專利名稱：獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板料成形加工領(lǐng)域，特指一種測(cè)試差厚激光拼焊板成形性能時(shí)使用的裝置 及方法，主要用于準(zhǔn)確、快速地獲得差厚激光拼焊板的平面極限應(yīng)變。
背景技術(shù)：
差厚激光拼焊板是由兩塊不同厚度的板材在落料后、沖壓成形前采用激光焊接在一起， 以滿足不同部位零件的性能、厚度等要求，其中母材可以具有不同的機(jī)械性能和電鍍類型。 差厚激光拼焊板中母材性質(zhì)差別以及焊縫的存在改變了傳統(tǒng)單一板材的塑性成形規(guī)律，使 其整體成形性能顯著下降。
為了得到所需形狀，需要了解拼焊板的成形性能，以判斷其在成形過程中何時(shí)、何處 會(huì)發(fā)生破裂，從而采取措施加以避免。如何正確、有效地評(píng)價(jià)差厚激光拼焊板的成形性能 成為汽車和鋼鐵工業(yè)界十分關(guān)心的問題。
成形極限圖反映了差厚激光拼焊板沖壓成形過程中的大部分應(yīng)變狀態(tài)和成形工作模 式，能夠直觀、有效地評(píng)定其成形性能，對(duì)拼焊板沖壓工藝過程和模具設(shè)計(jì)具有重要的指 導(dǎo)作用，目前已成為拼焊板成形領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的性能指標(biāo)和工藝參數(shù)。平面極限應(yīng) 變值是成形極限圖中最重要的指標(biāo)，它反映了差厚激光拼焊板成形極限曲線位置的高低， 代表著拼焊板局部極限變形能力的大小，能夠定量評(píng)定不同拼焊板材料成形性能的好壞， 對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著重要的指導(dǎo)意義。
根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大多數(shù)沖壓件的失效形式都處于平面應(yīng)變或接近平面應(yīng)變的變形 狀態(tài)，拼焊板大部分成形工作模式都為近似平面應(yīng)變狀態(tài)，測(cè)得的平面極限應(yīng)變數(shù)據(jù)足以 輔助模具工程師進(jìn)行選材和設(shè)計(jì)工作。因此，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)而言，提出一種獲得差厚激光拼 焊板平面極限應(yīng)變的方法，替代或簡(jiǎn)化目前眾多的模擬工藝試驗(yàn)和繁瑣的成形極限試驗(yàn)， 使其成為一種評(píng)價(jià)拼焊板綜合成形性能的基本手段，無疑是一項(xiàng)非常有益的工作。
到目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在普通單一板平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法方面已進(jìn)行了一些探索。獲
得普通板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)方法主要有1、利用邊緣帶切口的拉伸試件獲得平面應(yīng)變狀
態(tài)；2、寬板拉伸試驗(yàn)法；3、半球凸模脹形試驗(yàn)法，通過改變?cè)嚰挾群蜐?rùn)滑條件獲得平
面應(yīng)變狀態(tài)；4、方形平底凸模脹形試驗(yàn)法，利用方形平底模具和特殊尺寸的平面應(yīng)變拉伸
試件獲得平面極限應(yīng)變狀態(tài)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，以上幾種平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法均存在其局限性:
具體是1、對(duì)于邊緣切口的拉伸試件試驗(yàn)法，僅靠試件邊緣的切口這種幾何約束無法獲取
可靠的平面極限應(yīng)變狀態(tài)。2、寬板拉伸試驗(yàn)法測(cè)得的平面極限應(yīng)變值次應(yīng)變軸數(shù)據(jù)偏大，盡管其試驗(yàn)裝置和試件簡(jiǎn)單，但在實(shí)驗(yàn)過程中，隨著壓緊區(qū)材料的減薄，夾頭無法充分壓 緊試件，造成試件上螺紋孔間串聯(lián)破裂。3、半球凸模脹形法獲得的結(jié)果穩(wěn)定性較差，受試 件寬度的影響較大，造成試驗(yàn)工作量和試驗(yàn)成本成倍增長(zhǎng)。4、方形平底凸模脹形試驗(yàn)結(jié)果 比較穩(wěn)定，極限點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)也十分接近平面應(yīng)變；但試件變形區(qū)是一斜面，給測(cè)量帶來 一定困難，延長(zhǎng)了試驗(yàn)周期；而且需設(shè)計(jì)制作專用模具和試件，試驗(yàn)成本較高。
如上所述，目前已有的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法存在著結(jié)果穩(wěn)定性差、工作量大、不適用差 厚拼焊板等問題，在實(shí)際生產(chǎn)中如何快速、簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確地獲得差厚激光拼焊板的平面極限 應(yīng)變值成為一個(gè)重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果穩(wěn)定性差、工作量大、不適用差厚拼焊板等問題，考慮到 拼焊板的厚度差異，本發(fā)明提出一種可以準(zhǔn)確、快速獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的 試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。采用本發(fā)明所述裝置及方法，可準(zhǔn)確、快速地獲得差厚激光拼焊板 的平面極限應(yīng)變，且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、操作簡(jiǎn)便、試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定。
本發(fā)明獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)由上 夾片和分段下夾片組成夾板機(jī)構(gòu)，拼焊板拉伸試件位于上夾片和分段下夾片之間，在分段 下夾片和底座之間安裝高度調(diào)節(jié)片，將分段下夾片和高度調(diào)節(jié)片固定在底座上，上夾片與 頂部壓板之間安裝滑塊，上夾片與滑塊采用穿過頂部壓板中部的螺栓固接。
本發(fā)明獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)方法依次包括以下步驟
a、 采用試驗(yàn)材料制作拼焊板拉伸試件，并在拼焊板拉伸試件上印制坐標(biāo)網(wǎng)格；
b、 根據(jù)拼焊板母材厚度差值，選擇相應(yīng)厚度的高度調(diào)節(jié)片將下夾片墊成具有厚度階梯 的分段下夾片；
C、將印制好網(wǎng)格的拼焊板拉伸試件具有厚度差的一面朝下，放在分段下夾片上，通過 調(diào)整拼焊板拉伸試件的位置，使焊縫位于分段下夾片的交接處；
d、 將螺栓在頂部壓板中旋進(jìn)，在接觸到滑塊的同時(shí)施加夾緊力，使上夾片和分段下夾 片牢固夾緊拼焊板拉伸試件；
e、 將步驟d裝置安裝在常規(guī)板材拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行單拉試驗(yàn)，直至拼焊板拉伸試件出 現(xiàn)明顯頸縮或裂紋時(shí)停機(jī)；
f、 取出拼焊板拉伸試件，測(cè)量其極限應(yīng)變值，即為差厚激光拼焊板材料的平面極限應(yīng) 變值。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)-
41、 能夠獲得較佳的平面應(yīng)變狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定。采用夾板機(jī)構(gòu)夾持平面應(yīng)變拉伸試 件能夠有效限制試件寬度方向的收縮，獲得較佳的平面應(yīng)變狀態(tài)；整個(gè)試驗(yàn)過程中試件圓
弧槽部分中無摩擦，為平整狀態(tài)，避免了由于摩擦和人為讀數(shù)原因等造成的誤差，可獲得 穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。
2、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、試驗(yàn)成本低。本發(fā)明涉及的獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝 置零部件數(shù)量少、制作成本低；對(duì)于每種拼焊板一般只需進(jìn)行1 3次試驗(yàn)即可，避免了反 復(fù)試驗(yàn)，消耗試件材料少，試驗(yàn)成本低。
3、 操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)效率高。采用本發(fā)明涉及的獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試 驗(yàn)裝置及方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，所需操作步驟少、易于操作；只需結(jié)合常規(guī)板材拉伸試驗(yàn)機(jī)即 可獲得理想的平面應(yīng)變狀態(tài)，試驗(yàn)后試件仍為平整狀態(tài)，便于測(cè)量應(yīng)變，試驗(yàn)速度快、周 期短。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明的試驗(yàn)裝置；
圖2為拼焊板拉伸試件8的形狀示意圖3為拼焊板拉伸試件8試驗(yàn)時(shí)的安裝結(jié)構(gòu)圖中l(wèi).螺栓，2.頂部壓板，3.滑塊，4.上夾片，5.分段下夾片，6.高虔調(diào)節(jié)片，7.底板， 8.拼焊板拉伸試件。
圖4為圖1中滑塊3的結(jié)構(gòu)示意圖5為圖1中上夾片4的結(jié)構(gòu)示意圖6為圖1中分段下夾片5的結(jié)構(gòu)示意圖7為圖1中高度調(diào)節(jié)片6的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1 7所示，為本發(fā)明提出的獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置，主要由 夾板機(jī)構(gòu)、分段夾片高度差結(jié)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)和拼焊板平面應(yīng)變拉伸試件組成。其中夾板機(jī) 構(gòu)由上夾片4和分段下夾片5組成，拼悍板拉伸試件8位于上夾片4和分段下夾片5之間， 夾板機(jī)構(gòu)可夾持拼焊板拉伸試件8，有效限制其寬度方向的收縮，在拼焊板拉伸試件8中 產(chǎn)生平面應(yīng)變狀態(tài)。夾片4與滑塊3采用螺紋固接，在分段下夾片5和底座7之間安裝高 度調(diào)節(jié)片6，將分段下夾片5和高度調(diào)節(jié)片6固定在底座7上。其中分段夾片高度差結(jié)構(gòu) 由分段下夾片5和高度調(diào)節(jié)片6配合組成，利用高度調(diào)節(jié)片6將下夾片5墊成具有厚度階梯的分段下夾片，以適應(yīng)差厚激光拼焊板的厚度差異。其中夾緊機(jī)構(gòu)由六角頭螺栓1、頂 部壓板2、滑塊3和底座7組成，在上夾片4與頂部壓板2之間安裝滑塊3，用于產(chǎn)生夾持 試件8的夾緊力，上夾片4與滑塊3采用穿過頂部壓板2中部的螺栓1固接，其中頂部壓 板2與底座7螺紋固結(jié)，頂部壓板2中部設(shè)有螺紋通孔，并與螺栓l配合，滑塊3側(cè)面設(shè) 有與底座7側(cè)壁對(duì)應(yīng)的定位槽。
拼焊板拉伸試件8為帶圓弧槽的拼焊板拉伸試件，焊縫布置為垂直于主應(yīng)變方向，使 得在拉伸試驗(yàn)中，應(yīng)變集中發(fā)生在試件8的圓弧槽部分處。
六角頭螺栓1在頂部壓板2中旋進(jìn)，在接觸到滑塊3的同時(shí)施加夾緊力，使上夾片4 和分段下夾片5牢牢夾緊平面應(yīng)變拉伸試件8。將試件8連同圖1所示裝置安裝在常規(guī)板 材拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。由于平面應(yīng)變拉伸試件8中開圓弧槽，應(yīng)變將集中發(fā)生在 試件8的圓弧槽部分處，而此處由于被上夾片4和分段下夾片5夾緊，試件無法在寬度方 向收縮，隨著試件的不斷伸長(zhǎng)，該處將逐漸達(dá)到平面極限應(yīng)變狀態(tài)。
利用所述裝置獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的具體試驗(yàn)過程依次如下先采用試 驗(yàn)材料制作拼焊板拉伸試件8，并在拼焊板拉伸試件8上印制坐標(biāo)網(wǎng)格；根據(jù)拼焊板母材 厚度差值，選擇相應(yīng)厚度的高度調(diào)節(jié)片6將下夾片5墊成具有厚度階梯的分段下夾片；將 印制好網(wǎng)格的拼焊板拉伸試件8具有厚度差的一面朝下，放在分段下夾片5上，通過調(diào)整 拼焊板拉伸試件8的位置，使悍縫位于分段下夾片5的交接處。然后再將六角頭螺栓l在 頂部壓板2中旋進(jìn)，在接觸到滑塊3的同時(shí)施加夾緊力，使上夾片4和分段下夾片5牢牢 夾緊拼焊板拉伸試件8;最后將拼焊板拉伸試件8連同圖1所示裝置安裝在常規(guī)板材拉伸 試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行單拉試驗(yàn)，直至拼焊板拉伸試件8出現(xiàn)明顯頸縮或裂紋時(shí)停機(jī)。試驗(yàn)后取出 拼焊板拉伸試件8，測(cè)量其極限應(yīng)變值，即為差厚激光拼焊板材料的平面極限應(yīng)變值。
權(quán)利要求
1. 一種獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置，其特征在于由上夾片(4)和分段下夾片(5)組成夾板機(jī)構(gòu)，拼焊板拉伸試件(8)位于上夾片(4)和分段下夾片(5)之間，在分段下夾片(5)和底座(7)之間安裝高度調(diào)節(jié)片(6)，將分段下夾片(5)和高度調(diào)節(jié)片(6)固定在底座(7)上，上夾片(4)與頂部壓板(2)之間安裝滑塊(3)，上夾片(4)與滑塊(3)采用穿過頂部壓板(2)中部的螺栓(1)固接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置，其特征在于滑 塊(3)的側(cè)面設(shè)有與底座(7)側(cè)壁對(duì)應(yīng)的定位槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置，其特征在于拼 焊板拉伸試件(8)為帶圓弧槽的拉伸試件，焊縫布置為垂直于主應(yīng)變方向。
4. 一種獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)方法，其特征在于依次包括以下步驟a、 采用試驗(yàn)材料制作拼焊板拉伸試件(8)，并在拼焊板拉伸試件(8)上印制坐標(biāo)網(wǎng)格；b、 根據(jù)拼焊板母材厚度差值，選擇相應(yīng)厚度的高度調(diào)節(jié)片(6)將下夾片(5)墊成具 有厚度階梯的分段下夾片；c、 將印制好網(wǎng)格的拼焊板拉伸試件(8)具有厚度差的一面朝下，放在分段下夾片(5) 上，通過調(diào)整拼焊板拉伸試件(8)的位置，使焊縫位于分段下夾片(5)的交接處；d、 將螺栓(1)在頂部壓板(2)中旋進(jìn)，在接觸到滑塊(3)的同時(shí)施加夾緊力，使 上夾片(4)和分段下夾片(5)牢固夾緊拼焊板拉伸試件(8);e、 將步驟d裝置安裝在常規(guī)板材拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行單拉試驗(yàn)，直至拼焊板拉伸試件(8) 出現(xiàn)明顯頸縮或裂紋時(shí)停機(jī)；f、 取出拼焊板拉伸試件(8)，測(cè)量其極限應(yīng)變值，即為差厚激光拼焊板材料的平面極 限應(yīng)變值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獲得差厚激光拼焊板平面極限應(yīng)變的試驗(yàn)裝置及方法，由上夾片和分段下夾片組成夾板機(jī)構(gòu)，拼焊板拉伸試件位于上夾片和分段下夾片之間，在分段下夾片和底座之間安裝高度調(diào)節(jié)片，將分段下夾片和高度調(diào)節(jié)片固定在底座上，上夾片與頂部壓板之間安裝滑塊，上夾片與滑塊采用穿過頂部壓板中部的螺栓固接，將裝置安裝在常規(guī)板材拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行單拉試驗(yàn)，測(cè)量其極限應(yīng)變值即可，本發(fā)明能夠獲得較佳的平面應(yīng)變狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、試驗(yàn)成本低；操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)效率高，試驗(yàn)后試件仍為平整狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01N33/20GK101294947SQ20081012375
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者波 侯, 盾 呂, 岳陸游, 善 承, 貝建偉, 煒 陳 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)