[发明专利]热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，包括下模，下模、隔热陶瓷和滑动小车由上至下依次通过螺栓固定在一起，滑动小车设置于直线滚动导轨上，滑动小车通过直线滚动导轨的限制实现水平方向无摩擦运动；下模前后两侧各安装有若干加热棒；

与下模相对应地设置有可拆卸式上模，上模上部通过承力弹簧与螺杆装置相连，螺杆装置中内嵌压电负荷传感器；

测试时，下模上部与板条试样前端的下表面完全贴合固定在一起，半条试样的上表面与上模接触；下模上与板条试样接触面下部安装有热电偶传感器；

滑动小车通过夹紧装置安装于程控式电动执行器的传动轴上，所述传动轴上安装有水平测力传感器；

所述程控式电动执行器、水平测力传感器、压电负荷传感器、加热棒和热电偶传感器均由计算机控制。

2.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述上模为可拆换平面凸模，该平面凸模对应凹模入口区域板条试样与模具之间的摩擦情况，即用来测量接触面为平面的单面摩擦情况，此时板条试样认为是平板，一侧受摩擦，接触为面接触；一侧处自由状态，无摩擦作用。

3.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述上模为可拆换圆柱面凸模，该圆柱面凸模对应凹模圆角或者凸模圆角与板条试样之间的摩擦情况，即接触面为曲面的单面摩擦情况，此时板条试样与凹模或者凸模圆角贴合，呈弯曲状态，一侧受摩擦，接触为线接触；一侧处自由状态，无摩擦作用。

4.如权利要求2或3所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述板条试样的宽度为上模宽度的120％。

5.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述热电偶传感器为K型热电偶传感器，其安装在下模上表面下距离下模和板条试样接触面0.5mm处。

6.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述滑动小车中设置有冷却水道。

7.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述上模和下模对应外侧设置有加热炉，所述加热炉成圆柱形，并在加热炉两端的防火塞处设置有矩形出入口，所述矩形出入口与板条试样放置在下模的位置处于同一水平面，加热炉外围安装有保温箱；加热炉内还安装有一热电偶，并通过一个控制器，利用实时温度值作为反馈信号来调节加热功率。

8.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述程控式电动执行器和直线滚动导轨均固定安装于底板上，所述底板上钻有多个用来安装实验装置的相关模块的孔。

9.如权利要求1所述的热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置，其特征是，所述上模和下模的中心在同一垂直面上。

10.一种利用热冲压成形过程单面摩擦系数测试装置的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

1)根据需要测试摩擦的类型即曲面单面摩擦或者平面单面摩擦，选用上模并安装在实验装置上，保证上模、下模中心在同一垂直面上；

2)将板条试样从加热炉一端经矩形入口穿过加热炉，然后将板条试样一端镶嵌固定到下模上，且板条试样上表面高出上模1mm，四周通过螺钉将试样固定防止实验过程滑动；

3)将滑动小车通过夹紧装置与程控式电动执行器的传动轴相连；

4)启动加热系统，设定加热温度值并启动加热棒；加热速度12-15K/s，加热至930°后保温5分钟；

5)当下模达到指定温度，滑动小车带动下模移至上模对应位置；

6)通过螺杆装置快速施加法向力F_N，当法向力达到指定值后，试验正式开始，板条试样经程控式电动执行器带动以一定的速度拉伸，穿过上、下模；板条试样在空气中的冷却速度为15K/s，由此估算当试样到达模具时特定温度下所需的时间，并计算拉伸速度，按照此速度移动试样；当试样通过设定好的距离后，该次试验结束；

7)通过连接计算机的数据采集卡采集法向测力传感器的法向力F_N和水平测力传感器的拉力F_T并记录；根据公式计算摩擦系数μ；每次试验测试三次，対试验结果取平均值作为最终该测试条件下的摩擦系数。