[發(fā)明專利]金屬板材超低溫拉深成形法蘭區(qū)摩擦系數(shù)測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110431967.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113210460B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高易仁;李紅霞;趙丹陽;王敏杰;凡曉波
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B21C51/00
• 分類號: B21C51/00;G01N19/02;B21D22/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

本發(fā)明提供一種金屬板材超低溫拉深成形法蘭區(qū)摩擦系數(shù)測量裝置，包括加載模塊、自增壓低溫罐、低溫閥、低溫測試模塊、溫度控制器、PLC控制單元、伺服牽引模塊和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；所述加載模塊用于對所述低溫測試模塊施加加載力；所述低溫測試模塊包括上低溫腔、下低溫腔、上模板、下模板、下模座板、上模具塊和下模具塊；所述上模板、所述下模板、所述上模具塊和所述下模具塊內(nèi)部均設(shè)置有低溫通道；所述伺服牽引模塊包括伺服電動機(jī)Ⅱ、減速機(jī)Ⅱ、帶傳動機(jī)構(gòu)Ⅱ、伺服電動缸Ⅱ；所述自增壓低溫罐內(nèi)貯存有超低溫介質(zhì)，與所述低溫通道相連通。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)缺少考慮低溫條件的板材成形摩擦系數(shù)測量裝置和方法的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬板材摩擦性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種金屬板材超低溫拉深成形法蘭區(qū)摩擦系數(shù)測量裝置及方法。

背景技術(shù)

拉深工藝作為金屬板材的一種重要成形方法，在航空航天、國防軍工、汽車制造、軌道交通等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。拉深成形時，壓邊圈、凹模和板材之間形成環(huán)狀法蘭區(qū)，法蘭區(qū)摩擦系數(shù)不僅影響板材的起皺、開裂、回彈，還影響板材成形過程數(shù)值計算的準(zhǔn)確性。與室溫相比，低溫下金屬材料的強(qiáng)度塑性增強(qiáng)，超低溫拉深工藝可顯著提高板材的成形極限，但增大了法蘭區(qū)摩擦系數(shù)的測量難度。目前，法蘭區(qū)摩擦系數(shù)主要通過銷-盤摩擦磨損試驗機(jī)測量，缺少針對拉深成形過程，特別是超低溫拉深成形過程的摩擦系數(shù)測量裝置。

中國專利ZL201510319813.1公開了一種薄板沖壓成形中的變摩擦系數(shù)模型測定方法，該方法以從薄板上切割下的試樣為銷，以沖壓模具材料制成的圓盤為對摩盤，利用旋轉(zhuǎn)式銷-盤摩擦磨損試驗機(jī)，模擬沖壓過程中薄板和模具間的摩擦行為，通過改變正壓力來獲取摩擦系數(shù)。但該方法不同位置的旋轉(zhuǎn)半徑不同，接觸界面的線速度存在差異。另外，薄板試樣與模具圓盤持續(xù)對摩會改變接觸界面的表面特性，導(dǎo)致摩擦系數(shù)測量結(jié)果失真。

中國專利申請ZL201810146632.7公開了一種摩擦系數(shù)測量裝置，該裝置通過調(diào)節(jié)底座上的螺栓，壓縮底座和模具固定夾之間的彈簧，對板料試樣施加壓力，通過模具固定夾上的壓力傳感器測量壓力值，利用拉伸試驗機(jī)施加拉力并測量拉力值，進(jìn)而計算板料試樣和模具試樣間的摩擦系數(shù)。但該裝置通過旋壓多個彈簧模擬壓邊力加載，加載精度低、加載力難以均勻分布，利用拉伸試驗機(jī)拉伸板料試樣，拉伸速度的調(diào)節(jié)范圍小。

中國專利申請ZL201910075788.5公開了一種可加熱金屬板材摩擦系數(shù)測試裝置及方法，該專利通過對鈑金件和模具獨立加熱，可進(jìn)行熱板熱模、冷板熱模、熱板冷模和冷板冷模四種不同工藝下的摩擦模擬測試，研究不同溫度、壓力、速度對板材熱成形摩擦系數(shù)的影響規(guī)律。但該專利的溫度控制范圍為室溫～300℃，不能進(jìn)行低溫條件下的板材摩擦性能測試。

金屬板材超低溫拉深成形過程中，模具-板材接觸界面的摩擦特性會隨溫度的變化而改變。現(xiàn)有的板材成形摩擦系數(shù)測量裝置，主要針對室溫或高溫條件設(shè)計，考慮低溫條件的摩擦測試裝置和方法尚處空白，有待進(jìn)一步探索。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出現(xiàn)有技術(shù)缺少考慮低溫條件的板材成形摩擦系數(shù)測量裝置和方法的技術(shù)問題，而提供一種金屬板材超低溫拉深成形法蘭區(qū)摩擦系數(shù)測量裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬板材超低溫拉深成形過程中，法蘭區(qū)摩擦系數(shù)的精準(zhǔn)測量。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種金屬板材超低溫拉深成形法蘭區(qū)摩擦系數(shù)測量裝置，包括加載模塊、自增壓低溫罐、低溫閥、低溫測試模塊、溫度控制器、PLC控制單元、伺服牽引模塊和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；

所述加載模塊用于對所述低溫測試模塊施加加載力；所述加載模塊與所述PLC控制單元電連接，所述PLC控制單元能夠調(diào)節(jié)所述加載模塊對所述低溫測試模塊施加的加載力；所述加載模塊包括壓力傳感器Ⅱ，用于檢測所述加載模塊施加于所述低溫測試模塊的加載力；