專利名稱：一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種試樣成形試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種熱沖壓工藝的測(cè)試研究領(lǐng)域中對(duì)試樣進(jìn)行高溫成形極限試驗(yàn)的裝置。
背景技術(shù)：
目前，在鋼鐵產(chǎn)品的各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)試領(lǐng)域中成形極限圖(Forming limit Diagram,FLD)是一項(xiàng)非常重要和廣泛應(yīng)用的板材成形極限判據(jù)，特別是跟有限元數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，具有準(zhǔn)確、快捷和直觀的特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定成形極限圖時(shí)，通常采用剛性凸模對(duì)試樣進(jìn)行脹形的方法，將一側(cè)表面制有網(wǎng)格圓的試樣放置于模具與壓邊圈之間，利用壓邊力壓緊拉深筋以外的試樣材料，試樣中部在凸模力的作用下產(chǎn)生變形并形成凸包，其表面上的網(wǎng)格圓發(fā)生畸變，當(dāng)凸包上某個(gè)局部產(chǎn)生頸縮或者破裂時(shí)，停止試驗(yàn)，測(cè)量頸縮區(qū)或者破裂區(qū)附近的網(wǎng)格圓長(zhǎng)軸與短軸尺寸，由此計(jì)算金屬薄板允許的局部表面極限應(yīng)變量。通過(guò)改變?cè)嚇訉挾龋纯傻玫讲煌瑧?yīng)變狀態(tài)下的極限應(yīng)變值，從而得到FLD圖。 而近些年來(lái)，隨著汽車工業(yè)對(duì)節(jié)能、輕量化以及碰撞安全性的要求不斷提高，高強(qiáng)鋼板的應(yīng)用和研究已經(jīng)成為汽車板成形領(lǐng)域的熱點(diǎn)。高強(qiáng)鋼板作為一種新型鋼板，由于其較高的強(qiáng)度特性，在汽車框架和結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用中有著巨大潛力。熱沖壓用超高強(qiáng)鋼板是一種可淬火硼鋼，其特點(diǎn)是常溫下抗拉強(qiáng)度為400MPa 600MPa，但是將其以一定速度加熱至IJ 950度，完全奧氏體化后再成形，并進(jìn)行模內(nèi)淬火，可以得到抗拉強(qiáng)度達(dá)1500MPa的沖壓件。由于采用熱沖壓工藝成形完的零件具有回彈小、精度高、零件強(qiáng)度高等特點(diǎn)，熱沖壓工藝為越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)商所采用。熱沖壓工藝要求將板材三分鐘內(nèi)加熱到950度，等充分奧氏體化后，冷卻到一定溫度(一般大于600度)后進(jìn)行成形，然后在模內(nèi)淬火。因此，需要設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)快速加熱和高溫成形，滿足熱沖壓工藝條件的剛模脹形試驗(yàn)方法，以獲取相應(yīng)溫度狀態(tài)下的成形極限圖，從而提高熱沖壓工藝數(shù)值模擬精度，同時(shí)為熱沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)提供翔實(shí)可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。而現(xiàn)有技術(shù)下內(nèi)尚未有滿足熱沖壓工藝條件的高溫成形極限試驗(yàn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)下所存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，其具體結(jié)構(gòu)如下所述一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，包括沖頭，其特征在于所述的沖頭與中心為圓柱形內(nèi)腔的圓盤狀的上模組件和下模組件同軸安裝；所述的沖頭的直徑小于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑；所述的上模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑大于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑。此處設(shè)計(jì)目的在于，由于沖頭、上模組件和下模組件三者同軸安裝，故沖頭可從下模組件的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)上升到上模組件的圓柱形內(nèi)腔，而上模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑大于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑，使得下述的試樣在脹形成型時(shí)，獲得了成型空間。[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的上模組件包括上墊圈、上隔熱板、上隔磁板、上壓邊圈、上模隔熱閥套和上模感應(yīng)線圈組成，其具體為，上墊圈、上隔熱板、上隔磁板和上壓邊圈這四者均為中心為圓柱形內(nèi)腔的圈狀，上墊圈設(shè)置在上隔熱板的上部，上隔磁板設(shè)置在上隔熱板的下部，而上壓邊圈則設(shè)置在上隔磁板的下部，上墊圈、上隔熱板、上隔磁板和上壓邊圈這四者呈相互緊貼式設(shè)置且內(nèi)徑相等并同軸，上模隔熱閥套則套在上隔磁板的圈體外側(cè)，而上模感應(yīng)線圈則再套在上模隔熱閥套的外圈上。根據(jù)本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的下模組件包括下壓邊圈、下隔磁板、下隔熱板、下墊板、下模隔熱閥套和下模感應(yīng)線圈，其具體為，下壓邊圈、下隔磁板、下隔熱板和下墊板這四者均為中心為圓柱形內(nèi)腔的圈狀，下壓邊圈設(shè)置在下隔磁板的上部，下隔熱板設(shè)置在下隔磁板的下部，而下墊板則設(shè)置在下隔熱板的下部，下壓邊圈、下隔磁板、下隔熱板和下墊板這四者呈相互緊貼式設(shè)置且內(nèi)徑相等并同軸，下模隔熱閥套則套在下隔磁板的圈體外側(cè)，而下模感應(yīng)線圈則再套在下模隔熱閥套的外圈上。此處設(shè)計(jì)目的在于，使用時(shí)，先將上模組件和下模組件分離，接著將試樣置于上 模組件的上壓邊圈與下模組件的下壓邊圈之間，再將上模組件和上模組件上下結(jié)合，將試樣緊壓，然后通過(guò)感應(yīng)線圈對(duì)上模組、下模組件和沖頭的球頭部分進(jìn)行加熱，在3分鐘內(nèi)試樣加熱到950°C，并且保溫，防止氧化，而沖頭、上模組件和下模組件可分別控溫，范圍為850°C，溫控精度±10°C。接著沖頭從下模組件的圓柱形內(nèi)腔向上，將試樣壓緊至設(shè)定壓邊力，進(jìn)行脹形成型，當(dāng)試樣產(chǎn)生頸縮/裂紋時(shí)，沖頭頭部的脹形球頭加載停止，沖頭、下模組件依次退回原來(lái)位置，取下試件，一次試驗(yàn)結(jié)束。使用本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置獲得如下有益效果I.使試樣組織充分奧氏體化。2.防止超高強(qiáng)鋼板高溫下在空氣中氧化；3.操作簡(jiǎn)單易行，縮短了高溫試驗(yàn)時(shí)間，提高了工作效率，且其測(cè)試參數(shù)準(zhǔn)確有效。

圖I為本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置的上模組件的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置的下模組件的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置的具體工作狀態(tài)示意圖；圖中1-沖頭，A-上模組件，Al-上墊圈，A2-上隔熱板，A3-上隔磁板，A4-上壓邊圈，A5-上模隔熱閥套，A6-上模感應(yīng)線圈，B-下模組件，BI -下壓邊圈，B2-下隔磁板，B3-下隔熱板，B4-下墊板，B5-下模隔熱閥套，B6-下模感應(yīng)線圈，2-試樣。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例[0025]為了實(shí)現(xiàn)試樣快速加熱，并在保溫和試驗(yàn)階段保持穩(wěn)定的溫度，防止過(guò)度氧化，本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置具備以下特點(diǎn)I)試樣2快速加熱，3分鐘內(nèi)試樣加熱到950°C，并且保溫，防止氧化；2)高溫成形極限試驗(yàn)裝置包括沖頭I、上模組件A、下模組件B三部分，其中沖頭、上模組和下模組可分別控溫，范圍為常溫850°C，溫控精度土 10°C。3)高溫成形極限試驗(yàn)裝置的加熱采用感應(yīng)加熱方式，模具外側(cè)為一個(gè)圓形的隔熱閥套A5、B5，上面纏繞有感應(yīng)線圈A6、B6，熱電偶通過(guò)在模具上打孔直接與模具內(nèi)部接觸進(jìn)行測(cè)溫，實(shí)現(xiàn)模具溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量和反饋。4)上模組件、下模組件之間隔離有耐高溫的隔熱板A2、B3，這樣既實(shí)現(xiàn)了與工作臺(tái)間的支持，又實(shí)現(xiàn)了隔熱效果。 5)加熱部分必須采取必要的隔磁措施，防止感應(yīng)線圈對(duì)模具以外的其他部件加熱。本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置具體裝配關(guān)系如下如圖I至圖3所示，本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置需要與雙動(dòng)試驗(yàn)壓力機(jī)(圖中未示出)結(jié)合使用，上模組件A安裝在試驗(yàn)壓力機(jī)上平臺(tái)中心，下模組件B安裝在試驗(yàn)壓力機(jī)的下平臺(tái)在中心，沖頭I安裝在試驗(yàn)壓力機(jī)的液壓缸上，保證沖頭、上模組件和下模組件這三者同軸安裝，此外應(yīng)注意，沖頭的直徑小于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑，上模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑大于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑。由于沖頭I、上模組件A和下模B組件三者同軸安裝，故沖頭可從下模組件的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)上升到上模組件的圓柱形內(nèi)腔，而上模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑大于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑，使得試樣2在脹形成型時(shí)(如圖4所示)，獲得了成型空間。其中，上模組件A包括上墊圈Al、上隔熱板A2、上隔磁板A3、上壓邊圈A4、上模隔熱閥套A5和上模感應(yīng)線圈A6組成，其具體為，上墊圈、上隔熱板、上隔磁板和上壓邊圈這四者均為中心為圓柱形內(nèi)腔的圈狀，上墊圈設(shè)置在上隔熱板的上部，上隔磁板設(shè)置在上隔熱板的下部，而上壓邊圈則設(shè)置在上隔磁板的下部，上墊圈、上隔熱板、上隔磁板和上壓邊圈這四者呈相互緊貼式設(shè)置且內(nèi)徑相等并同軸，上模隔熱閥套則套在上隔磁板的圈體外側(cè)，而上模感應(yīng)線圈則再套在上模隔熱閥套的外圈上。其中，下模組件B包括下壓邊圈BI、下隔磁板B2、下隔熱板B3、下墊板B4、下模隔熱閥套B5和下模感應(yīng)線圈B6，其具體為，下壓邊圈、下隔磁板、下隔熱板和下墊板這四者均為中心為圓柱形內(nèi)腔的圈狀，下壓邊圈設(shè)置在下隔磁板的上部，下隔熱板設(shè)置在下隔磁板的下部，而下墊板則設(shè)置在下隔熱板的下部，下壓邊圈、下隔磁板、下隔熱板和下墊板這四者呈相互緊貼式設(shè)置且內(nèi)徑相等并同軸，下模隔熱閥套則套在下隔磁板的圈體外側(cè)，而下模感應(yīng)線圈則再套在下模隔熱閥套的外圈上。根據(jù)本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，在其試驗(yàn)前，將一手柄和防氧化隔板組成試樣防氧化裝置，手柄是一片與試樣等厚，長(zhǎng)120_，寬20_的鋼板，焊接在試樣端部，用于加熱后試樣快速?gòu)募訜崞饕苿?dòng)至脹形模具，減少試樣在空氣中暴露的時(shí)間。防氧化隔板是兩片O. 2mm厚的不銹鋼板，用點(diǎn)焊的方式焊接在試樣兩側(cè)，覆蓋在試驗(yàn)表面，進(jìn)一步減少試樣與空氣接觸的機(jī)會(huì)。采用以上防氧化裝置，可有效減小試樣在加熱和脹形過(guò)程中的氧化，使得脹形完成后的網(wǎng)格清晰可以，方便測(cè)量。[0037]根據(jù)本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，在其具體使用時(shí)，如圖I和圖4所示，先將上模組件A和下模組件B分離，接著將試樣2置于上模組件的上壓邊圈A4與下模組件的下壓邊圈BI之間，再將上模組件和上模組件上下結(jié)合，將試樣緊壓，然后通過(guò)感應(yīng)線圈A6、B6對(duì)上模組、下模組件和沖頭的球頭部分進(jìn)行加熱，本實(shí)施例中，在3分鐘內(nèi)試樣加熱到950°C，并且保溫I分鐘，防止氧化，而沖頭I、上模組件和下模組件可分別控溫，范圍為850°C，溫控精度±10°C。接著啟動(dòng)沖頭頂升試驗(yàn)機(jī)將沖頭從下模組件的圓柱形內(nèi)腔向上，將試樣壓緊至設(shè)定壓邊力，進(jìn)行脹形成型，當(dāng)試樣產(chǎn)生頸縮/裂紋時(shí)，沖頭頭部的脹形球頭加載停止，沖頭、下模組件依次退回原來(lái)位置，取下試件，一次試驗(yàn)結(jié)束。此外如果通過(guò)改變沖頭I、上模組件A、下模組件B的加熱溫度，可以得到不同溫度下的剛模脹形試件，對(duì)這些試件表面應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量后，將應(yīng)變值投影到FLD圖坐標(biāo)上，即可得到板材的FLD圖。根據(jù)本實(shí)用新型的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)方法切實(shí)可行，操作簡(jiǎn)單、快 捷，進(jìn)行了熱沖壓用鋼的高溫FLD試驗(yàn)，獲得了熱沖壓用鋼在高溫條件下的成形極限性能，具有重要的實(shí)用性和推廣價(jià)值，所得熱沖壓高溫FLD圖是進(jìn)行熱沖壓工藝分析的重要試驗(yàn)基礎(chǔ)，可以為熱沖壓的數(shù)值模擬提供準(zhǔn)確的破裂判據(jù)，對(duì)于提高熱沖壓工藝應(yīng)用技術(shù)和科學(xué)研究能力具有重要意義，適用于各種熱沖壓工藝的測(cè)試研究應(yīng)用領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，包括沖頭(I)，其特征在于 所述的沖頭(I)與中心為圓柱形內(nèi)腔的圓盤狀的上模組件(A)和下模組件(B)同軸安裝； 所述的沖頭(I)的直徑小于下模組件(B)的圓柱形內(nèi)腔的直徑； 所述的上模組件(A)的圓柱形內(nèi)腔的直徑大于下模組件(B)的圓柱形內(nèi)腔的直徑。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的上模組件(A)包括，上墊圈(Al)、上隔熱板(A2)、上隔磁板(A3)和上壓邊圈(A4)均為中心為圓柱形內(nèi)腔的圈狀，上墊圈設(shè)置在上隔熱板的上部，上隔磁板設(shè)置在上隔熱板的下部，上壓邊圈設(shè)置在上隔磁板的下部，上墊圈、上隔熱板、上隔磁板和上壓邊圈呈相互緊貼式設(shè)置且內(nèi)徑相等并同軸，上模隔熱閥套(A5)套在上隔磁板的圈體外側(cè)，上模感應(yīng)線圈(A6)套在上模隔熱閥套的外圈上。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的下模組件(B)包括，下壓邊圈(BI)、下隔磁板(B2)、下隔熱板(B3)和下墊板(B4)均為中心為圓柱形內(nèi)腔的圈狀，下壓邊圈設(shè)置在下隔磁板的上部，下隔熱板設(shè)置在下隔磁板的下部，下墊板設(shè)置在下隔熱板的下部，下壓邊圈、下隔磁板、下隔熱板和下墊板呈相互緊貼式設(shè)置且內(nèi)徑相等并同軸，下模隔熱閥套(B5)套在下隔磁板的圈體外側(cè)，下模感應(yīng)線圈(B6)套在下模隔熱閥套的外圈上。
專利摘要一種高溫成形極限試驗(yàn)裝置，將沖頭與中心為圓柱形內(nèi)腔的圓盤狀的上模組件和下模組件同軸安裝，沖頭的直徑小于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑，上模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑大于下模組件的圓柱形內(nèi)腔的直徑。本實(shí)用新型的試驗(yàn)方法切實(shí)可行，操作簡(jiǎn)單、快捷，進(jìn)行了熱沖壓用鋼的高溫FLD試驗(yàn)，獲得了熱沖壓用鋼在高溫條件下的成形極限性能，具有重要的實(shí)用性和推廣價(jià)值，所得熱沖壓高溫FLD圖是進(jìn)行熱沖壓工藝分析的重要試驗(yàn)基礎(chǔ)，可以為熱沖壓的數(shù)值模擬提供準(zhǔn)確的破裂判據(jù)，對(duì)于提高熱沖壓工藝應(yīng)用技術(shù)和科學(xué)研究能力具有重要意義，適用于各種熱沖壓工藝的測(cè)試研究應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N3/28GK202533338SQ20122013020
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者俞寧峰, 吳彥駿, 徐偉力, 洪振軍, 羅愛輝, 艾健 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司