[发明专利]建立超高强硼钢板高温成形极限图的试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成形极限图试验装置及试验方法，尤其是一种建立超高强硼钢板高温成形极限图的试验装置及试验方法。

背景技术

目前随着能源和环境问题的日益突出，以及人们对轿车的安全性、可靠性、舒适性等要求的提高，各大汽车制造商努力从改善汽车的结构设计和寻找新的替代材料两个方面减轻汽车的重量；不断改进和采用新的零件制造工艺，提高产品的质量。作为新材料，先进高强钢和超高强钢的研究和使用，在提高了汽车抗碰撞性的同时，进一步满足了轻量化的需求。但是，超高强钢在室温下变形能力很差，传统的冷冲压方法难以解决超高强钢在汽车车身制造中遇到的问题。近几年，国外学者开发出一种新的(超)高强钢板加热成形工艺-热冲压成形技术。

成形极限是板料成形领域中一个十分重要的性能指标和工艺参数，它反映了加工过程中，板材在塑性失稳前所能取得的最大变形程度。成形极限图作为板成形领域中解决众多难题的很有用的判据，是评价薄板成形性能的重要指标。

目前对板料成形极限的研究目前主要局限于常温冷成形和温成形加工过程，比如一些汽车用铝、镁合金板料的温冲压成形。而对于硼钢板等一系列超高强度钢板的热冲压加工的高温成形极限的研究还鲜有报道。而高温成形极限作为超高强度钢板成形性能的一个重要指标，对于指导热冲压模具的设计以及制定工艺都是十分关键的。并且，由于热冲压加工过程中复杂的温度场和应力场变化，以及模具与板料之间的接触条件，使得板料的高温成形极限将受到很多区别于板料冷冲压成形极限的因素影响。

中国专利ZL 200320128249.8公开了一种成形极限试验用模具，其主要由凹模、压边圈、刚性球形凸模及推动所述凸模的活塞构成，所述凹模的压边筋为分段式的圆弧形。但是其装置没有设置加热及冷却控制系统，无法控制温度，因此无法测试试样在高温状态下的成形极限，仅能获得常温下试样的成形极限。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能满足高温胀形试验功能，确保通过热成形极限试验获得超高强硼钢板在某特定高温下成形极限图的建立超高强硼钢板高温成形极限图的试验装置及试验方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种建立超高强硼钢板高温成形极限图的试验装置，包括上模架和下模架，所述下模架上设有若干根导柱，所述上模架套于导柱上，上模架下表面上设有凸模装置，下模架上设有与所述凸模装置相对应的上下叠放通过连接件固定在一起的压边圈和凹模；所述上模架和下模架上分别设有冷却水道；所述凸模、凹模和压边圈内均设有加热器；所述凸模内端部位置设有温度探针。

所述上模架上设有使所述导柱穿过的导套。

所述凸模装置包括通过螺栓固定连接于上模架下表面上的凸模固定板，所述凸模固定板下部通过拆卸式凸模固定装置连接有端部呈半球形的凸模。

所述凸模固定装置采用台阶式结构体，其上端与所述凸模固定板固定连接，下端固定于凸模中心内部。

所述连接件为内六角螺钉。

所述凹模上表面上设有若干拉延筋。

所述加热器为柱形加热器。

一种利用建立超高强硼钢板高温成形极限图的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

A.利用柱形加热器将试验装置的凸模、凹模和压边圈预先加热到涨形预定的温度，此温度为热冲压成形过程中的温度，其值在600-800℃之间；

B.将试样固定在试验装置上，试样的网格面背向凸模，在压边圈和凹模之间利用连接件的夹紧力将试样进行固定，采用感应加热线圈将试样加热到900～940℃，保温5～6分钟以获得均匀的奥氏体组织；

C.利用压缩空气(4个高压喷嘴)对试样进行冷却，保证冷却速度大于100℃/s，确保试样在奥氏体状态下成形而没有发生珠光体或贝氏体转变，直到试样温度降到此次试验限定的涨形温度值；

D.通过红外测温仪探测到试样温度达到此次试验限定的温度值后，球形凸模开始在恒温状态下拉深成形，拉深速度10～20mm/s；

E.由于试验装置中设置了加热装置，成形极限试验装置可以不用铺设绝热石棉纸。通过红外测温仪监测试样的温度变化，温度测试保持在试验限定的温度上下浮动10℃范围之内，比如设定试验温度为600℃，则温度的最大值和最小值在590～610℃之间浮动是可以接受的；凸模的温度变化应该在限定温度上下浮动5℃，即595～605℃之间是可以接受的；

F.试样中部通过凸模作用力产生涨形变形，其表面上的圆形网格发生畸变，当试样产生颈缩或者开裂时，停止试验；