[发明专利]用于激光拼焊板高温成形极限测量的实验装置

说明书

技术领域

本发明属薄板热冲压成形技术领域，具体地说是一种用于激光拼焊板高温成形极限测量的实验装置。

背景技术

随着热冲压成形技术不断的发展成熟，热冲压成形技术在车身部件的应用也更加广泛。中国专利ZL201110080561.3公开了一种超高强钢激光拼焊板及其成形工艺，通过激光拼焊技术，是把两块或多块强度和厚度不同的超高强钢板拼焊起来，然后加热奥氏体化后冲压成形，从而实现一个部件的不同部位具有不同的强度，满足产品所需的性能要求。与常规冲压件比，激光拼焊板热成形技术不仅提升了板料成形性，提高了强度、减轻了构件重量，而且节省了加强板和焊接工序，大大提高钢板利用率、降低制造成本，同时降低制造误差、提高产品质量。激光拼焊板热成形技术可以应用在汽车的前后门内板、后背门内板、侧围内板及汽车轮毂罩等。

成形极限图是评价薄板金属成形性的重要标准，通常通过实验手段获得。目前，针对差厚度激光拼焊板的成形极限测量，只有适用于常温条件的实验装置，且没有针对差厚度特征对模具进行细化。激光拼焊板常温成形极限图的实验就比较困难，而高温实验过程会涉及到复杂的温度场和应力场，因此需要严格控制模具温度、实验氛围温度及高温润滑条件等，此外，钢板在高温条件下还存在防氧化等问题。因此需要设计一套专门用于激光拼焊板高温成形极限测量的巧妙的实验装置。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于激光拼焊板高温成形极限测量的实验装置。利用本发明的实验装置能准确获得不同高温条件下用于建立高温成形极限图的试验样件，且试样的应变采集是在高温条件下进行，避免了热胀冷缩的影响。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于激光拼焊板高温成形极限测量的实验装置，其特征在于：所述实验装置包括上模架、下模架，所述上模架和所述下模架形成用于容纳实验装置主体的容纳空间，所述实验装置主体包括置于所述下模架的支撑平台上的加热控温钟罩和置于所述加热控温钟罩内的球形冲头、凸模压边圈、凹模压边圈，所述凸模压边圈固定于所述下模架上的支撑平台，所述球形冲头置于所述凸模压边圈内，所述球形冲头与冲头连杆相连，所述冲头连杆穿过所述下模架与液力压机相连，所述冲头连杆可绕与所述液力压机的固定端在水平方向上旋转；所述凹模压边圈上端与凹模压边圈连杆相连，所述凹模压边圈连杆穿过所述上模架与压力机相连；所述实验装置还包括与所述加热控温钟罩相连通的气体保护系统。

作为优先，所述凸模压边圈与所述激光拼焊板相接触的一侧设有拉延筋，所述拉延筋与设置在所述凹模压边圈与所述激光拼焊板相接触一侧的定位槽相匹配；所述凹模压边圈包括主压边部和至少1个调节差厚压边部，所述调节差厚压边部上设有用于调节激光拼焊板差厚的垫片。

作为优先，所述凸模压边圈和所述凹模压边圈与所述激光拼焊板相接触的一侧表面及该侧表面与其相邻的内壁相交处均设有圆角。

作为优选，所述加热控温钟罩内设有加热系统、保温层和冷却系统，所述加热控温钟罩上还设有用于采集应变图像的窗口，所述窗口由耐高温透明材料制成。

作为优选，所述气体保护系统所用气体为防止激光拼焊板氧化的惰性气体，所述加热控温钟罩内还设有气体浓度传感器。

本发明所提供的球形冲头为一个整体冲头，球形冲头在冲压胀形阶段是固定不动的，在图像采集阶段能在水平面内旋转。上述的凹模压边圈可根据激光拼焊板的基底板料的厚度不同而分成多个部分组成，即一个主压边部和多个调节差厚压边部，通过垫片的调节，充分压紧变厚度的激光拼焊板，有效控制压料面上板料的流动；当然，本发明的凹模压边圈也适用于同厚度的激光拼焊板，即拼焊板的基底板料厚度相同，但每种板料的强度不同。上述的加热控温钟罩分上、下两部分，可以开启闭合，在加热控温钟罩的内壁设有由环形电阻丝组成的加热系统和由循环冷却水管构成的冷却系统，并在加热系统和冷却系统之间覆有由石棉层制成的保温层，加热控温钟罩可以获得试验所需的特定高温环境，并保证冲头、凸模压边圈及凹模压边圈的温度与所处氛围一致。在加热控温钟罩上还设有用于采集应变图像的窗口，该窗口由耐高温透明材料制成，利用猫眼窗口的原理，能扩大视窗，用于拍摄某特定高温下的破裂区域的图像，避免了热胀冷缩对应变的影响，使所得极限应变更准确。所述气体保护系统依附于加热控温钟罩，与加热控温钟罩内壁的气体进出口相连，所述气体保护系统的气体为氮气等惰性气体，从而避免了高温板料在实验过程中出现氧化皮而影响应变的测量。并在加热控温钟罩内设有特定气体浓度传感器，能反馈控制气体流量，从而确保板料在胀形试验过程中不被空气所氧化。