樣就可消除成形過程中的應變速率因素，通過獲得不同應變速率條件下的成形極限曲線，就能掌握應變速率對板材溫熱成形性能的影響規律，并建立板材溫熱成形極限曲面圖(FLD，Strain?Rate?Forming?Limit?Diagram)。

發明內容

本實用新型的目的，為了解決上述目前對建立板材成形極限圖的技術存在的技術問題，提出一種高溫恒應變速率條件下成形極限圖的測試裝置。

本實用新型高溫恒應變速率條件下成形極限圖的測試裝置，包括試樣形變壓力裝置、實時應變測量裝置和控制器；

所述的試樣形變壓力裝置，包括底座、通過立柱固設在底座上的工作臺、固設在底座下端面的主液壓缸和固設在底座上端面的副液壓缸、穿置在底座和工作臺上并與其呈滑動配合的拉桿、固連在拉桿上端的凹模，拉桿下端與所述主液壓缸的主活塞桿相連接；設置在凹模下端的設有拉延筋的壓邊圈通過呈滑動配合的穿過工作臺的頂桿與所述副液壓缸的副活塞桿相連接；在工作臺上與凹模和壓邊圈同軸固設的凸模；試樣放置于凹模和壓邊圈之間；在工作臺上還固設有下加熱爐和上加熱爐，上、下加熱爐之間的高溫密封圈，構成容納所述凹、凸模具的工作空間；

所述的應變測量裝置，包括通過支架固設在所述上加熱爐上端面上方的具有配套高速圖像分析處理系統的攝像機和以下的目鏡、物鏡、濾光片，攝像機、目鏡、物鏡和濾光片的光軸通過上加熱爐上端面設置的裝有石英玻璃的中心孔與所述的凹、凸模同軸(即攝像機、所述目鏡、所述物鏡和所述濾光片與試樣中心保證在同一軸線上)；與攝像機的圖像分析處理系統通訊連接的數據分析處理器；

所述的數據分析處理器與所述的控制器通訊連接，傳輸應變信號至控制器；控制器分別通過伺服驅動器和限壓閥與所述的主液壓缸和所述的副液壓缸控制連接，以驅動所述的凹模和壓邊圈作直線往復運動。

在所述的上加熱爐上端面上通過裝有石英玻璃的斜孔設有照明光源。

在所述的上加熱爐上端面內側設置有與所述拉桿上端面接觸配合的支桿，憑借拉桿的上下移動以及上加熱爐的自身重力，實現上、下加熱爐的開合。

在所述的下加熱爐的下端面設有柔性波紋管，波紋管與上加熱爐和下加熱爐圍成密閉空間；下加熱爐上設有與抽真空裝置相連接的出口管，用于實現加熱裝置內部的真空環境，還設有與氬氣瓶相連接的入口管，用于通入氬氣為沖壓后所述模具和試樣提供防氧化保護并冷卻。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：