[发明专利]用于高强钢和拼焊板的旋压成型极限评估装置及方法有效
申请号: | 201110434428.3 | 申请日: | 2011-12-22 |
公开(公告)号: | CN103175745A | 公开(公告)日: | 2013-06-26 |
发明(设计)人: | 肖华;石磊;韩非;谢晖;叶卫东 | 申请(专利权)人: | 宝山钢铁股份有限公司 |
主分类号: | G01N3/28 | 分类号: | G01N3/28;B21D22/14 |
代理公司: | 上海东信专利商标事务所 31228 | 代理人: | 杨丹莉 |
地址: | 201900 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 高强 拼焊板 成型 极限 评估 装置 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种金属板材成型极限评估装置及方法,尤其涉及一种金属板材旋压成型极限评估的装置及方法。
背景技术
随着对汽车轻量化需求的增加,高强钢及拼焊板的应用日益广泛。同时,由于旋压成型工艺能获得更为显著的加工强化效果,采用旋压工艺制造高强钢及拼焊板零件已经成为汽车轻量化的重要技术之一。
但是,相对于传统软钢,高强钢在强度提升的同时,其成型性有所下降,在旋压成型过程中较软钢更易发生开裂;而对于拼焊板,由于焊缝的存在,其旋压成型性也将受到显著影响。因此需要一种评估方法来对高强钢及拼焊板的旋压成型极限进行评估,以及评估不同的旋压工艺对这些材料旋压极限的影响。
公开号分别为CN1903474、CN2676182以及CN2702311的中国专利文件中均提到了测试成型极限的方法或装置,但均不是针对旋压成型工艺。由于旋压成型的应力、应变的复杂性,一般的测试成型极限试验应用于旋压中时,会产生较大误差,因此一般的测试成型极限试验不适用于测量旋压成型极限。
目前,旋压成型极限的评估方法主要针对软钢,有锥形模试验和椭球模试验两种:
1)锥形模试验
锥形模试验是针对剪切旋压的特点,通过配置一组不同锥角的模具,对每组模具分别进行试验,以获得使材料开裂的最小锥角。锥形模试验是一种较为直接测量软钢的方法,但是该方法较为原始、粗糙,并存在下列缺点:
a.由于需要各种锥角的模具,因此锥角模具数量较多,耗费较大;
b.由于各种模具的锥角角度是不连续的,因此得到的数据具也没有连续性;
c.试验易产生偏离率(其中,t1为工件实际厚度,t0为按正弦律求得的理论厚度),对试验结果的影响较大。
2)椭球模试验
椭球模试验是在锥形模试验的启发下,采用一个椭球模来近似模拟一组锥角连续变化的锥形模,从而克服锥形莫耗费较大以及测得数据不具备连续性的缺点。但是该方法仍具有以下缺点:
a.由于变形过程较为平缓,得到的极限减薄率偏大;
b.仅通过一道次轴向运动轨迹直接得到旋压成型极限的工艺过于简单,对材料要求也较高,无法对某些材料的旋压成型极限进行准确地评估,例如拼焊板,极可能在贴膜之前就已发生了焊缝开裂;
c.试验中产生的偏离率对试验结果的影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高强钢和拼焊板的旋压成型极限评估装置及方法,该评估装置及其方法应当能够准确地评估高强钢和拼焊板的旋压成型极限,并且使用该评估装置及其方法所得的数据应当具有连续性。
根据上述发明目的,本发明提供了一种用于高强钢和拼焊板的旋压成型极限评估装置,其包括一旋压轮和一模具;
模具为一芯轴,芯轴具有一位于芯轴一端端部的装配部分,一位于芯轴中部的轴身部分,以及一位于芯轴另一端端部的成型部分;
其中,轴身部分为圆柱形;
成型部分为椭球形,成型部分沿其轴向方向的切面外轮廓包括一直线段和分别连接于直线段两端的两椭圆曲线段,两椭圆曲线段以成型部分的中心轴线为对称轴对称设置;
椭圆曲线段的曲线方程为:
其中,a=240-260mm,b=120-130mm,离心率
在本技术方案中,装配部分用以实现模具与设备之间的牢靠连接;轴身的作用是为坯料的伸长提供空间,其本身并不起到成形的作用。位于芯轴端部的成型部分是材料成型的核心部分,其中,椭圆曲线的合适选取至关重要。
发明人确定椭圆曲线首先是基于以下两个原则:
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