CN110095342A - 一种金属板料变形抗力的测量装置及测量方法 - Google Patents

一种金属板料变形抗力的测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属板料变形抗力的测量装置及测量方法，包括模座、垫块及压板，模座采用U型结构，模座包括第一固定部、第二固定部及水平底座，第一固定部与第二固定部平行设置在水平底座的两端；第一固定部上设置有第一开口槽，第二固定部上设置有第二开口槽；水平底座的上表面设置有凹型槽，垫块设置在凹型槽内，垫块的高度大于凹型槽的深度；压板设置在垫块的上部，待测金属板料设置在垫块与压板之间，压板的两端分别穿插在第一开口槽和第二开口槽内；本发明通过设置模座、垫块及压板，将待测金属板料设置在垫块和压板之间，可以满足不同金属板料的变形抗力测量试验，测量装置结构简单，测量方法简便易行，测量结果准确。

Description

一种金属板料变形抗力的测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于板料力学性能测试技术领域，特别涉及一种金属板料变形抗力的测量装置及测量方法。
背景技术
随着金属板料在航天航海、石油化工及机械电子等各个领域的广泛使用，特别是海洋船板和汽车面板等制造业的大量应用，金属板料的力学性能测试至关重要。金属板料的力学性能测试试验，目前常见的有拉伸试验、压缩试验和冲击试验等，可以测定金属板料的强度、塑性和韧性指标，上述试验均不能够测量出金属板料的变形抗力值，而金属板料在加工成型过程中，常常需要知道金属板料的变形抗力值，以便在加工成型工艺中选择合适的加工压力。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种金属板料变形抗力的测量装置及测量方法，本发明可满足不同金属板料的变形抗力测量试验，测量装置结构简单，操作简便易行。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，包括模座、垫块及压板，模座采用U型结构，模座包括第一固定部、第二固定部及水平底座，第一固定部与第二固定部平行设置在水平底座的两端；
第一固定部上设置有第一开口槽，第二固定部上设置有第二开口槽；水平底座的上表面设置有凹型槽，凹型槽的一端分别与第一开口槽贯穿设置，凹型槽的另一端与第二开口槽贯穿设置；第一开口槽、第二开口槽及凹型槽同轴设置；垫块设置在凹型槽内，垫块的高度大于凹型槽的深度；压板设置在垫块的上部，待测金属板料设置在垫块与压板之间，压板的两端分别穿插在第一开口槽和第二开口槽内。
进一步的，第一开口槽、第二开口槽及凹型槽的宽度相同。
进一步的，垫块的两端分别贯穿第一开口槽及第二开口槽设置。
进一步的，垫块的宽度与凹型槽的宽度相配合。
进一步的，压板的宽度与垫块的宽度相同。
进一步的，垫块和压板上均涂抹有润滑剂，润滑剂采用石墨复合润滑剂。
进一步的，第一固定部和第二固定部的上端面设置为倒角。
本发明还提供了一种金属板料变形抗力的测量方法，包括以下步骤：
步骤1、将垫块放入凹型槽内，然后将待测金属板料放置在垫块的上方，且置于第一固定部及第二固定部之间；
步骤2、将压板的两端分别穿插在第一开口槽和第二开口槽内，将待测金属板料固定在压板与垫块之间；
步骤3、在压板的上部缓慢施加荷载，当待测金属板料的变形量到达预设值时，加载完成，测得加载完成时的荷载值F；
步骤4、加载完成后，卸载取出待测金属板料；测量待测金属板料变形区域的变形面积S；
步骤5、计算得到待测金属板料的变形抗力值K。
进一步的，步骤4中待测金属板料试样变形区域的变形面积S时，采用游标卡尺测量待测金属板料变形区域的长和宽，计算得到金属板料试样的变形面积S。
进一步的，步骤5中待测金属板料的变形抗力值的数学表达式为：K＝F/S。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种金属板料变形抗力的测量装置，通过设置模座、垫块及压板，将待测金属板料设置在垫块和压板之间，可以满足不同金属板料的变形抗力测量试验，测量装置结构简单。
进一步的，通过将垫块的两端贯穿设置在第一开口槽和第二开口槽内，确保了垫块的稳定性。
进一步的，将垫块的宽度与凹型槽的宽度配合设置，确保了测量过程中，垫块处于稳定状态，确保了测量结果的准确性。
进一步的，通过在垫块和压板上均涂抹有石墨复合润滑剂，以减小测量过程中垫块和压板与待测金属板料之间的摩擦力，使垫块与待测金属板料、垫板与待测金属板料之间的状态近似为无摩擦状态。
进一步的，通过将第一固定部和第二固定部的上端面设置为倒角，避免了对测量人员伤害。
本发明还提供了一种金属板料变形抗力的测量方法，通过在压板上对待测金属板料施加荷载，当待测金属板料的变形量到达预设值时，加载完成，卸载取出待测金属板料；通过测得加载完成时的荷载值与待测金属板料的变形面积，即可得到待测金属板料的变形抗力值；本发明测量方法简便易行，测量条件简单，容易实现，测量精度较高，测量结果准确。
附图说明
图1为本发明所述的一种金属板料变形抗力的测量装置的主视示意图；
图2为本发明所述的一种金属板料变形抗力的测量装置的侧视示意图。
其中，1模座，2垫块，3压板；11第一固定部，12第二固定部，13水平底座；111第一开口槽，121第二开口槽，131凹型槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参考附图1-2所示，本发明提供了一种金属板料变形抗力的测量装置，包括模座1、垫块2及压板3；模座1采用U型结构，模座1包括第一固定部11、第二固定部12及水平底座13，第一固定部11与第二固定部12平行设置在水平底座13的两端，第一固定部11垂直设置在水平底座13的一端，第二固定部12垂直设置在水平底座13的另一端。
第一固定部11的中间部位设置有第一开口槽111，第二固定部12的中间部位设置有第二开口槽121，水平底座13的上表面设置有凹型槽131，凹型槽131的一端分别与第一开口槽111贯穿设置，凹型槽131的另一端与第二开口槽121贯穿设置；第一开口槽111、第二开口槽121及凹型槽131同轴设置；第一开口槽111、第二开口槽121及凹型槽131的宽度相同。
垫块2设置在凹型槽131内，垫块2的两端分别贯穿第一开口槽111及第二开口槽121；垫块2的宽度与凹型槽131的宽度相配合，垫块2的高度大于凹型槽131的深度。
压板3设置在垫块2的上部，待测金属板料设置在垫块2与压板3之间，压板3的两端分别穿插在第一开口槽111和第二开口槽121内，压板3的宽度与垫块2的宽度相同。垫块2和压板3上均涂抹有润滑剂，润滑剂采用石墨复合润滑剂。
第一固定部11和第二固定部12的上端设置为倒角，避免了对试验人员的伤害。
本发明还提供了一种金属板料变形抗力的测量方法，包括以下步骤：
步骤1、将垫块2放入凹型槽131内，然后将待测金属板料放置在垫块2的上方，且置于第一固定部11及第二固定部12之间；
步骤2、将压板3的两端分别穿插在第一开口槽111和第二开口槽121内，将待测金属板料固定在压板3与垫块2之间；
步骤3、采用压力机在压板3的上部缓慢施加荷载，当待测金属板料的变形量到达预设值时加载完成，测得加载完成时的荷载值F；
步骤4、加载完成后，卸载取出待测金属板料；采用游标卡尺测量出待测金属板料试样变形区域的长和宽，并计算出变形面积S；
步骤5、计算待测金属板料的变形抗力值K，待测金属板料的变形抗力值的数学表达式为：K＝F/S。
实施例1
本实施例中待测金属板料采用退火态工业纯铝板料，待测金属板料为矩形板状结构，待测金属板料的尺寸规格为长×宽×厚＝100×30×3mm；
测量时，首先对待测金属板料进行打磨，确保待测金属板料的边角光滑无裂纹；对待测金属板料打磨时，采用2000#砂纸对其边角进行打磨；然后，在垫块2和压板3上均匀涂抹石墨复合润滑剂，并将待测金属板料放置在垫块2和压板3之间；其次，在室温下采用1mm/s的速度进行变形抗力测试试验，至试验结束；最后，测得试验荷载值F＝5.43KN，变形面积S＝180mm2；计算得出退火态纯钛板材的变形抗力值为K＝F/S＝30.17MPa。
退火态纯铝板料室温变形抗力的理论值为30MPa，本实施例中测量结果的误差为率0.57％，测试结果准确。
实施例2
本实施例中待测金属板料采用退火态纯铜板料，待测金属板料为矩形板状结构，待测金属板料的尺寸规格为长×宽×厚＝90×30×2.98mm；
测量时，首先对待测金属板料进行打磨，确保待测金属板料的表面及边角光滑无毛刺；对待测金属板料打磨时，采用海军呢抛光布对其进行抛光打磨；然后，在垫块2和压板3上均匀涂抹石墨复合润滑剂，并将待测金属板料放置在垫块2和压板3之间；其次，在室温下采用2mm/s的速度进行变形抗力测试试验，至试验结束；最后，测得试验荷载值F＝12.51KN，变形面积S＝180mm2；计算得出退火态纯钛板材的变形抗力值为K＝F/S＝69.50MPa。
退火态纯铜板料室温变形抗力的理论值为70MPa，本实施例中测量结果的误差率为0.71％，测试结果准确。
实施例3
本实施例中待测金属板料采用LY12退火态硬质铝合金板料，待测金属板料为矩形板状结构，待测金属板料的尺寸规格为长×宽×厚＝100×30×3.03mm；
测量时，首先对待测金属板料进行打磨，确保待测金属板料的表面及边角光滑无毛刺；对待测金属板料打磨时，采用海军呢抛光布对其进行抛光打磨；然后，在垫块2和压板3上均匀涂抹石墨复合润滑剂，并将待测金属板料放置在垫块2和压板3之间；其次，在室温下采用1mm/s的速度进行变形抗力测试试验，至试验结束；最后，测得试验荷载值F＝18.20KN，变形面积S＝180mm2；计算得出退火态纯钛板材的变形抗力值为K＝F/S＝101.1MPa。
退火态纯铜板料室温变形抗力的理论值为100MPa，本实施例中测量结果的误差率为1.1％，测试结果准确。
以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，包括模座(1)、垫块(2)及压板(3)，模座(1)采用U型结构，模座(1)包括第一固定部(11)、第二固定部(12)及水平底座(13)，第一固定部(11)与第二固定部(12)平行设置在水平底座(13)的两端；
第一固定部(11)上设置有第一开口槽(111)，第二固定部(12)上设置有第二开口槽(121)；水平底座(13)的上表面设置有凹型槽(131)，凹型槽(131)的一端分别与第一开口槽(111)贯穿设置，凹型槽(131)的另一端与第二开口槽(121)贯穿设置；第一开口槽(111)、第二开口槽(121)及凹型槽(131)同轴设置；垫块(2)设置在凹型槽(131)内，垫块(2)的高度大于凹型槽(131)的深度；压板(3)设置在垫块(2)的上部，待测金属板料设置在垫块(2)与压板(3)之间，压板(3)的两端分别穿插在第一开口槽(111)和第二开口槽(121)内。
2.根据权利要求1所述的一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，第一开口槽(111)、第二开口槽(121)及凹型槽(131)的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，垫块(2)的两端分别贯穿第一开口槽(111)及第二开口槽(121)设置。
4.根据权利要求1所述的一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，垫块(2)的宽度与凹型槽(131)的宽度相配合。
5.根据权利要求1所述的一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，压板(3)的宽度与垫块(2)的宽度相同。
6.根据权利要求1所述的一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，垫块(2)和压板(3)上均涂抹有润滑剂，润滑剂采用石墨复合润滑剂。
7.根据权利要求1所述的一种金属板料变形抗力的测量装置，其特征在于，第一固定部(11)和第二固定部(12)的上端面设置为倒角。
8.一种金属板料变形抗力的测量方法，其特征在于，利用权利要求1-7任意一项所述的测量装置，包括以下步骤：
步骤1、将垫块(2)放入凹型槽(111)内，然后将待测金属板料放置在垫块(2)的上方，且置于第一固定部(11)及第二固定部(12)之间；
步骤2、将压板(3)的两端分别穿插在第一开口槽(111)和第二开口槽(121)内，将待测金属板料固定在压板(3)与垫块(2)之间；
步骤3、在压板(3)的上部缓慢施加荷载，当待测金属板料的变形量到达预设值时，加载完成，测得加载完成时的荷载值F；
步骤4、加载完成后，卸载取出待测金属板料；测量待测金属板料变形区域的变形面积S；
步骤5、计算得到待测金属板料的变形抗力值K。
9.根据权利要求8所述的一种金属板料变形抗力的测量方法，其特征在于，步骤4中待测金属板料试样变形区域的变形面积S时，采用游标卡尺测量待测金属板料变形区域的长和宽，计算得到金属板料试样的变形面积S。
10.根据权利要求8所述的一种金属板料变形抗力的测量方法，其特征在于，步骤5中待测金属板料的变形抗力值的数学表达式为：K＝F/S。
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