[发明专利]薄金属板带摩擦耦合变形试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于系统的摩擦学理论和条件磨损模拟原则、可以模拟金属板带在冲压过程中摩擦耦合变形的试验装置，称之为“薄金属板带摩擦耦合变形试验装置”，用以研究亚稳奥氏体不锈钢和其他金属板材在冲压过程中的摩擦磨损性能和成形条件的优化。

背景技术

目前，国内对于金属板带在冲压成形过程中摩擦耦合变形行为的研究基本上处于空白状态，已经进行的研究也多是分别针对金属板带单纯的摩擦或者变形过程的研究，而这种分离式的研究所得到的成果对于实际生产的指导作用有限。在国外，普遍使用拉伸弯曲(BUT：Bending-Under-Tension)试验装置来研究金属板材在摩擦耦合变形磨损条件下的摩擦学性能。这种方法是利用拉力使金属板带依靠与固定轧辊间的摩擦来实现变形和磨损，主要用于研究配副(即轧辊)材料和板材的摩擦特性，其应用中主要存在以下几点问题：1、试验前需要对试样进行预弯曲变形，而此会对材料状态产生一定影响，使研究结果与实际情况产生偏差；2、BUT试验系统的加载模式是一种静态加载的方式，受到设计最大载荷的限制，且与实际冲压过程的条件存在较大的区别；3、BUT试验系统在试验过程中板带固定不动，依靠拉力使和辊子(配对副)接触部分产生摩擦和变形，不能较为真实地模拟冲压过程中的板带的变形情况。

在工业生产中，亚稳奥氏体不锈钢存在的最大问题就是在冲压成形过程中与模具发生的粘着磨损，这在降低了产品的表面质量的同时也严重影响了模具的使用寿命。针对此种情况，国内外学术界进行了许多基础研究。国内的研究主要涉及奥氏体不锈钢的冲压成形工艺、润滑条件、材料的表面状态和冲头速度、模具及表面强化、摩擦系数分布等；而欧、美、日等国则侧重于成形过程中的摩擦试验装置设计、润滑剂选择、模具材料和表面处理、微力学摩擦行为表征等的研究。上述研究或仅研究成形工艺、材料FLD(成形极限图)和加工硬化；或仅从外因研究其表象行为，没有从摩擦学的系统角度探讨摩擦和变形导致的材料内部和表层组织演化和性能转变引起的磨损机制的转型的系统条件和规律，也就难以获得对实际生产具有指导意义的满意结果，难以实现解决亚稳奥氏体不锈钢与模具的粘着问题、优化摩擦副表面状态的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种薄金属板带摩擦耦合变形试验装置，能够模拟亚稳奥氏体不锈钢薄板带在成形过程中与模具间的摩擦耦合变形。

为达到上述目的，本发明的构思是：

利用万能试验机夹头的拉、压功能作为加载源，通过具有特定圆弧半径的压头对往复直线运动中的薄金属板带进行加载，实现摩擦耦合变形的目的。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种薄金属板带摩擦耦合变形试验装置，包括试样板带和贴装在试样板带测试部分下表面的应变片、以及加载压块，其特征在于所述的试样板带的两端由连接件连接成环形带而环绕安装在一个试验机的两根传动轴上，应变片由导线经一个信号转换器连接至一个数据处理器，所述的加载压块装夹在一个万能试验机的夹头上，与试验机匹配使用。

上述的试验机的结构是：一个电机倒置安装装在一个支撑板上，该电机的输出轴上固定安装一块转板，该转板和一根连杆转动连接构成的曲柄连杆结构，连杆的另一端与一个连接块连接，连接块与一个直线导轨相滑配，连接块通过一个连接轴与所述的连接件相连接，则电机输出轴的转动度递给连接件实现往复直线运动，从而带动所述的环绕在两根转动轴上的环形带往复转动运动，使试样板带的测试部位在加载压块下面作往复直线运动。

上述的试样板带为哑铃状的试样板带，保证试验过程中在试样滑动摩擦部分产生弯曲和拉伸变形，便于研究板带预变形后的摩擦磨损行为。

上述的加载压块为可拆调换压块，加载力的大小通过调换加载压块压头圆弧角的曲率半径进行调整。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明提供的试验装置中，试验板带呈环状而环绕在试验机的两根转动轴上，其测试部位作直线往复运动，而加载压块相对不动而垂直给予施压，模拟了板带成形过程中与模具间的摩擦耦合变形，可用以研究亚稳奥氏体不锈钢与模具钢配副在变形条件下的摩擦摩损，为优化板带和模具材料的摩擦、改善产品表面质量、延长模具使用寿命提供试验基础。本发明也适用于其他薄板在冲压成形过程中的实验室相关研究。

附图说明

图1是本发明的薄金属板带摩擦耦合变形试验装置的结构原理图。

图2是本发明的一个实施例薄金属板带摩擦耦合变形试验装置的结构示意图。

图3在图2的俯视图。

图4是图2中“B-B”及“C-C”处剖面图。