CN108181184A - 一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法 - Google Patents

一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法 Download PDF

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田宇兴
王冕
曹海龙
王苗苗
韦绍林
牛关梅
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Abstract

本发明提供了一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法，该装置主要包括上压头、下压头、顶杆基座、顶杆和顶头，上下压头分别安装在拉伸机上夹头和底座，被测板材垂直立置于上下压头表面的槽的一端，板材一侧由顶头施加一定顶力限制板材弯曲方向。拉伸机施加压力后，被测板材由于受到顶头的顶力限制而向另一侧弯曲，最终滑动到上下压头表面的槽的另一端。本发明提供了被测板材从0°连续折弯到180°的装置及方法，实现板材在连续折弯过程中的纵向受力与位移关系的全程测试，同时解决了板料开裂状况难于观察与测量的问题。本发明适用于金属材料、非金属材料、有机材料及其板状构件的折弯性能测试。

Description

一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法
技术领域
本发明属于材料性能测试与评价领域，具体涉及一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法。
背景技术
在全球节能减排、低碳排放的要求及趋势下，交通运输工具已经向轻量化方向发展。新型轻质高强材料如铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢及工程塑料等材料已经逐渐应用到各类交通运输工具，此类新型材料的性能评价是汽车制造商和材料供应商共同关注的重要问题。
目前，汽车制造行业对材料提出了基本的力学性能要求，包括抗拉强度、屈服强度和延伸率。然而，除了材料的基本力学性能外，材料的折弯性能是汽车零件制造和零件服役性能测试中的一个重要指标。折弯性能涉及板材在零件加工即折弯变形过程中是否开裂，以及汽车零部件在安全性测试或碰撞过程中是否开裂。因此，折弯性能是铝合金等轻质金属材料应用到汽车等交通运输工具的非常重要的性能指标。现有评判折弯性能的方法（GBT232-2010 金属材料弯曲试验方法）有一定局限性：（1）采用支辊和压头的形式，压头施加压力垂直与板平面，只能测出板材横向抗力的大小，无法评判板材实际应用中纵向受压的抗力；（2）必须采用一定尺寸的压头，使得板材在180°折弯时两臂无法接触，而必须采用另外的工装夹具才能使得两臂完全接触，这导致前后两个测试的载荷-位移曲线无法对应，不能形成完整的性能曲线；（3）支辊压头形式的弯曲测试方式中，板材开裂在压头的底侧，难以观察开裂情况，而且由于光线无法照射到板材开裂部位，导致无法通过先进的ARAMIS应变测量系统测量折弯部位的即时应变。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法，该装置及方法在保证板材折弯的过程中，获得板材纵向受力与位移的全程的关系曲线以判断材料折弯性能和纵向受压抗力，同时便于观察折弯开裂情况。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种金属板材折弯性能的评价装置，其特征在于，所述装置包括上压头（1）、下压头（2）、顶杆基座（7）、顶杆（5）、顶头（6）；所述上压头（1）和所述下压头（2）通过上压头固定件（3）和下压头固定件（4）安装于拉伸机的上夹头和底座；所述上压头（1）下表面的中部和所述下压头（2）上表面的中部分别设有供被测板材（9）滑动的槽；所述下压头（2）设有放置所述顶杆基座（7）的槽体，所述顶杆基座（7）远离所述槽体的一端经过垂直中线的位置加工有带螺纹的孔；所述顶杆（5）是螺纹杆，所述顶杆（5）一端与所述顶头（6）活动连接、另一端与所述顶杆基座（7）带螺纹的孔配合。
根据上述的装置，其特征在于，所述上压头（1）和所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的一端均为直角、另一端均为圆弧；所述下压头（2）上表面的中部供被测板材（9）滑动的槽与所述下压头（2）上放置所述顶杆基座（7）的槽体互相平行，所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的圆弧端靠近所述下压头（2）上放置所述顶杆基座（7）的槽体。
根据上述的装置，其特征在于，所述下压头（2）上设有的槽体为燕尾槽。
根据上述的装置，其特征在于，所述顶杆基座（7）靠近所述下压头（2）的槽体的一侧设有基座拉环（8）。
一种金属板材折弯性能的评价装置的使用方法，其特征在于，测试时被测板材（9）垂直立置于所述上压头（1）和所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的直角端；所述顶头（6）对所述被测板材（9）施加一定水平顶力，所述被测板材（9）的两端在折弯过程中滑向所述上压头（1）和所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的圆弧端。
本发明的一种金属板材折弯性能的评价装置及使用方法，可使板材在180°折弯的过程中获得纵向受力与位移的全程的关系曲线，同时便于观察折弯开裂情况，而且在折弯过程中可以采用ARAMIS应变测量系统测量即时应变。
附图说明
图1为本发明装置的外观结构图；
图2为使用本发明装置进行板料折弯测试的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的金属板材折弯性能的评价装置包括上压头1、下压头2、顶杆基座7、顶杆5、顶头6；上压头1和下压头2通过上压头固定件3和下压头固定件4分别安装于拉伸机的上夹头和底座；上压头1下表面的中部和下压头2上表面的中部分别设有供被测板材9滑动的槽，下压头2设有放置顶杆基座7的槽体，设有的槽体为燕尾槽，顶杆基座7远离燕尾槽的一端经过垂直中线的位置加工有带螺纹的孔，顶杆基座7靠近燕尾槽的一侧设有基座拉环8；下压头2上表面的中部供被测板材9滑动的槽与下压头2上的燕尾槽互相平行；顶杆5是螺纹杆，顶杆5一端与顶头6通过插销活动连接，另一端与顶杆基座7带螺纹的孔配合。
参见图2，上压头1和下压头2上供被测板材9滑动的槽的一端均为直角、另一端均为圆弧，下压头2上供被测板材9滑动的槽的圆弧端靠近下压头2上的燕尾槽。
使用该评价装置时，被测板材9垂直立置于上压头1和下压头2上供被测板材9滑动的槽的直角端；顶头6对被测板材9施加一定水平顶力以限制被测板材9的弯曲方向，拉伸机施加压力后，被测板材9由于受到顶头的顶力限制而向另一侧弯曲，此时顶杆基座7可通过基座拉环8拉出，拉伸机继续施加压力，被测板材9的两端在折弯过程中滑向上压头1和下压头2上供被测板材9滑动的槽的圆弧端。
被测板材9在180°折弯过程中，能够通过拉伸机获得纵向受力与位移的全程曲线，在折弯过程中的开裂状况便于观察，同时在折弯过程中可以应用ARAMIS应变测量系统测量板材的即时应变。

Claims (5)

1.一种金属板材折弯性能的评价装置，其特征在于，所述装置包括上压头（1）、下压头（2）、顶杆基座（7）、顶杆（5）、顶头（6）；所述上压头（1）和所述下压头（2）通过上压头固定件（3）和下压头固定件（4）安装于拉伸机的上夹头和底座；所述上压头（1）下表面的中部和所述下压头（2）上表面的中部分别设有供被测板材（9）滑动的槽；所述下压头（2）设有放置所述顶杆基座（7）的槽体，所述顶杆基座（7）远离所述槽体的一端经过垂直中线的位置加工有带螺纹的孔；所述顶杆（5）是螺纹杆，所述顶杆（5）一端与所述顶头（6）活动连接、另一端与所述顶杆基座（7）带螺纹的孔配合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上压头（1）和所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的一端均为直角、另一端均为圆弧；所述下压头（2）上表面的中部供被测板材（9）滑动的槽与所述下压头（2）上放置所述顶杆基座（7）的槽体互相平行，所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的圆弧端靠近所述下压头（2）上放置所述顶杆基座（7）的槽体。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下压头（2）上设有的槽体为燕尾槽。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶杆基座（7）靠近所述下压头（2）的槽体的一侧设有基座拉环（8）。
5.根据权利要求1 ~ 4所述的一种金属板材折弯性能的评价装置的使用方法，其特征在于，测试时被测板材（9）垂直立置于所述上压头（1）和所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的直角端；所述顶头（6）对所述被测板材（9）施加一定水平顶力，所述被测板材（9）的两端在折弯过程中滑向所述上压头（1）和所述下压头（2）上供被测板材（9）滑动的槽的圆弧端。
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