專利名稱：流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板材成形性能測(cè)試裝置及方法，具體涉及一種流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置及方法，屬于板材液壓成形技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著航空航天及汽車等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，采用鋁合金、鎂合金及鈦合金等輕質(zhì)材料是從材料途徑實(shí)現(xiàn)輕量化的重要手段。尤其在航空航天領(lǐng)域，以整流罩為典型代表的絕大多數(shù)形狀復(fù)雜的板材零件均由鋁鎂合金等輕質(zhì)材料制成。但是，這些材料在常溫下相比常規(guī)深沖鋼材的成形性能差、塑性低的矛盾已成為其加工成形的瓶頸。因此，能夠提高零件成形極限、減少成形道次的板材液壓成形技術(shù)是低塑性、難成形輕質(zhì)材料板材零件成形的有效途經(jīng)之一并得到了廣泛關(guān)注。板材液壓成形中液態(tài)的水或油作為傳力介質(zhì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛性凸?；虬寄?，使坯料在傳力介質(zhì)壓力作用下貼合凹模或凸模成形。通過(guò)外部工藝條件可改變成形過(guò)程中板材的受力狀態(tài)，將對(duì)板材的室溫成形性能產(chǎn)生重要影響。如對(duì)板材成形中施加法向載荷能提高塑性區(qū)的靜水壓力，有效地抑制板材內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而改善塑性成形能力；增大背壓可以提高板材的極限脹形高度且背壓與材料強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，極限高度提高的更加顯著,但難以突破過(guò)高壓力加載時(shí)的動(dòng)密封技術(shù)瓶頸；采用外側(cè)包覆護(hù)板可對(duì)成形板材起背壓作用，進(jìn)而提高板材成形能力，而外層護(hù)板所能提供的法向壓力分布均勻性及可控性均較差；盡管氣體可作為傳力介質(zhì)，但氣體壓縮量較大且不易過(guò)高；采用粘性介質(zhì)可對(duì)板材成形過(guò)程中的雙側(cè)同時(shí)施加壓力，但因工藝自身特點(diǎn)等條件制約，成形時(shí)板材各部位的受力均勻性較差并增加了后續(xù)清理工序。目前在板材液壓成形過(guò)程中流體壓力值隨著使用要求的增加而逐漸加大，有時(shí)達(dá)到甚至超過(guò)了鋁合金、鎂合金及低碳鋼等材料的室溫屈服極限，因此，流體壓力對(duì)板材成形過(guò)程中的變形特征及壁厚變化的影響則不能被忽略，此種情況下板材實(shí)際上是處于一拉兩壓的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，即三維應(yīng)力狀態(tài)。而傳統(tǒng)板材單向拉伸性能測(cè)試時(shí)僅為一維應(yīng)力狀態(tài)，即簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)，不能反應(yīng)流體壓力作用下板材的真實(shí)成形特性，故需要考慮流體壓力作用對(duì)板材成形性能的影響。但現(xiàn)有板材成形性能測(cè)試方法或技術(shù)均存在著顯著的不足之處，無(wú)法真實(shí)對(duì)流體壓力條件下板材成形性能進(jìn)行測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)板材成形性能測(cè)試方法難以進(jìn)行流體加壓條件下的實(shí)時(shí)測(cè)試及準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并因板材試樣為非圓截面而無(wú)法實(shí)現(xiàn)流體高壓情況下的動(dòng)態(tài)密封等瓶頸問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置及方法。其密封設(shè)置在夾持結(jié)構(gòu)與端蓋相配合的部位，解決了板材試樣為非圓截面情況下因動(dòng)密封問(wèn)題所帶來(lái)的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:
—種流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置，所述測(cè)試裝置包括厚壁筒、上端蓋、下端蓋、上夾持件、下夾持件，所述厚壁筒為圓形厚壁筒，所述上端蓋和下端蓋均與厚壁筒的上下兩端密封連接，所述上端蓋和下端蓋幾何中心處均設(shè)有圓柱形通孔，通孔內(nèi)壁均設(shè)有上下均勻分布的兩道凹槽，凹槽處配有密封圈用于實(shí)現(xiàn)上夾持件和下夾持件分別與上端蓋和下端蓋之間的動(dòng)態(tài)密封，所述上夾持件和下夾持件均由夾持區(qū)域、活塞區(qū)域和連接區(qū)域組成，上夾持件和下夾持件的連接區(qū)域相對(duì)安裝在所述厚壁筒的內(nèi)腔中，上夾持件和下夾持件的夾持區(qū)域分別位于上端蓋和下端蓋之外，上夾持件和下夾持件的活塞區(qū)域與上端蓋和下端蓋分別采用圓柱形通孔即活塞缸形式配合，上夾持件和下夾持件可沿厚壁筒上下移動(dòng)，厚壁筒、上端蓋、下端蓋、上夾持件和下夾持件共同形成流體介質(zhì)腔體(完整密封腔體)，厚壁筒上設(shè)有與流體介質(zhì)腔體相通的注入孔；上夾持件和下夾持件的連接區(qū)域沿其軸向均設(shè)有插槽，用于放置板材試樣的夾持端，使板材試樣的上下夾持端對(duì)應(yīng)地與上夾持件、下夾持件連接在一起。所述測(cè)試裝置還包括上圓柱銷釘、下圓柱銷釘，所述上圓柱銷釘和下圓柱銷釘?shù)膱A柱外徑與板材試樣的通孔內(nèi)徑采用間隙配合，上夾持件通過(guò)上圓柱銷釘與板材試樣的上夾持端相連，下夾持件通過(guò)下圓柱銷釘與板材試樣的下夾持端相連。所述測(cè)試裝置中的密封圈包括多個(gè)O型密封圈，所述上端蓋與上夾持件之間分別設(shè)有兩個(gè)O型密封圈；所述下端蓋與下夾持件之間分別設(shè)有兩個(gè)O型密封圈。一種利用上述測(cè)試裝置的成形性能測(cè)試方法，其特征在于:所述測(cè)試方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的:步驟一、將板材試樣分別通過(guò)上圓柱銷釘、下圓柱銷釘與上夾持件、下夾持件進(jìn)行配合連接；步驟二、按設(shè)計(jì)要求將O型密封圈分別裝配于上端蓋與下端蓋矩形凹槽處；步驟三、將裝配好的板材試樣、上圓柱銷釘、下圓柱銷釘、上夾持件與下夾持件作為一個(gè)整體從厚壁筒的一側(cè)開口處進(jìn)入，進(jìn)入后將裝配有O型密封圈的下端蓋通過(guò)通孔與下夾持件進(jìn)行圓柱通孔形式配合連接，然后將下端蓋與厚壁筒進(jìn)行密封螺紋連接，用相同方法裝配上端蓋；步驟四、將裝配好的測(cè)試裝置通過(guò)上下夾持件與萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)相連，上夾持件置于萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，通過(guò)裝夾機(jī)構(gòu)將其固定，同理將下夾持件固定于萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)的下夾頭內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)的下夾頭分別與力載荷傳感器及位移載荷傳感器相連，調(diào)整厚壁筒的豎直位置使其注入孔正對(duì)于板材試樣的幾何中心，在該位置處通過(guò)裝夾機(jī)構(gòu)固定上端蓋、厚壁筒與下端蓋所組成的整體結(jié)構(gòu)；步驟五、將厚壁筒上的注入孔通過(guò)高壓油管與外接增壓器相連，獨(dú)立控制，然后通過(guò)注入孔向流體介質(zhì)腔體內(nèi)注入流體介質(zhì),使流體介質(zhì)充滿直至將流體介質(zhì)腔體內(nèi)的空氣全部排出；步驟六、啟動(dòng)萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)定試驗(yàn)機(jī)上下夾頭固定不動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)外接增壓器使流體介質(zhì)腔體內(nèi)液壓值上升，當(dāng)其上升至規(guī)定值后，調(diào)節(jié)外接增壓器使流體介質(zhì)腔體內(nèi)液壓在該數(shù)值上時(shí)刻保持動(dòng)態(tài)平衡；步驟七、通過(guò)控制萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)使上夾頭保持不動(dòng)、下夾頭以設(shè)定速率勻速向下移動(dòng)，即此時(shí)板材試樣拉伸變形的應(yīng)變速率為確定因素，直至萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)判定板材試樣已被拉斷，即實(shí)驗(yàn)結(jié)束；步驟八、通過(guò)調(diào)節(jié)外接增壓器卸去流體介質(zhì)腔體內(nèi)壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)裝夾機(jī)構(gòu)將測(cè)試裝置從萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)中取出，卸去連接注入孔的高壓油管，使流體介質(zhì)腔體內(nèi)部與外部大氣壓聯(lián)通，分離上端蓋與厚壁筒，將上夾持件從厚壁筒內(nèi)取出，同理取出下夾持件，取出時(shí)確保斷后試樣的完整性，避免其受其余外力的影響；步驟九、通過(guò)常規(guī)尺寸測(cè)試手段對(duì)拉斷后的板材試樣進(jìn)行斷后伸長(zhǎng)率、壁厚減薄量及其分布等測(cè)試，并分析不同流體壓力、應(yīng)變速率、標(biāo)距寬度、標(biāo)距厚度、試樣材料各因素對(duì)其的影響。在步驟六中，所述規(guī)定值是指流體介質(zhì)腔體內(nèi)流體壓力值設(shè)定為50 400MPa范
圍內(nèi)某一值。本發(fā)明具有以下有益效果:利用本發(fā)明方法測(cè)試時(shí)上下兩夾持件與板材試樣不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，隨著夾持件分別向上下兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，板材試樣也隨之發(fā)生伸長(zhǎng)變形。該方法實(shí)現(xiàn)了板材在法向流體壓力與軸向可控拉力作用下單向拉伸過(guò)程中力學(xué)性能的測(cè)試與數(shù)據(jù)采集，將板材試樣置于流體高壓腔內(nèi)，通過(guò)具有特殊結(jié)構(gòu)的夾持件將試樣兩端與萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)法向流體壓力作用下板材單向拉伸成形過(guò)程中力學(xué)性能的測(cè)試及數(shù)據(jù)采集等工作。本發(fā)明的創(chuàng)新之處就在于通過(guò)將夾持件與端蓋設(shè)計(jì)為圓形活塞缸形式配合，而圓柱夾持件與試樣兩端通過(guò)圓柱銷釘插入通孔的形式攻克了板材矩形截面無(wú)法實(shí)現(xiàn)高壓動(dòng)態(tài)密封這一技術(shù)難題。通過(guò)在厚壁筒中心處鉆油孔并由高壓油管與外接增壓器相連。首先將內(nèi)置板材試樣的測(cè)試裝置與萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)相連，固定上下兩夾持件，通過(guò)注入孔向流體介質(zhì)腔體內(nèi)注入液壓油直至達(dá)到所需內(nèi)壓，在保證內(nèi)壓值動(dòng)態(tài)平衡條件下啟動(dòng)萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)，保持上夾持件固定，下移下夾持件實(shí)現(xiàn)板材試樣在一定應(yīng)變速率下的單向拉伸，直至試樣被拉斷即實(shí)驗(yàn)結(jié)束。將測(cè)試裝置移出萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)夾持件取出斷后板材試樣，對(duì)板材試樣的斷后伸長(zhǎng)率、壁厚減薄量及分布進(jìn)行測(cè)量與分析。本發(fā)明方法具體優(yōu)點(diǎn)如下:一、通過(guò)轉(zhuǎn)化的思想將難以實(shí)現(xiàn)的非圓截面高壓動(dòng)態(tài)密封轉(zhuǎn)為技術(shù)成熟的圓截面活塞缸動(dòng)態(tài)密封形式，可實(shí)現(xiàn)流體加壓條件下板材單向拉伸成形過(guò)程中的動(dòng)態(tài)密封；二、流體加壓與板材單向拉伸成形可分別獨(dú)立精確和實(shí)時(shí)控制，在兩者合理匹配作用下獲得各因素影響的權(quán)重比；三、圓柱夾持件與試樣兩端分別設(shè)有通孔用于圓柱銷釘連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證試樣夾持端受力均衡的同時(shí)，可供不同形狀尺寸、不同材質(zhì)的板材試樣進(jìn)行成形性能測(cè)試；四、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，制造技術(shù)成熟，易于在生產(chǎn)中實(shí)施、推廣和應(yīng)用。


圖1是具體實(shí)施方式
一實(shí)驗(yàn)前測(cè)試裝置與板材試樣位置關(guān)系狀態(tài)示意圖(流體介質(zhì)腔體10內(nèi)充滿流體介質(zhì)，使腔內(nèi)達(dá)到一定壓力值)，圖2是具體實(shí)施方式
一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試裝置與板材試樣位置關(guān)系狀態(tài)示意圖(在內(nèi)壓保持動(dòng)態(tài)恒定條件下，連接萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)的下夾持件7已下行至一定距離，板材試樣3被拉伸至一定長(zhǎng)度)，圖3是利用本發(fā)明具體實(shí)施方式
一實(shí)驗(yàn)后測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖(下夾持件7下行至一定距離后，板材試樣3伸長(zhǎng)至極限長(zhǎng)度以致其發(fā)生斷裂，實(shí)驗(yàn)結(jié)束)，圖4是具體實(shí)施方式
一中試樣A (板材試樣3)的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是具體實(shí)施方式
二中試樣B(板材試樣3)的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一:下面結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4具體說(shuō)明本實(shí)施方式。該裝置包括厚壁筒11，所述厚壁筒11為圓形厚壁筒，其上設(shè)有與流體介質(zhì)腔體10相通的注入孔4，工作時(shí)通過(guò)注入孔4向流體介質(zhì)腔體10內(nèi)注入流體介質(zhì)；厚壁筒11圓形內(nèi)壁光滑,上下相通，所述厚壁筒11分別與上端蓋13、下端蓋9采用密封螺紋連接，所述上端蓋13、下端蓋9分別與上夾持件1、下夾持件7采用圓柱通孔形式配合連接，形成完整的動(dòng)態(tài)密封腔體，所述上端蓋13與下端蓋9的光滑圓形通孔內(nèi)壁處分別設(shè)有上下相隔一定距離的兩道凹槽，用于放置O型密封圈14、2與6、8，以防止上夾持件I與下夾持件7軸向移動(dòng)時(shí)高壓流體介質(zhì)發(fā)生泄漏；所述上夾持件I與下夾持件7露出端蓋的部分區(qū)域供萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)夾持固定，其形狀為細(xì)長(zhǎng)圓棒狀;所述上夾持件I與下夾持件7底部圓形截面中心處均設(shè)有一定深度的矩形槽，在矩形槽所在長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)有圓形通孔，該通孔與圓柱銷釘帽接觸一側(cè)設(shè)有螺紋，用于固定圓柱銷釘，以避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中銷釘滑落，所述上圓柱銷釘12與下圓柱銷釘5分別通過(guò)通孔與板材試樣3連接(所述板材試樣3的夾持端幾何中心處設(shè)有圓形通孔，其直徑與上下夾持件1、7連接區(qū)域的圓形通孔一致，用于連接板材試樣3與上下夾持件1、7)，所述板材試樣3的上下夾持端幾何中心處分別設(shè)有與圓柱銷釘直徑相同的圓孔，以便圓柱銷釘穿過(guò)，所述板材試樣3的兩夾持端寬度大于標(biāo)距(測(cè)試區(qū)域)寬度、且夾持端與標(biāo)距間通過(guò)半圓過(guò)渡，所述板材試樣3為標(biāo)距寬度10mm、標(biāo)距長(zhǎng)度24mm、厚度2mm的鋁合金板材。
具體實(shí)施方式
二:下面結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖5具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于招合金板材試樣3標(biāo)距寬度為5mm,其它組成結(jié)構(gòu)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于板材試樣的材料選為鎂合金，其它組成結(jié)構(gòu)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四:利用上述裝置進(jìn)行測(cè)試的方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的:步驟一、將板材試樣3分別通過(guò)上圓柱銷釘12、下圓柱銷釘5與上夾持件1、下夾持件7進(jìn)行配合連接；步驟二、按設(shè)計(jì)要求將O型密封圈14、2、6、8分別裝配于上端蓋13與下端蓋9矩形凹槽處；步驟三、將裝配好的板材試樣3、上圓柱銷釘12、下圓柱銷釘5、上夾持件I與下夾持件7作為一個(gè)整體從厚壁筒11的一側(cè)開口處進(jìn)入，進(jìn)入后將裝配有O型密封圈6、8的下端蓋9通過(guò)通孔與下夾持件7進(jìn)行圓柱通孔形式配合連接，然后將下端蓋9與厚壁筒11進(jìn)行密封螺紋連接，用相同方法裝配上端蓋13 ；步驟四、將裝配好的測(cè)試裝置通過(guò)上下夾持件1、7與萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)相連，上夾持件I置于萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，通過(guò)裝夾機(jī)構(gòu)將其固定，同理將下夾持件7固定于萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)的下夾頭內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)的下夾頭分別與力載荷傳感器及位移載荷傳感器相連，調(diào)整厚壁筒11的豎直位置使其注入孔4正對(duì)于板材試樣3的幾何中心，在該位置處通過(guò)裝夾機(jī)構(gòu)固定上端蓋13、厚壁筒11與下端蓋9所組成的整體結(jié)構(gòu)；步驟五、將厚壁筒11上的注入孔4通過(guò)高壓油管與外接增壓器相連，獨(dú)立控制，然后通過(guò)注入孔4向流體介質(zhì)腔體10內(nèi)注入流體介質(zhì)，使流體介質(zhì)充滿直至將流體介質(zhì)腔體10內(nèi)的空氣全部排出；步驟六、啟動(dòng)萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)定試驗(yàn)機(jī)上下夾頭固定不動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)外接增壓器使流體介質(zhì)腔體10內(nèi)液壓值上升，當(dāng)其上升至規(guī)定值后，調(diào)節(jié)外接增壓器使流體介質(zhì)腔體10內(nèi)液壓在該數(shù)值上時(shí)刻保持動(dòng)態(tài)平衡；步驟七、通過(guò)控制萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)使上夾頭保持不動(dòng)、下夾頭以設(shè)定速率勻速向下移動(dòng)，即此時(shí)板材試樣3拉伸變形的應(yīng)變速率為確定因素，直至萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)判定板材試樣3已被拉斷，即實(shí)驗(yàn)結(jié)束；步驟八、通過(guò)調(diào)節(jié)外接增壓器卸去流體介質(zhì)腔體10內(nèi)壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)裝夾機(jī)構(gòu)將測(cè)試裝置從萬(wàn)能(單向拉伸)試驗(yàn)機(jī)中取出，卸去連接注入孔4的高壓油管，使流體介質(zhì)腔體10內(nèi)部與外部大氣壓聯(lián)通，分離上端蓋13與厚壁筒11，將上夾持件I從厚壁筒11內(nèi)取出，同理取出下夾持件7，取出時(shí)確保斷后試樣的完整性，避免其受其余外力的影響；步驟九、通過(guò)常規(guī)尺寸測(cè)試手段對(duì)拉斷后的板材試樣3進(jìn)行斷后伸長(zhǎng)率、壁厚減薄量及其分布等測(cè)試，并分析不同流體壓力、應(yīng)變速率、標(biāo)距寬度、標(biāo)距厚度、試樣材料各因素對(duì)其的影響。
權(quán)利要求
1.一種流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置包括厚壁筒(11)、上端蓋(13)、下端蓋(9)、上夾持件(I)、下夾持件(7)，所述厚壁筒(11)為圓形厚壁筒，所述上端蓋(13)和下端蓋(9)均與厚壁筒(11)的上下兩端密封連接，所述上端蓋(13)和下端蓋(9)幾何中心處均設(shè)有圓柱形通孔，通孔內(nèi)壁均設(shè)有上下均勻分布的兩道凹槽，凹槽處配有密封圈用于實(shí)現(xiàn)上夾持件(I)和下夾持件(7)分別與上端蓋(13)和下端蓋(9)之間的動(dòng)態(tài)密封，所述上夾持件⑴和下夾持件(7)均由夾持區(qū)域、活塞區(qū)域和連接區(qū)域組成，上夾持件(I)和下夾持件(7)的連接區(qū)域相對(duì)安裝在所述厚壁筒(11)的內(nèi)腔中，上夾持件(I)和下夾持件(7)的夾持區(qū)域分別位于上端蓋(13)和下端蓋(9)之外，上夾持件(I)和下夾持件(7)的活塞區(qū)域與上端蓋(13)和下端蓋(9)分別采用圓柱形通孔即活塞缸形式配合，上夾持件(I)和下夾持件(7)可沿厚壁筒(11)上下移動(dòng)，厚壁筒(11)、上端蓋(13)、下端蓋(9)、上夾持件(I)和下夾持件(7)共同形成流體介質(zhì)腔體(10)，厚壁筒(11)上設(shè)有與流體介質(zhì)腔體(10)相通的注入孔(4);上夾持件(I)和下夾持件(7)的連接區(qū)域沿其軸向均設(shè)有插槽(1_1，7-1)，用于放置板材試樣(3)的夾持端，使板材試樣(3)的上下夾持端對(duì)應(yīng)地與上夾持件(I)、下夾持件(7)連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置還包括上圓柱銷釘(12)、下圓柱銷釘(5)，所述上圓柱銷釘(12)和下圓柱銷釘(5)的圓柱外徑與板材試樣(3)的通孔內(nèi)徑采用間隙配合，上夾持件⑴通過(guò)上圓柱銷釘(12)與板材試樣(3)的上夾持端相連，下夾持件(7)通過(guò)下圓柱銷釘(5)與板材試樣(3)的下夾持端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述測(cè)試裝置中的密封圈包括多個(gè)O型密封圈(14、2、6、8)，所述上端蓋(13)與上夾持件⑴之間分別設(shè)有兩個(gè)O型密封圈(14、2);所述下端蓋(9)與下夾持件(7)之間分別設(shè)有兩個(gè)O型密封圈(6、8)。
4.一種利用上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述測(cè)試裝置的成形性能測(cè)試方法，其特征在于:所述測(cè)試方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一、將板材試樣(3)分別通過(guò)上圓柱銷釘(12)、下圓柱銷釘(5)與上夾持件(I)、下夾持件(7)進(jìn)行配合連接； 步驟二、按設(shè)計(jì)要求將O型密封圈(14、2、6、8)分別裝配于上端蓋(13)與下端蓋(9)矩形凹槽處； 步驟三、將裝配好的板材試樣(3)、上圓柱銷釘(12)、下圓柱銷釘(5)、上夾持件(I)與下夾持件(7)作為一個(gè)整體從厚壁筒(11)的一側(cè)開口處進(jìn)入，進(jìn)入后將裝配有O型密封圈(6,8)的下端蓋(9)通過(guò)通孔與下夾持件(7)進(jìn)行圓柱通孔形式配合連接，然后將下端蓋(9)與厚壁筒(11)進(jìn)行密封螺紋連接，用相同方法裝配上端蓋(13)； 步驟四、將裝配好的測(cè)試裝置通過(guò)上下夾持件(1、7)與萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)相連，上夾持件(I)置于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，通過(guò)裝夾機(jī)構(gòu)將其固定，同理將下夾持件(7)固定于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的下夾頭內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)的下夾頭分別與力載荷傳感器及位移載荷傳感器相連，調(diào)整厚壁筒(11)的豎直位置使 其注入孔(4)正對(duì)于板材試樣(3)的幾何中心，在該位置處通過(guò)裝夾機(jī)構(gòu)固定上端蓋(13)、厚壁筒(11)與下端蓋(9)所組成的整體結(jié)構(gòu)； 步驟五、將厚壁筒(11)上的注入孔(4)通過(guò)高壓油管與外接增壓器相連，獨(dú)立控制，然后通過(guò)注入孔(4)向流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)注入流體介質(zhì)，使流體介質(zhì)充滿直至將流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)的空氣全部排出； 步驟六、啟動(dòng)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)定試驗(yàn)機(jī)上下夾頭固定不動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)外接增壓器使流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)液壓值上升，當(dāng)其上升至規(guī)定值后，調(diào)節(jié)外接增壓器使流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)液壓在該數(shù)值上時(shí)刻保持動(dòng)態(tài)平衡； 步驟七、通過(guò)控制萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)使上夾頭保持不動(dòng)、下夾頭以設(shè)定速率勻速向下移動(dòng)，即此時(shí)板材試樣(3)拉伸變形的應(yīng)變速率為確定因素，直至萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)判定板材試樣(3)已被拉斷，即實(shí)驗(yàn)結(jié)束； 步驟八、通過(guò)調(diào)節(jié)外接增壓器卸去流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)裝夾機(jī)構(gòu)將測(cè)試裝置從萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)中取出，卸去連接注入孔(4)的高壓油管，使流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)部與外部大氣壓聯(lián)通，分離上端蓋(13)與厚壁筒(11)，將上夾持件(I)從厚壁筒(11)內(nèi)取出，同理取出下夾持件(7)，取出時(shí)確保斷后試樣的完整性； 步驟九、通過(guò)常規(guī)尺寸測(cè)試手段對(duì)拉斷后的板材試樣(3)進(jìn)行斷后伸長(zhǎng)率、壁厚減薄量及其分布測(cè)試。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成形性能測(cè)試方法，其特征在于:在步驟六中，所述規(guī)定值是指流體介質(zhì)腔體(10)內(nèi)流體壓力值設(shè)定為50 400MPa范圍內(nèi)某一值。
全文摘要
流體壓力作用下板材成形性能測(cè)試裝置及方法，屬于板材液壓成形技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)傳統(tǒng)板材成形性能測(cè)試難以進(jìn)行流體加壓條件下的實(shí)時(shí)測(cè)試及準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并因板材試樣為非圓截面而無(wú)法實(shí)現(xiàn)流體高壓情況下的動(dòng)態(tài)密封的問(wèn)題。技術(shù)要點(diǎn)端蓋與夾持件采用活塞缸形式配合，在上下兩夾持件連接區(qū)域通過(guò)圓柱銷釘形式連接板材試樣；測(cè)試方法依次為放置試樣、組合測(cè)試裝置、連接試驗(yàn)機(jī)、施加液壓與下夾頭下移、斷后試樣取出并進(jìn)行尺寸測(cè)量?；钊仔问脚浜峡墒咕匦谓孛娴陌宀脑嚇訉?shí)現(xiàn)流體高壓動(dòng)態(tài)密封，裝置的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)液壓與板材拉伸速率的獨(dú)立精確控制，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)板材試樣的形狀及尺寸多樣化成形性能測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N3/28GK103196758SQ201310115829
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者李峰, 張?chǎng)锡? 苑世劍 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)