CN1888856A

CN1888856A - 检验金属变形流动的充液压缩方法

Info

Publication number: CN1888856A
Application number: CN 200610010359
Authority: CN
Inventors: 苑世剑; 何祝斌
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: CN100578190C

Abstract

检验金属变形流动的充液压缩方法，涉及一种检验方法。解决已有检验中不能对金属成形的应力场进行控制以及在预先设计的应力场下观察和研究金属变形流动行为，它的步骤是：步骤一：记录试样原始数据；步骤二：将试样放入充液室(2)中；步骤三：冲头(1)下压，使处于充液室内的试样得到轴向主应力，同时充液室内的高压介质(5)也受到冲头下压带来的体积变化，使得液压发生改变，调节液压得到所需的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使试样发生压缩变形，记录数据；步骤四：重复步骤二、步骤三，采用不同的液压和压力机载荷对试样进行检验，记录数据；步骤五：根据以上得到的数据采用现有方法进行分析，得出应力及应力场与金属变形流动之间的关系。

Description

检验金属变形流动的充液压缩方法

技术领域

本发明涉及一种检验方法，具体涉及一种检验金属变形流动的充液压缩方法。

背景技术

现在研究塑性成形过程中金属的变形流动规律的方法主要有三类：1)物理模拟法；2)数值模拟法；3)工艺检验法。在物理模拟法中，通常采用塑性泥、光塑性材料、铅试样等作为实际金属材料的替代材料，替代材料与真实金属材料之间的物性差异使模拟结果存在误差，从而使物理模拟法的应用受到了限制。随着非线性有限元的发展进步，金属塑性成形过程的数值模拟法逐渐成为主要的研究手段。但是，对于复杂的金属塑性成形过程，由于成形过程中应力场、速度场、温度场以及复杂的几何形状和边界条件的耦合作用，数值模拟法也很难真实和准确地反映工艺过程。工艺检验法通常作为数值模拟法的必要验证和补充，但是好的工艺检验法结果通常都具有较高的说服力和理论价值。因此，工艺检验法成为研究塑性变形体变形流动规律的不可缺少的环节。从物理上来说，决定材料变形流动的内在因素是材料所处的应力状态及其周围的应力场，只有弄清楚材料的变形流动与其所处的应力状态及应力场之间的关系，进而通过控制各种外部因素，如模具几何形状、加载方式、成形力、摩擦条件等，来控制得到所需的应力场，才能从根本上有效的控制材料的变形流动。但是，目前大部分工艺检验法只能对坯料形状及缺陷进行分析和预测，不能直接给出变形体内部的应力状态，因此无法研究应力和应力场对金属变形流动的影响。为了从根本上研究金属材料的变形流动与应力场之间的关系，需要对金属塑性成形过程中的应力场进行控制，即在预先设计的应力场下观察和研究金属变形流动行为。

发明内容

本发明主要解决的是在进行已有工艺检验中不能直接给出变形体内部的应力状态，而提出了一种实现预先设计金属所处应力状态和应力场的检验方法，即检验金属变形流动的充液压缩方法。利用该方法，可以得出复杂可控应力场作用下金属的变形流动规律。

它的检验过程依次包括以下几个步骤：

步骤一：记录试样的原始数据；

步骤二：将试样放入充液室中；

步骤三：冲头下压，使处于充液室腔内的试样得到轴向主应力，同时处于充液室内的试样周围的高压介质也受到冲头下压带来的体积变化，使得液压发生改变，调节液压使试样体内的任意一点在下压的过程中始终得到相同的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使试样发生压缩变形，记录数据；

步骤四：重复步骤二、步骤三，采用不同的液压和压力机载荷对试样进行检验，并记录数据；

步骤五：根据以上步骤得到的检验数据采用现有方法进行分析，得出应力及应力场与金属变形流动之间的关系。

本发明通过调节液压和压力机载荷，可以得到不同的应力场，解决了金属变形体所处应力状态及应力场的控制问题，为在复杂可控应力场下研究金属的变形流动规律提供了可靠的检验方法。

附图说明

图1是圆柱形试样在充液压缩装置中加压检验前的状态示意图，图1中的1是冲头，2是充液室，4是圆柱形试样，5是高压介质，6是控制阀，7是管道；图2是圆柱形试样进行充液压缩检验时压力机载荷与试样形变位移的关系曲线图；图3是圆柱形试样进行充液压缩检验时液压与下压时间的关系曲线图；图4是圆柱形试样在充液压缩装置中被压缩后的状态示意图；图5是圆环形试样在充液压缩装置中加压检验前的状态示意图，图5中的3是圆环形试样，8是中心部位的管道；图6是圆环形试样进行充液压缩检验时压力机载荷与试样形变位移的关系曲线图；图7是圆环形试样进行充液压缩检验时液压与下压时间的关系曲线图；图8是圆环形试样在充液压缩装置中被压缩后的状态示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4说明本实施方式，它的检验过程包括以下几个步骤：

步骤一：记录圆柱形试样4的原始数据；

步骤二：将圆柱形试样4放入充液室2中；

步骤三：冲头1下压，使处于充液室2腔内的圆柱形试样4得到轴向主应力，同时处于充液室2内的圆柱形试样4周围的高压介质5也受到冲头1下压带来的体积变化，使得液压发生改变，调节液压使圆柱形试样4体内的任意一点在下压的过程中始终得到相同的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使圆柱形试样4发生压缩变形，记录数据；

步骤四：重复步骤二、步骤三，采用不同的液压和压力机载荷对圆柱形试样4进行检验，并记录数据；

步骤五：根据以上步骤得到的检验数据采用现有方法进行分析，得到应力及应力场与金属变形流动之间的关系。

具体实施方式二：结合图5、图6、图7、图8说明本实施方式，它的检验过程包括以下几个步骤：

步骤一：记录圆环形试样3的原始数据；

步骤二：将圆环形试样3放入充液室2正中间；

步骤三：冲头1下压，使处于充液室2腔内的圆环形试样3得到轴向主应力，同时处于充液室2内的圆环形试样3周围的高压介质5也受到冲头1下压带来的体积变化，使得液压发生改变，调节液压使圆环形试样3体内的任意一点在下压的过程中始终得到相同的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使圆环形试样3发生压缩变形，记录数据；

步骤四：重复步骤二、步骤三，采用不同的液压和压力机载荷对圆环形试样3进行检验，并记录数据；

具体实施方式三：结合图1、图2、图3、图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同在于步骤三中调节液压是运用管道7、控制阀6和外部液压控制设备调节高压介质5的液压强度。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图5、图6、图7、图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同在于圆环形试样3放入充液室2的正中间，圆环形试样3把充液室2分为了两部分，即环圈内一部分和环圈外一部分，步骤三中的调节液压是运用原有管道7调节环圈外的高压介质5的液压强度，处于环圈内底部的管道8调节环圈内的高压介质5的液压强度，调节环圈外的液压和环圈内的液压产生的压差，使圆环形试样3内的任意一点在下压的过程中内外始终得到相同的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使圆环形试样3发生压缩变形，记录数据。其它步骤与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：结合图1、图4、图5、图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三、具体实施方式四的不同在于处于充液室2腔内的试样得到轴向主应力是由压力机给冲头1上一个匀速恒定力载荷所得到的。其它步骤与具体实施方式三、具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一、具体实施方式二的不同在于步骤三中达到预先设计的液压和压力机载荷进而完成相同压下量，使试样发生压缩变形后，记录的数据有压下量、试样最终高度、试样上下表面最终直径、试样鼓肚处直径，根据原始数据计算出压力机载荷与试样形变位移的关系曲线图。其它步骤与具体实施方式一、具体实施方式二相同。

具体实施方式七：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一、具体实施方式二的不同在于步骤三中达到预先设计的液压和压力机载荷进而完成极限压下，极限状态是试样表面出现裂纹，记录的数据有最大压下量、试样最终高度、试样上下表面最终直径、试样鼓肚处直径，根据原始数据计算出压力机载荷与试样形变位移的关系曲线图。其它步骤与具体实施方式一、具体实施方式二相同。

Claims

1、一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于它的检验过程依次包括以下几个步骤：

步骤一：记录试样的原始数据；

步骤二：将试样放入充液室(2)中；

步骤三：冲头(1)下压，使处于充液室(2)腔内的试样得到轴向主应力，同时处于充液室(2)内的试样周围的高压介质(5)也受到冲头(1)下压带来的体积变化，使得液压发生改变，调节液压使试样体内的任意一点在下压的过程中始终得到相同的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使试样发生压缩变形，记录数据；

2、根据权利要求1所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于试样为圆柱形试样(4)。

3、根据权利要求1所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于试样为圆环形试样(3)。

4、根据权利要求2所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于步骤三中调节液压是运用管道(7)、控制阀(6)和外部液压控制设备调节高压介质(5)的液压强度。

5、根据权利要求3所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于圆环形试样(3)放入充液室(2)的正中间，圆环形试样(3)把充液室(2)分为了两部分，环圈内一部分和环圈外一部分，步骤三中的调节液压是运用原有管道(7)调节环圈外的高压介质(5)的液压强度，处于环圈内底部的管道(8)调节环圈内的高压介质(5)的液压强度，调节环圈外的液压和环内的液压产生的压差，使圆环形试样(3)内的任意一点在下压的过程中内外始终得到相同的横向主应力，达到预先设计的液压和压力机载荷，使圆环形试样(3)发生压缩变形，记录数据。

6、根据权利要求4或5所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于处于充液室(2)腔内的试样得到轴向主应力是由压力机给冲头(1)上一个匀速恒定力载荷所得到的。

7、根据权利要求6所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于步骤三中达到预先设计的液压和压力机载荷进而完成相同压下量，使试样发生压缩变形，记录的数据有压下量、试样最终高度、试样上下表面最终直径、试样鼓肚处直径，根据原始数据计算出压力机载荷与试样形变位移的关系曲线图。

8、根据权利要求6所述的一种检验金属变形流动的充液压缩方法；其特征在于步骤三中达到预先设计的液压和压力机载荷进而完成极限压下量，极限状态是试样表面出现裂纹，记录的数据有最大压下量、试样最终高度、试样上下表面最终直径、试样鼓肚处直径，根据原始数据计算出压力机载荷与试样形变位移的关系曲线图。