[发明专利]测量非线性应变路径下的成形极限试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种非线性应变路径下的成形极限试验装置及试验方法，包括如下几方面：将试验装置的凸模和凹模均设计成中空形状，并让边部能够完全贴合；将试验样件切割成不同形状并放置于试验装置中，通过凹模的移动对试验样件进行一定程度的成形操作；在中空区域布置一个激光切割头，在成形极限试验过程中，通过改变激光切割头的位置，在试验样件上面进行不同形状的切割；通过搭配不同的初始样件尺寸及激光切割头工作位置，实现不同应变路径下的成形极限测试工作；本发明实现了成形极限试验过程中应变路径的改变，从而可以测量出非线性应变路径下的冲压成形极限。

技术领域

本发明涉及冲压成形领域，特别涉及测量非线性应变路径下的冲压成形极限试验装置及其试验方法。

背景技术

冲压成形零件在抗碰撞性能、耐蚀性能和成本控制方面具有明显优势，是在保证安全性的前提下实现车身轻量化的最有效途径。冲压成形技术具有以下特点：①成形件的强度更高，屈服强度可达1100MPa，抗拉强度可达1500MPa；②几乎无回弹，零件精度更高，成形质量更好；③高温下材料塑性好，能一次成形更复杂的零件，可减少模具数量和成形工序。冲压技术可有效避免钢板在常温下成形具有回弹量大、成形性差的缺陷，已逐渐成为车身应用的主流趋势。

高温下金属材料的弹性模量及抗拉强度下降，且板料与模具间的摩擦系数增大，破裂在冲压成形中是最主要的成形缺陷。工业生产和学术研究中，通常都采用成形极限对冲压过程中的破裂进行有效预测。

非线性应变路径下的成形极限与线性应变路径下的成形极限具有一定的差异，实际冲压过程中，几乎所有区域的应变路径均属于非线性应变路径，仅极少的区域近似于线性应变路径，因此测量钢板的非线性应变路径下的成形极限，意义非常重要。线性应变路径的冷、热成形极限均可基于Nakazima试验完成，区别就在于热成形极限的测试过程中额外增加了一个保温装置；但是传统的非线性应变路径的冷成形极限测试需要进行预拉伸操作再进行冲压试验，通过预拉伸的方向和程度得到不同应变路径下的成形极限，这两个过程需要在两套不同的设备中完成。由于冲压成形过程中钢板的温度高达几百摄氏度，如果实验过程中途进行了卸载、换模具等操作，则钢板将因温度发生较大变化(因热辐射等引起温度快速下降)而发生组织相变最终改变材料性能。因此，在同一套实验装置中测量非线性应变路径下的成形极限具有非常重要的实际意义。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种根据上述提出的传统成形极限测试装置和测试方法不能实现非线性应变路径下的冲压成形极限测试等技术问题，而提供一种能够用于非线性应变路径下的成形极限的测试装置及其其测试(或者试验)方法。

本发明主要利用一个数控三维激光头在冲压成形过程中对金属板材进行试样局部切割，从而改变金属板材的受力状态，实现变形区域应变路径的转变，最终实现非线性应变路径成形极限的测试。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

测量非线性应变路径下的冲压成形极限试验装置，包括：上模架、导套、导柱、凹模固定板、连接体、凹模、下模架、保压装置、压边圈、数控三维激光头和凸模；

下模架固定于预设的装置基座上，凸模可拆卸装配于下模架中部；

压边圈通过保压装置支撑设置于凸模正上方；

上模架固定于顶部下压机构上；

上模架与下模架之间通过多根导柱实现垂直导向，即上模架在导柱的导向作用下可纵向移动；

导套装配于上模架与导柱配合位置；

凹模固定板固定于下模架下端面；

连接体为中部开放式的连接架体结构，且固定于凹模固定板下端面；

凹模固定于连接体底端面，即凹模与压边圈之间间隙用于夹持试验样件；