CN112557131A - 一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法及其镶块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法及其镶块，包括以下步骤：1)将试样的两端夹紧，试样进行单向拉伸，正压力按照设定值加载在镶块上，镶块与试样表面接触摩擦；2)试样每结束一次拉伸需要对试样表面进行测量，检测的结果作为试验停止的判定条件。本发明便于分析金属表面和及其相接触的工具表面的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面磨损测试领域，更具体地说，涉及一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法及其镶块。
背景技术
先进高强钢相比传统钢种具有重量轻、强度高、安全性好的优点，相比铝合金、新型复合材料，先进高强钢又具有价格便宜的成本优势，先进高强钢已成为汽车车身轻量化的主要用材。超高强钢屈服强度和抗拉强度都较高，冲压生产中为了控制零件回弹会采用较大的压边力，这些因素将导致板料和模具表面面磨损加剧，工件表面磨损拉毛损伤现象比传统钢板的要更突出。
高强钢表面损伤缺陷产生的原因十分复杂，其中涉及到的关键因素包括板料性能、模具材质、镀层、润滑剂、冲压条件等。特别是模具材质及镀层，在板料成形过程中往往起决定性的作用，在钢板与模具接触的过程中，二者原有的组织结构常常被打破，较软的组织颗粒常常脱落，并与对应的板料及模具在局部区域产生分子水平上的结合。这种物料的转移容易造成模具表面粗糙度增加，特别是凸起部分，更易在板料上造成划痕。而且，如果脱落的颗粒不能与模具或板料牢固结合，也容易形成模具与板料表面的磨粒。磨粒随着冲压过程滚动，造成磨粒磨损，对模具表面及板料均造成破坏。目前对于拉毛的检查与评价基本采用的是事后补救的方式应对，即产品或者模具表面(工具)出现了大量的磨损、拉痕、拉毛之后再进行补救，并没有系统有效的评价方法和手段来对金属拉毛进行评价，亦没有先进的方法做分析。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法及其镶块，便于分析金属表面和及其相接触的工具表面的损伤。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，包括以下步骤：
1)将试样的两端夹紧，试样进行单向拉伸，正压力按照设定值加载在镶块上，镶块与试样表面接触摩擦；
2)试样每结束一次拉伸需要对试样表面进行测量，检测的结果作为试验停止的判定条件，具体如下：
在试验拉伸前期通过手电光检查试样表面，此时试样表面形貌为多条细小痕迹；
当试样表面出现单条亮纹时，开始对试样表面采用激光共聚焦显微镜进行微观测量；
当试样表面出现单条深度大于15um的痕迹或者出现3条深度大于10um的痕迹时，停止试验；
计算试验所用试样的数量，计算每根试样拉伸长度并求和：
上式中，L表示总长度，l表示每根试样的试验长度。
所述试样单向拉伸包括水平方向的单向拉伸和L型垂直方向的单向拉伸。
所述试样为矩形样，宽度为30mm，长度为870mm，试样的边部需去毛刺处理。
所述正压力范围为3000N～10000N，误差波动满足±3％的要求。
所述试样的单向拉伸速度为200mm/m i n。
另一方面，一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价的镶块，包括设置呈长方体的镶块本体，镶块本体的四个角均设置呈R角，沿镶块本体长度方向的两侧面上设有对称设置的肩部和螺栓通孔，螺栓通孔分别位于肩部的两边。
所述四个R角分别为R5、R8、R10和R12。
所述螺栓通孔为M8螺栓通孔。
本发明所提供的一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法及其镶块，能对部分超高强钢板和模具镶块材料进行了磨损特性的研究初步掌握了部分超高强钢的磨损特性数据，有利于超高强钢的研究，该实验填补了国内外此类试验分析方法的空白。
附图说明
图1是本发明分析与评价方法水平单向拉伸的示意图；
图2是本发明分析与评价方法L型垂直单向拉伸的示意图；
图3是本发明分析与评价方法手电光检查表面的截面示意图；
图4是本发明分析与评价方法激光共聚焦显微镜检查表面单条深度大于15um时的示意图；
图5是本发明分析与评价方法激光共聚焦显微镜检查表面3条深度大于10um时的示意图；
图6是本发明镶块的立体图；
图7是图6中A向的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图1至图5所示，本发明所提供的一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，在超高强钢零件成形过程中坯料与模具接触并产生滑动，由于材料强度应用越来越高，因此会对模具表面以及零件表面产生损伤，为了便于分析金属表面和及其相接触的工具体表面的损伤而设计了本发明分析与评价方法，包括以下步骤：
1)将试样1的两端通过夹紧钳2夹紧，试样1进行单向拉伸，正压力按照设定值加载在镶块3上，镶块3与试样1表面接触摩擦。
较佳的，所述试样1单向拉伸包括水平方向的单向拉伸试验(如图1所示)和L型垂直方向的单向拉伸试验(如图2所示)。
较佳的，所述试样1为矩形样，宽度为30mm，长度为870mm，试样的边部需去毛刺处理。
较佳的，所述镶块3对试样1表面施加正压力，范围为3000N～10000N，施加正压力的误差波动满足±3％的要求。
较佳的，所述水平方向的单向拉伸试验和L型垂直方向的单向拉伸试验的单向拉伸速度均为200mm/mi n。
本发明分析与评价方法适用于所有金属材料的测试。
2)在试验过程中，试样1每结束一次拉伸需要对试样表面进行测量，检测的结果作为试验停止的判定条件，具体如下：
在试验拉伸前期通过手电光检查试样表面，此时试样表面形貌为多条细小痕迹(如图3所示)。
当试样表面出现单条亮纹时，开始对试样表面采用激光共聚焦显微镜进行微观测量。
当试样表面出现单条深度大于15um的痕迹(如图4所示)或者出现3条深度大于10um的痕迹(如图5所示)时，停止试验。
计算试验所用试样1的数量，计算每根试样1拉伸长度(距离)并求和：
上式中，L表示总长度，l表示每根试样的试验长度。总距离数量作为评价试验材料的抗拉毛性能。
请结合图6至图7所示，本发明还提供了一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价的镶块，本发明镶块3包括设置呈长方体的镶块本体301，在镶块本体301上分别设置了R5、R8、R10和R12四个不同半径大小的R角。
较佳的，在镶块本体301长度方向的两侧面上设有对称设置的肩部302，用以嵌入固定架上，并可以避免在冲压时产生意外的运动，同时也便于镶块3的更换。
较佳的，所述镶块3采用嵌入式安装在模具底座上，两侧设计对称的螺栓通孔303，在安装时可以用M8螺栓固定，与模架的配合采用较小的间隙配合，以保证安装平整度要求。
较佳的，所述镶块3的材质以及热处理状态可以根据测试需要而自行设定。
通过本发明分析与评价方法及其镶块测试了HC550/980DP材料，镶块为SKD11模具材料下的拉毛性能，分析了其拉毛性能，在本工况下其拉毛系数为81000mm/8000N。验证该分析方法可行，分析内容清晰。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (8)
1.一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将试样的两端夹紧，试样进行单向拉伸，正压力按照设定值加载在镶块上，镶块与试样表面接触摩擦；
2)试样每结束一次拉伸需要对试样表面进行测量，检测的结果作为试验停止的判定条件，具体如下：
在试验拉伸前期通过手电光检查试样表面，此时试样表面形貌为多条细小痕迹；
当试样表面出现单条亮纹时，开始对试样表面采用激光共聚焦显微镜进行微观测量；
当试样表面出现单条深度大于15um的痕迹或者出现3条深度大于10um的痕迹时，停止试验；
计算试验所用试样的数量，计算每根试样拉伸长度并求和：
上式中，L表示总长度，l表示每根试样的试验长度。
2.如权利要求1所述一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，其特征在于：所述试样单向拉伸包括水平方向的单向拉伸和L型垂直方向的单向拉伸。
3.如权利要求1所述一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，其特征在于：所述试样为矩形样，宽度为30mm，长度为870mm，试样的边部需去毛刺处理。
4.如权利要求1所述一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，其特征在于：所述正压力范围为3000N～10000N，误差波动满足±3％的要求。
5.如权利要求1所述一种用于金属表面磨损拉毛分析与评价方法，其特征在于：所述试样的单向拉伸速度为200mm/min。
6.一种如权利要求1所述用于金属表面磨损拉毛分析与评价的镶块，其特征在于：包括设置呈长方体的镶块本体，镶块本体的四个角均设置呈R角，沿镶块本体长度方向的两侧面上设有对称设置的肩部和螺栓通孔，螺栓通孔分别位于肩部的两边。
7.一种如权利要求6所述用于金属表面磨损拉毛分析与评价的镶块，其特征在于：所述四个R角分别为R5、R8、R10和R12。
8.一种如权利要求6所述用于金属表面磨损拉毛分析与评价的镶块，其特征在于：所述螺栓通孔为M8螺栓通孔。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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