CN106353196B - 一种金属带材拉矫变形实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属带材拉矫变形实验装置及实验方法，包括液压万能材料试验机、拉矫单元、位移单元、液压单元、机架及测量单元，所述拉矫单元套装在液压万能材料试验机的立柱上，所述位移单元与液压单元均设置在机架上，所述位移单元分别与拉矫单元及液压单元相连接并在液压单元的驱动下带动拉矫单元沿立柱上下移动，所述测量单元设置在机架上并与拉矫单元相连接；通过在实验室阶段研究分析拉矫工艺参数对产品质量和性能的影响规律，获得更接近生产实际的合理参数，进而缩短新产品开发时间和研发成本；有效解决了现有生产技术中新产品开发过程中由于缺乏合适的拉矫实验平台而带来的研发时间和研发成本增加的问题。
Description
技术领域
本发明属于拉矫变形实验设备领域，具体涉及一种金属带材拉矫变形实验装置及实验方法。
背景技术
拉伸弯曲矫直机广泛应用于连续酸洗机组、酸轧机组、连退机组、镀锌机组、重卷机组等生产线中，根据使用场合的不同，其作用也有所侧重。用于连续酸洗机组、酸轧机组中时，主要用于带材的表面氧化铁皮破鳞，兼顾改善板形；用于连退机组、镀锌机组和重卷机组时，主要用于改善带材的板形，并从一定程度改善带材的力学性能。不同的拉矫工艺参数对生产质量有重要影响，对于氧化铁皮的破鳞场合，不同的拉矫工艺参数对氧化铁皮破鳞有不同的效果，并对后续酸洗工序的质量和酸耗有比较明显的影响，并且不同的钢种也有不同的拉矫工艺要求。例如不锈钢固溶酸洗机组中，拉矫延伸率对产品强度和伸长率的影响；对于连退机组、镀锌机组和重卷机组而言，除共同的板形改善需求外，部分产品对力学性能的要求也比较严格，比如拉矫延伸率对深冲钢、超深冲钢或高强钢等钢种的屈服强度和n值的影响。上述情况中合理拉矫工艺参数的选取，需要从实验和生产实践中得来，但在实际生产中，生产企业不可能在机组中进行大量的拉矫工艺参数实验性研究，这是由于在当工艺参数设置不合适的情况下，必然带来生产状况出现异常，造成较大的额外生产成本投入，这就需要寻求一种结构简单、经济适用的装置来完成金属带材拉矫过程，再进一步进行相关的材料性能研究。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种经济适用的金属带材拉矫变形实验装置及实验方法，用于解决现有生产技术中新产品开发过程中由于缺乏合适的拉矫实验平台而带来的研发时间和研发成本增加的问题，通过在实验室阶段研究分析拉矫工艺参数对产品质量和性能的影响规律，获得更接近生产实际的合理参数，进而缩短新产品开发时间和研发成本，提升企业研发水平和产品质量。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属带材拉矫变形实验装置，包括液压万能材料试验机、拉矫单元、位移单元、液压单元、机架及测量单元，所述拉矫单元套装在液压万能材料试验机的立柱上，所述位移单元与液压单元均设置在机架上，所述位移单元分别与拉矫单元及液压单元相连接并在液压单元的驱动下带动拉矫单元沿立柱上下移动，所述测量单元设置在机架上并与拉矫单元相连接。
进一步，所述拉矫单元主要由工作辊、工作辊支架及压下量调整机构组成，所述工作辊有若干个，通过压下量调整机构交错布置在工作辊支架上，所述工作辊支架套装在液压万能材料试验机的立柱上。
进一步，所述工作辊为三个或五个。
进一步，所述位移单元主要由钢丝绳、滑轮组及液压缸组成，所述液压缸固定在机架上，所述滑轮组对应设置在机架及液压缸的伸缩端处，所述钢丝绳绕过滑轮组且两端对应连接在拉矫单元的两侧。
进一步，所述液压单元主要由液压站、伺服阀及液压控制模块组成，所述液压站通过油管与伺服阀及液压缸上的油口连接。
进一步，所述拉矫单元上设置有机械限位块，所述液压万能材料试验机上对应设有限位开关。
进一步，所述测量单元为线性位移传感器。
本发明还公开一种金属带材拉矫变形实验方法，主要包括以下步骤：
（1）根据拉矫实验所需的拉力极限规格选取适用的液压万能材料试验机，根据待测带材的几何和力学性能参数选则合适的工作辊辊径；
（2）将待测带材对应装夹在液压万能材料试验机的上夹头与下夹头上，根据实验要求对试验机进行拉力设定，对拉矫单元中的压下量调整机构进行压下量设定；
（3）启动液压万能材料试验机，拉伸待测拉矫带材；启动液压单元，控制并调节伺服阀，调整拉矫单元位移速度，使其在位移单元的作用下沿液压万能材料试验机立柱由下向上移动，实现带材的拉矫变形；
（3）测定并记录拉矫单元工作时的位移量及带材拉矫过程中产生的伸长量；
（4）对测定的实验数据进行处理。
进一步，所述步骤（4）中，将拉矫单元工作时产生的位移量作为横坐标，拉矫过程中带材的伸长量作为纵坐标，线性拟合的直线斜率即为带材拉矫过程中的平均延伸率。
本发明的有益效果在于：
1、相关组成单元中，液压万能材料试验机为通用检测设备，自带有操作系统和数据采集系统，仅进行局部调整就可实现拉矫单元位移量和带材伸长量的数据采集，液压站为常规设备，容易获得拉矫装置所需的压力源，机架和拉矫单元、伺服阀、位移传感器等部分均为常规部件，可根据需求进行采购，装置整体均由常规零部件组成，结构易于实现，投入成本低。
2、该装置使用灵活，相关单元的利用效率高，建成后对液压万能材料试验机的正常使用影响小，进行材料拉伸试验时，只需要拆除拉矫单元即可，其他单元可保持不动，变动量小，通用性好，实验成本低。
3、通过在实验室阶段研究分析拉矫工艺参数对产品质量和性能的影响规律，获得更接近生产实际的合理参数，进而缩短新产品开发时间和研发成本，提升企业研发水平和产品质量。既可用于定量研究金属带材经过拉矫变形后压下量和张力对延伸率的影响，也可以用于研究拉矫延伸率对热轧带钢的破鳞效果的影响，同时还可以用于金属带材拉矫后拉矫工艺参数对其力学性能的影响研究，适用范围广，有效解决了现有生产技术中新产品开发过程中由于缺乏合适的拉矫实验平台而带来的研发时间和研发成本增加的问题。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的左视图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本发明中的金属带材拉矫变形实验装置，包括液压万能材料试验机1、拉矫单元2、位移单元3、液压单元4、机架5及测量单元6，所述拉矫单元2套装在液压万能材料试验机1的立柱11上，所述位移单元3与液压单元4均设置在机架5上，所述位移单元3分别与拉矫单元2及液压单元4相连接并在液压单元4的驱动下带动拉矫单元2沿立柱11上下移动，所述测量单元6设置在机架5上并与拉矫单元2相连接。
具体的，液压万能材料试验机1为通用的材料拉力试验机，其自带有液压伺服系统及拉力试验操作系统，将待测带材两端夹持在液压万能材料试验机1的上夹头12与下夹头13上，为带材提供拉力。位移单元3将液压单元4的拉力传递给拉矫单元2，拉矫单元2在拉力作用下沿圆柱立柱向上移动，实现对带材的拉矫变形。该实验装置可提供不同拉力及压下量，能适应不同待测带材的拉矫需求，具有适用范围广，调节、设置过程方便简单的优点。
本实施例中的拉矫单元2主要由工作辊21、工作辊支架23及压下量调整机构22组成，所述工作辊21有三个，通过压下量调整机构22交错布置在工作辊支架23上，所述工作辊支架23套装在液压万能材料试验机1的立柱11上。该拉矫单元2可根据待测带材规格选取不同的工作辊21辊径，根据实验要求设定不同的压下量；以获得更接近实际生产的合理参数，进而缩短新产品开发时间和研发成本，提升企业研发水平和产品质量。当然，也可将工作辊21调整成五辊交错布置的形式，以适应不同的实验要求。
本实施例中的位移单元3主要由钢丝绳32、滑轮组31及液压缸33组成，所述液压缸33固定在机架5上，所述滑轮组31对应设置在机架5及液压缸33的伸缩端处，所述钢丝绳32绕过滑轮组31且两端对应连接在拉矫单元2的两侧。液压缸33通过钢丝绳32向拉矫单元2提供拉力，实现拉矫单元2的上升，结构简单，易于控制。
本实施例中的液压单元4主要由液压站41、伺服阀42及液压控制模块组成，所述液压站41通过油管与伺服阀42及液压缸33连接，提供液压缸33动作所需油压；所述伺服阀42用于控制液压缸33动作方向和速度，从而实现对位移单元3的调节与控制。液压控制模块用于实现对液压站41的启停及拉矫单元2位置的控制，拉矫单元2上装有机械限位块，液压万能材料试验机1上对应设有与液压控制模块相连通的限位开关，当机械限位块与限位开关接触时，液压站停止工作。
本实施例中的测量单元6为线性位移传感器，设置在机架5上并与拉矫单元2相连接，用于检测拉矫单元2工作时的位移量，再借助于液压万能材料试验机1上自带的位移传感器检测带材在拉矫过程中产生的伸长量，通过对两个位移传感器采集的数据进行处理，得到带材在拉矫过程中产生的延伸率。
本发明还公开一种金属带材拉矫变形实验方法，主要包括以下步骤：
（1）根据拉矫实验所需的拉力极限规格选取适用的液压万能材料试验机，根据待测带材的几何和力学性能参数选则合适的工作辊辊径；
（2）实验时，首先检查传感器数据采集有效，将待测带材对应装夹在液压万能材料试验机的上夹头12与下夹头13上，对拉矫单元2中的压下量调整机构22进行压下量设定，夹持好后，根据实验要求在液压万能材料试验机操作系统中对试验机进行拉矫所需的拉力设定；
（3）设定伺服阀42，启动液压万能材料试验机，拉伸待测拉矫带材，启动液压单元，对伺服阀42阀芯开口度进行调节，以调整拉矫单元的位移速度，使其在位移单元的作用下沿液压万能材料试验机立柱由下向上移动；就这样，液压缸在油压作用下，其有杆腔工作，拉矫单元通过位移单元在液压缸的拉力作用下，在液压万能材料试验机立柱11上由下向上移动，实现了带材的拉矫变形；
（3）线性位移传感器记录拉矫单元2工作时的位移量，液压万能材料试验机1上自带的传感器记录带材在拉矫过程中产生的伸长量，相关数据通过数据采集卡进行转换后，被读入液压万能材料试验机的操作系统中，并被实时记录下来，而实验过程中设定的带材拉力同样也被液压万能材料试验机的操作系统实时记录下来，当拉矫单元2上的机械限位块与液压控制模块中的限位开关接触时，液压站立即停止工作，此时液压缸停止移动，处于保压状态，相应拉矫单元也保持不动，这时对液压万能材料试验机的操作系统进行数据保存后，松开液压万能材料试验机上夹头12和下夹头13，松开压下量调整机构22，取下被测的拉矫带材，实验结束；
（4）对测定的实验数据进行处理：将拉矫单元2工作时产生的位移量作为横坐标，拉矫过程中带材的伸长量作为纵坐标，线性拟合得到的斜率即为带材拉矫过程中的平均延伸率。实验过程中设定的拉力则为带材的入口拉矫张力，压下量调整机构的设定值即为带材拉矫过程中的压下量，这样就比较完整地获得了带材拉矫过程中的主要工艺参数。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种金属带材拉矫变形实验装置的实验方法，其特征在于：该金属带材拉矫变形实验装置包括液压万能材料试验机、拉矫单元、位移单元、液压单元、机架及测量单元，所述拉矫单元套装在液压万能材料试验机的立柱上，所述位移单元与液压单元均设置在机架上，所述位移单元分别与拉矫单元及液压单元相连接并在液压单元的驱动下带动拉矫单元沿立柱上下移动，所述测量单元设置在机架上并与拉矫单元相连接；
主要包括以下步骤：
(1)根据拉矫实验所需的拉力极限规格选取适用的液压万能材料试验机，根据待测带材的几何和力学性能参数选则合适的工作辊辊径；
(2)将待测带材对应装夹在液压万能材料试验机的上夹头与下夹头上，根据实验要求对试验机进行拉力设定，对拉矫单元中的压下量调整机构进行压下量设定；
(3)启动液压万能材料试验机，拉伸待测拉矫带材；启动液压单元，控制并调节伺服阀，调整拉矫单元位移速度，使其在位移单元的作用下沿液压万能材料试验机立柱由下向上移动，实现带材的拉矫变形；
(3)测定并记录拉矫单元工作时的位移量及带材拉矫过程中产生的伸长量；
(4)对测定的实验数据进行处理：将拉矫单元工作时产生的位移量作为横坐标，拉矫过程中带材的伸长量作为纵坐标，线性拟合的直线斜率即为带材拉矫过程中的平均延伸率。
2.根据权利要求1所述的实验方法，其特征在于：所述拉矫单元主要由工作辊、工作辊支架及压下量调整机构组成，所述工作辊有若干个，通过压下量调整机构交错布置在工作辊支架上，所述工作辊支架套装在液压万能材料试验机的立柱上。
3.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于：所述工作辊为三个或五个。
4.根据权利要求1所述的实验方法，其特征在于：所述位移单元主要由钢丝绳、滑轮组及液压缸组成，所述液压缸固定在机架上，所述滑轮组对应设置在机架及液压缸的伸缩端处，所述钢丝绳绕过滑轮组且两端对应连接在拉矫单元的两侧。
5.根据权利要求4所述的实验方法，其特征在于：所述液压单元主要由液压站、伺服阀及液压控制模块组成，所述液压站通过油管与伺服阀及液压缸上的油口连接。
6.根据权利要求1所述的实验方法，其特征在于：所述拉矫单元上设置有机械限位块，所述液压万能材料试验机上对应设有限位开关。
7.根据权利要求1所述的实验方法，其特征在于：所述测量单元为线性位移传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |