一種金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)裝置與方法，屬于有色金屬加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半固態(tài)觸變成形是一種先進(jìn)的有色金屬加工成形方法，它具有易成形復(fù)雜件，模具壽命長(zhǎng)，成形件性能高等優(yōu)點(diǎn)。觸變成形的特點(diǎn)是當(dāng)成形所用坯料加熱到半固態(tài)狀態(tài)，在不受外力時(shí)坯料能保持原來(lái)形狀并可隨意加持轉(zhuǎn)移，當(dāng)受切變應(yīng)力時(shí)，坯料又如同奶油一般可隨意切割。在實(shí)際應(yīng)用中，半固態(tài)觸變成形的特點(diǎn)使其在模具結(jié)構(gòu)及成形工藝上與塑性變形有很大區(qū)別。通常在確定材料塑形變形工藝時(shí)，可以采用Gleeble模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)材料在不同變形條件下應(yīng)力應(yīng)變特征進(jìn)行分析，并以此確定模具結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)，但當(dāng)材料處于半固態(tài)狀態(tài)后，Gleeble模擬試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作方式無(wú)法反映出觸變成形的特點(diǎn)，因此需要設(shè)計(jì)一套專門(mén)用于測(cè)定材料觸變性的模擬試驗(yàn)裝置，為后續(xù)確定觸變成形模具結(jié)構(gòu)及工藝提供依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有模擬試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法反映出金屬在半固態(tài)條件下變形特征的問(wèn)題，提出了一種金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)裝置與使用方法，采用該裝置和方法，可以精確反映出金屬在半固態(tài)條件下變形溫度、變形速度、變形抗力等參數(shù)之間的關(guān)系，為后續(xù)觸變成形確定觸變成形模具結(jié)構(gòu)及工藝提供依據(jù)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0005]一種金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)裝置，該裝置包括壓力機(jī)構(gòu)，下壓工具頭，切變工具頭，加熱裝置，載料臺(tái)，傳感裝置及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，其中所述的壓力機(jī)構(gòu)分別與所述的下壓工具頭和切變工具頭相連接，所述的下壓工具頭與切變工具頭在壓力機(jī)構(gòu)作用下可以分別獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，所述的載料臺(tái)上放置坯料，所述的加熱裝置位于載料臺(tái)上方，可對(duì)坯料進(jìn)行加熱，所述的下壓工具頭和切變工具頭位于所述的載料臺(tái)和加熱裝置的上方，所述的傳感裝置設(shè)置在所述的壓力機(jī)構(gòu)和載料臺(tái)上，所述的傳感裝置與所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。
[0006]所述的壓力機(jī)構(gòu)可采用液壓、氣壓或其它形式提供壓力，壓力大小及下壓速度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。
[0007]所述的加熱裝置為加熱線圈，可以是感應(yīng)加熱或電阻加熱形式，在進(jìn)行測(cè)試工作時(shí),坯料及載料臺(tái)位于加熱線圈內(nèi)部。
[0008]所述的下壓工具頭為兩個(gè)半圓柱形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)半圓柱之間有縫隙，半圓柱之間的縫隙可以調(diào)整。
[0009]所述的切變工具頭位于所述下壓工具頭兩個(gè)半圓柱形結(jié)構(gòu)之間，其形狀為片狀，規(guī)格大小可依據(jù)測(cè)試要求進(jìn)行選擇。
[0010]所述的傳感裝置包括溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和速度傳感器等。所述的壓力傳感器、位移傳感器和速度傳感器等設(shè)置于壓力機(jī)構(gòu)中；所述的溫度傳感器為熱電偶，設(shè)置于載料臺(tái)的中部，熱電偶的一部分露出于載料臺(tái)上部，垂直于載料臺(tái)，用于測(cè)試坯料溫度。坯料溫度以及壓力機(jī)構(gòu)施加在工具頭上的壓力和下壓速度等可通過(guò)傳感器傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將以上各種傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供上述金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)裝置的應(yīng)用方法。
[0012]采用上述裝置進(jìn)行金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)的方法，包括以下步驟:
[0013](I)將待測(cè)試坯料放置到載料臺(tái)上，并選定切變工具頭；
[0014](2)啟動(dòng)加熱裝置開(kāi)始對(duì)坯料加熱，同時(shí)下壓工具頭通過(guò)壓力機(jī)構(gòu)以一定的壓力壓在還料上；
[0015](3)當(dāng)坯料加熱到半固態(tài)狀態(tài)時(shí)，在下壓工具頭的壓力下，載料臺(tái)上的熱電偶插入到坯料內(nèi)部，將坯料內(nèi)部不同位置的溫度信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0016](4)當(dāng)坯料溫度達(dá)到預(yù)定試驗(yàn)值后，切變工具頭通過(guò)壓力機(jī)構(gòu)以設(shè)定速度或者設(shè)定壓力下壓，直至將坯料從中間切開(kāi)，下壓過(guò)程中壓力、速度、位移等信號(hào)均通過(guò)傳感裝置傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0017](5)通過(guò)變換切變溫度、切變工具頭規(guī)格、切變速度或切變壓力，重復(fù)步驟
(1)-(4)，獲得一組反映材料觸變性能的數(shù)據(jù)。
[0018]本發(fā)明采用以上所述試驗(yàn)裝置及方法，可以精確反映出金屬半固態(tài)坯料變形過(guò)程中，變形溫度、變形抗力、切變速度及切變模具之間的關(guān)系，為設(shè)計(jì)半固態(tài)觸變成形工藝提供充分的理論依據(jù)。
[0019]下面通過(guò)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明試驗(yàn)裝置中下壓工具頭和切變工具頭組裝在一起時(shí)的橫截面示意圖。
[0022]主要附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]I壓力機(jī)構(gòu) 2下壓工具頭
[0024]3切變工具頭4加熱線圈
[0025]5坯料6熱電偶
[0026]7載料臺(tái) 8傳感器
[0027]9數(shù)據(jù)采集儀
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的金屬半固態(tài)觸變成型模擬試驗(yàn)裝置包括壓力機(jī)構(gòu)1，與之相連接的下壓工具頭2和切變工具頭3，位于其下方的加熱線圈4及載料臺(tái)7，及熱電偶6，多種傳感器8和數(shù)據(jù)采集儀9等。載料臺(tái)7用于放置坯料5，加熱線圈4位于載料臺(tái)7上方，可對(duì)位于其中間的坯料5進(jìn)行加熱，載料臺(tái)7上安裝有熱電偶6，壓力機(jī)構(gòu)I內(nèi)部設(shè)置有多種傳感器8，包括壓力傳感器、速度傳感器和位移傳感器等，熱電偶6和傳感器8分別通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集儀9相連接。
[0029]測(cè)試時(shí)，坯料5放置在載料臺(tái)7上。壓力機(jī)構(gòu)I分別與下壓工具頭2和切變工具頭3相連接，位于載料臺(tái)7和加熱線圈4的上方，下壓