CN104624795B - 高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属薄板成形极限图的测定方法，即一种高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，在制备测定模具时，模具的上模座与加压系统的连接，上模、下模的模体中和压头的本体上均设置有供电加热棒该电加热棒通过导线与加热控制器导通；上模导向柱的内部设置有测温探头，测温探头将测量的温度反馈给温度显示仪，温度显示仪控制加热控制器对上模、下模或压头加热与否；将金属薄板试件放入制备完毕的测定模具的下模上，然后可实现对高温状态下金属薄板成形极限图的测定。由于所述方法，提高了控制精度、降低了能耗、降低了模具对测试结果的影响、模具压边力恒定、易于夹持试件、缩短了试件测试周期长和能够连续测试试件。

Description

高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法

技术领域

本发明涉及金属薄板成形极限图的测定方法，尤其是一种提高控制精度、降低能耗、降低模具对测试结果的影响、模具压边力恒定、易于夹持试件、缩短试件测试周期和能够连续测试试件的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法。

背景技术

目前，高温状态下测定金属薄板成形极限图【Forming limit diagram ，缩写为FLD】的方法按使用模具分为两种型式：

一种，对试件直接加热。但所用试件小，一个试件测定试验周期长，由于模具本身不加热，整个试验过程中，模具与试件、模具本身冷热不均，造成模具状态对测试结果影响大；另外，夹持方式对测试也有不利影响，所用模具压边力持续变化，控制精度差，需要专门的压机。

另一种，通过模具加热实现试件加热。试件需要先夹持，再加热，下一试件必须等模具冷却才能进入下一试验周期。试验断续进行，而且加热过程耗能大，热量不能有效被加热对象【加热对象是指模具的上模、下模和压头】利用。由于试件夹持是通过螺栓拧紧来实现，夹持不方便，影响操作，控制精度差，也使测试周期拉长。

综上所述，现有技术的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法所采用模具造成如下技术缺陷：控制精度低、能耗大，模具对测试结果的影响大，试件难于夹持、模具压边力持续变化，无法连续测试和试件测试周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高控制精度、降低能耗、降低模具对测试结果的影响、模具压边力恒定、易于夹持试件、缩短试件测试周期和能够连续测试试件的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法。

为实现本发明上述目的而采用的技术方案是：一种高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，包括制备测定模具，其中：

在制备测定模具时，模具的上模座通过上模导向柱与加压系统的作动器连接螺母连接，由加压系统的作动器控制上模座及上模下移对位于上模下方的下模加压；位于上模下方且与上模匹配的下模中设置有压头，所述上模、下模的模体中和压头的本体上均设置有供电加热棒插入的加热棒插入槽，该加热棒插入槽中插入有电加热棒，该电加热棒通过导线与加热控制器导通；

所述上模座和上模在外力作用下沿上模导向柱上下移动，该上模导向柱的内部设置有测温探头，该测温探头通过导线与温度显示仪导通，测温探头将测量的温度反馈给温度显示仪，温度显示仪控制加热控制器对上模、下模或压头加热与否；

所述下模的下方设置有下模座，该下模座与上模座和设置在模具的支撑架上的定位板中均设置有冷却水流道，该冷却水流道的进水口通过分集流阀与外部水源接通，所述冷却水流道的出水口通过又一分集流阀与排水池接通，完成测定模具的制备；

将金属薄板试件放入制备完毕的测定模具的下模上，由加热控制器控制电加热棒对上模、下模和压头进行加热，再将热量传递给位于下模上的金属薄板试件，加热到预设温度时，测温探头将测量的温度反馈给温度显示仪，温度显示仪控制加热控制器停止加热，加压系统的作动器控制上模座及上模下移对下模中的金属薄板试件加压，金属薄板试件受压成型，然后可实现对高温状态下金属薄板成形极限图的测定。

上述方法中，为实现上、下模自动夹持金属薄板试件，进一步所述制备测定模具时，压头的底部与定位板固定为一体，所述压头由定位板支撑，在下模座的下方设置有氮气弹簧

由于上述方法，提高了控制精度、降低了能耗、降低了模具对测试结果的影响、模具压边力恒定、易于夹持试件、缩短了试件测试周期和能够连续测试试件。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1 为本发明的结构示意图。

图2为本发明温度测量的示意图。

图3为本发明加热结构的示意图。

图4 为本发明的模具结构示意图。

图5 为本发明模具上模的结构示意图。

图6为本发明模具下模的结构示意图。

图7为本发明模具压头的结构示意图。

图8为本发明模具上模座的结构示意图。

图9为本发明模具下模座的结构示意图。

图10为本发明模具定位板的结构示意图。

图中：1、作动器连接螺母；2、 细调螺母；3、上模导向柱；4、测温探头；5、冷却水接头；6、上模座；7、上模支撑柱；8、上模；9、下模；10、温度显示仪；11、定位板；12、下模座；13、压头；14、加热棒；15、分集流阀；16、加热控制器；17、氮气弹簧；18、双调螺杆；19、顶杆；20、支撑限位块；21、承压板；22、加热棒插入槽；23、冷却水流道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1至10，图中的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，包括制备测定模具，其中：

在制备测定模具时，模具的上模座6通过上模导向柱3与加压系统的作动器连接螺母1连接，由加压系统的作动器控制上模座6及上模8下移对位于上模8下方的下模9加压【具体使用时，同时对位于下模9中的试样加压，所述试样为下述的金属薄板试件】；位于上模8下方且与上模8匹配的下模9中设置有压头13，所述上模8、下模9的模体中和压头13的本体上均设置有供电加热棒14插入的加热棒插入槽22，该加热棒插入槽22中插入有电加热棒14，该电加热棒14通过导线与加热控制器16导通；

所述上模座6和上模8在外力作用下沿上模导向柱3上下移动，该上模导向柱3的内部设置有测温探头4，该测温探头4通过导线与温度显示仪10导通，测温探头4将测量的温度反馈给温度显示仪10，温度显示仪10控制加热控制器16对上模8、下模9或压头13加热与否；

所述下模9的下方设置有下模座12，该下模座12与上模座6和设置在模具的支撑架上的定位板11中均设置有冷却水流道23，该冷却水流道23的进水口通过分集流阀15与外部水源接通，所述冷却水流道23的出水口通过又一分集流阀15与排水池接通，完成测定模具的制备；

将金属薄板试件放入制备完毕的测定模具的下模9上，由加热控制器16控制电加热棒14对上模8、下模9和压头13进行加热，再将热量传递给位于下模9上的金属薄板试件，加热到预设温度时，测温探头4将测量的温度反馈给温度显示仪10，温度显示仪10控制加热控制器16停止加热，加压系统的作动器控制上模座6及上模8下移对下模9中的金属薄板试件加压，金属薄板试件受压成型，然后可实现对高温状态下金属薄板成形极限图的测定。

为实现模具自动对试件夹持【试件为金属薄板试件，下述出现的试件也均为金属薄板试件】，上述实施例中，优选地：所述制备测定模具时，压头13的底部与定位板11固定为一体，所述压头13由定位板11支撑，在下模座12的下方设置有氮气弹簧17。

为便于测定模具的制造，上述实施例中，优选地：所述测定模具又包括

设置在支撑架顶部的上模导向柱3，位于上模导向柱3底部的上模座6，位于上模座6下方的上模8与上模支撑柱7固定为一体，外力作用下，上模8随上模座6一体沿上模导向柱3上下移动；

位于上模8下方的下模9通过顶杆19与下模座12固定为一体，该下模座12非工作状态下通过支撑柱放置在承压板21上，工作时，由设置在下模座12下方的氮气弹簧17提供支撑；

所述上模8、下模9的模体中和压头13的本体上均设置有供电加热棒14插入的加热棒插入槽22，该加热棒插入槽22中插入有电加热棒14，该电加热棒14通过导线与加热控制器16导通；

所述上模导向柱3在顶部安装有用于与加压系统的作动器连接的作动器连接螺母1，该上模导向柱3的内部设置有测温探头4，该测温探头4通过导线与温度显示仪10导通，测温探头4将测量的温度反馈给温度显示仪10，温度显示仪10控制加热控制器16对上模8、下模9或压头13加热与否；

所述下模座12与上模座6和固定在模具的支撑架上的定位板11中均设置有冷却水流道23，该冷却水流道23的进水口通过分集流阀15与外部水源接通，所述冷却水流道23的出水口通过又一分集流阀15与排水池接通。在该实施例中，当然在冷却水流道23的进水口和出水口出均可以设置冷却水接头5，在冷却水接头5上安装分集流阀15。且该分集流阀15控制水路的走向，整个冷却水流道23规整、有效。

为实现模具自动对试件夹持，上述实施例中，优选地：所述下模座12下方的支撑柱上设置有支撑限位块20，该下模座12非工作状态由支撑限位块20提供支撑；氮气弹簧17的底部固定在支撑架的底部承压板上，工作时下模座12由氮气弹簧17提供支撑。

为提高使用安全性，上述实施例中，优选地：所述模具的支撑架上设置有双调螺杆18。该双调螺杆18用于支撑限位块20的取放，以保护氮气弹簧17。

进一步提高控制精度，上述实施例中，优选地：所述上模导向柱3的顶部设置有细调螺母2，推动杆穿过该细调螺母2。调整所述细调螺母2实现调节上模8、下模9及模具与试样间隙大小。

为进一步保证标准试件能够快速放置在模具正确位置处，上述实施例中，优选地：所述下模座12与承压板21之间的支撑柱上设置有支撑限位块20，该支撑限位块20限制氮气弹簧17的压缩极限。

本发明的有益效果是：

一、按本发明所述方法制备的模具上下模与压头带有的加热装置【即加热棒14与加热控制器16】使上下模及压头能够快速加热，必要时传热与试件，加热对象具体、有效。

二、按本发明所述方法制备的模具测温仪【即测温探头4与温度显示仪10】的安装能够及时显示模具现场温度，提高控制精度，减少不必要加热时间，保证试件与模具温度差在可控范围。

三、按本发明所述方法制备的模具，采用对试件、模具分别加热的试验途径，可以快节奏试验，也更接近生产实际。

四、按本发明所述方法制备的模具所采用的氮气弹簧17保证压边力恒定，且实现试件自动夹持，能够节省测试时间。

五、按本发明所述方法制备的模具可以在多件测试中，下一测试过程可以持续进行，中间不需要停顿。

六、按本发明所述方法制备的模具工作用压机，可供选择型式很多，使整个模具具有很大通用性。

七、按本发明所述方法制备的模具上/下模座和定位板上设置的冷却水流道23，用以保证测温设备和氮气弹簧正常使用。

八、按本发明所述方法制备的模具在使用中，还可达成兼顾在模加热，冷模冲压等多种试验形式。

上述所有实施例中，所述测温探头4、温度显示仪10、加热棒14、加热控制器16、氮气弹簧17均为市场销售产品。

总之，本发明特别是适用于测定600-1000℃时，金属薄板成形极限图FLD。根据本发明所述方法制备的模具，上下模型面与国标要求一致，采用的限位装置使标准试件能够快速放置在模具正确位置；该模具上下模与压头设计有加热装置安装位置，通过加热棒使上下模及压头能够快速加热，必要时针对窄试件、连续测试时，也能将热传递给试件；上模导向柱内留有测温仪安装位置，测温仪能够及时显示模具现场温度，提示下一步操作的进行，减少不必要加热时间，实验过程易观测，控制精度高；在试件与模具温度一致且达到要求值时，上模下行合模，所采用的氮气弹簧保证压边力恒定，且实现试件自动夹持，能够节省时间，并完成测试；上模上行，腾出试样安装空间，安装试件，下一测试过程可以持续进行，中间不需要停顿。该模具加压系统工作用压机/作动器等，可供选择型式很多，使整个模具具有很大通用性；在上/下模座和定位板上设置的冷却水道，可以保证测温设备和氮气弹簧正常使用。

显然，上述描述的所有实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范畴。

综上所述，本发明提高了控制精度、降低了能耗、降低了模具对测试结果的影响、模具压边力恒定、易于夹持试件、缩短了试件测试周期和能够连续测试试件。

Claims (7)

1.一种高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，包括制备测定模具，其特征在于：

在制备测定模具时，模具的上模座（6）通过上模导向柱（3）与加压系统的作动器连接螺母（1）连接，由加压系统的作动器控制上模座（6）及上模（8）下移对位于上模（8）下方的下模（9）加压；位于上模（8）下方且与上模（8）匹配的下模（9）中设置有压头（13），所述上模（8）、下模（9）的模体中和压头（13）的本体上均设置有供电加热棒（14）插入的加热棒插入槽（22），该加热棒插入槽（22）中插入有电加热棒（14），该电加热棒（14）通过导线与加热控制器（16）导通；

所述上模座（6）和上模（8）在外力作用下沿上模导向柱（3）上下移动，该上模导向柱（3）的内部设置有测温探头（4），该测温探头（4）通过导线与温度显示仪（10）导通，测温探头（4）将测量的温度反馈给温度显示仪（10），温度显示仪（10）控制加热控制器（16）对上模（8）、下模（9）或压头（13）加热与否；

所述下模（9）的下方设置有下模座（12），该下模座（12）与上模座（6）和设置在模具的支撑架上的定位板（11）中均设置有冷却水流道（23），该冷却水流道（23）的进水口通过分集流阀（15）与外部水源接通，所述冷却水流道（23）的出水口通过又一分集流阀（15）与排水池接通，完成测定模具的制备；

将金属薄板试件放入制备完毕的测定模具的下模（9）上，由加热控制器（16）控制电加热棒（14）对上模（8）、下模（9）和压头（13）进行加热，再将热量传递给位于下模（9）上的金属薄板试件，加热到预设温度时，测温探头（4）将测量的温度反馈给温度显示仪（10），温度显示仪（10）控制加热控制器（16）停止加热，加压系统的作动器控制上模座（6）及上模（8）下移对下模（9）中的金属薄板试件加压，金属薄板试件受压成型，然后可实现对高温状态下金属薄板成形极限图的测定。

2.根据权利要求1所述的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，其特征在于：所述制备测定模具时，压头（13）的底部与定位板（11）固定为一体，所述压头（13）由定位板（11）支撑，在下模座（12）的下方设置有氮气弹簧（17）。

3.根据权利要求1或2所述的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，其特征在于：所述测定模具又包括

设置在支撑架顶部的上模导向柱（3），位于上模导向柱（3）底部的上模座（6），位于上模座（6）下方的上模（8）与上模支撑柱（7）固定为一体，外力作用下，上模（8）随上模座（6）一体沿上模导向柱（3）上下移动；

位于上模（8）下方的下模（9）通过顶杆（19）与下模座（12）固定为一体，该下模座（12）非工作状态下通过支撑柱放置在承压板（21）上，工作时，由设置在下模座（12）下方的氮气弹簧（17）提供支撑；

所述下模座（12）与上模座（6）和固定在模具的支撑架上的定位板（11）中均设置有冷却水流道（23），该冷却水流道（23）的进水口通过分集流阀（15）与外部水源接通，所述冷却水流道（23）的出水口通过又一分集流阀（15）与排水池接通。

4.根据权利要求3所述的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，其特征在于：所述下模座（12）下方的支撑柱上设置有支撑限位块（20），该下模座（12）非工作状态由支撑限位块（20）提供支撑；氮气弹簧（17）的底部固定在支撑架的底部承压板上，工作时下模座（12）由氮气弹簧（17）提供支撑。

5.根据权利要求4所述的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，其特征在于：所述模具的支撑架上设置有双调螺杆（18）。

6.根据权利要求3所述的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，其特征在于：所述上模导向柱（3）的顶部设置有细调螺母（2），推动杆穿过该细调螺母（2）。

7.根据权利要求3所述的高温状态下金属薄板成形极限图的测定方法，其特征在于：所述下模座（12）与承压板（21）之间的支撑柱上设置有支撑限位块（20），该支撑限位块（20）限制氮气弹簧（17）的压缩极限。