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原文传递一种金属板材瞬态热成形极限的测试装置及测试方法

专利名称：	一种金属板材瞬态热成形极限的测试装置及测试方法
摘要：	本发明提供一种金属板材瞬态热成形极限的测试装置及测试方法，测试装置包括：双向拉伸实验装置，计算机控制系统，光学应变测量系统，红外测温仪，电磁感应加热装置，冷却装置；所述光学应变测量系统通过CCD相机实现对十字形样件表面变形的拍摄；所述电磁感应加热装置通过蚊香盘式感应线圈实现对十字形样件中心区域的加热和保温；所述冷却装置通过高压空气喷头实现对高温十字形样件的降温。本发明可在高温十字形样件的拉伸过程中，对其进行指定冷却速率下的降温处理，进而准确获取材料的瞬态极限应变并建立瞬态热成形极限图；与实际热冲压金属板材连续变温特点相一致，可实现更加可靠的板材成形性预测，有效指导工艺优化，提高生产效率与产品质量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	中国民航大学
发明人：	刘文权;王轩
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910329391.4
公开号：	CN109916735A
代理机构：	天津企兴智财知识产权代理有限公司
代理人：	韩敏
分类号：	G01N3/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	300300 天津市东丽区津北公路2898号
主权项：	1.一种金属板材瞬态热成形极限的测试装置，其特征在于：包括双向拉伸实验装置(1)、计算机控制系统(2)、光学应变测量系统(3)、红外测温仪(5)、电磁感应加热装置(6)和冷却装置(8)；所述双向拉伸实验装置(1)夹持十字形样件(10)，进行不同的拉伸速率且两个垂直方向不同拉伸比例的拉伸测试；所述计算机控制系统(2)连接并控制双向拉伸实验装置(1)两个垂直方向的拉伸比例以及拉伸速率，同时采集拉伸力的数据；所述光学应变测量系统(3)计算十字形样件(10)表面的应变场，进一步计算极限应变值以及变形路径；所述红外测温仪(5)测量十字形样件(10)中心区域的温度，并将测量值反馈给电磁感应加热装置(6)；所述电磁感应加热装置(6)设于十字形样件(10)的一侧，电磁感应加热装置(6)电连接红外测温仪(5)；所述冷却装置(8)位于蚊香盘式感应线圈(7)的后方，对十字形样件(10)进行冷却处理。 2.根据权利要求1所述的金属板材瞬态热成形极限的测试装置，其特征在于：所述冷却装置(8)设有高压空气喷头(9)，高压空气喷头(9)位于蚊香盘式感应线圈(7)的后方且与其共轴。 3.根据权利要求1所述的金属板材瞬态热成形极限的测试装置，其特征在于：所述电磁感应加热装置(6)设有蚊香盘式感应线圈(7)，蚊香盘式感应线圈(7)设于十字形样件(10)的一侧且与其共轴。 4.根据权利要求3所述的金属板材瞬态热成形极限的测试装置，其特征在于：所述红外测温仪(5)和蚊香盘式感应线圈(7)分别位于十字形样件(10)的前后两侧。 5.根据权利要求1所述的金属板材瞬态热成形极限的测试装置，其特征在于：所述光学应变测量系统(3)连接两个用于实时拍摄十字形样件(10)表面的CCD相机(4)。 6.根据权利要求5所述的金属板材瞬态热成形极限的测试装置，其特征在于：所述CCD相机(4)与红外测温仪(5)位于十字形样件(10)的同一侧。 7.一种应用权利要求1-6任意一项所述的测试装置进行金属板材瞬态热成形极限测试的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、制备中心区域减薄的十字形样件(10)，并在十字形样件(10)一侧喷涂随机均匀分布的耐高温黑、白散斑；步骤2、采用双向拉伸试验装置(1)的夹具紧固十字形样件(10)，设置保载力并启动保载；步骤3、采用电磁感应加热装置(6)对十字形样件(10)中心区域进行快速加热，红外测温仪(5)对十字形样件(10)中心区域温度进行测量并反馈给电磁感应加热装置(6)，电磁感应加热装置(6)调节输出功率，将十字形样件(10)按规定速率加热到指定温度并保温；步骤4、达到保温时间后，停止加热，采用冷却装置(8)将十字形样件(10)快速冷却至初始测试温度；步骤5、调整高压空气喷头(9)的出口压力，对十字形样件(10)进行恒定冷却速率下的降温处理，同时采用计算机控制系统(2)调控双向拉伸实验装置(1)，进行指定比例和拉伸速率下的双向拉伸，并记录力-位移数据；步骤6、光学应变测量系统(3)在拉伸过程中采用CCD相机(4)实时拍摄十字形样件(10)表面并计算十字形样件(10)中心区域的应变场，进一步采用基于位置或时间相关的方法对极限应变进行计算；步骤7、重复步骤1-6，开展不同比例的双向拉伸测试，以获得不同变形路径下的极限应变并建立瞬态热成形极限图；步骤8、重复步骤1-7，开展不同冷却速率、不同初始测试温度、不同拉伸速率下的拉伸实验，以建立材料在不同冷却速率、不同初始测试温度、不同应变率下的瞬态热成形极限图。
所属类别：	发明专利