[发明专利]一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置及方法

说明书

本发明提供一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置，包括冲头由冲头主体、镶块和陶瓷隔热层组成；陶瓷隔热层设置于冲头主体中间并与冲头主体固连在一起；镶块固定在冲头底部，与冲头主体组成过渡平滑的球面；冲头内部设有用于安装加热棒和热电偶的深孔；冲头顶部设有用于连接连杆的螺纹孔；凸、凹模压边圈周围分别设置有高频感应加热线圈和红外探头组成闭环控制系统；还包括上支撑板、下支撑板、滑块、导柱、支柱、底座、主缸、压边缸、光源、高频相机和红外热像仪。本发明通过控制冲头两侧的温度，使高温试验样件在冲头两侧具有不同的淬火速率，从而模拟变强度钢板的差温成形过程，并通过高频相机采集的应变场获取变强度钢板的差温成形极限。

技术领域

本发明涉及高强度钢板的热成形领域，尤其涉及一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置及方法。

背景技术

汽车行业的快速发展极大地提高了人们的出行效率，促进了社会发展，但同时也带来了许多安全问题和环境问题。在保证安全的基础上实现轻量化设计，可以有效降低汽车燃油消耗和尾气排放，是汽车未来发展的必然趋势。优化汽车结构设计、使用新型材料及相应的先进制造技术是实现轻量化设计的主要方法。

超高强度钢板热成形技术是一项专门用于成形高强度钢板的先进制造技术，其一般过程是将钢板加热至900℃以上，使其充分奥氏体化，然后快速冲压成形并保压淬火，以获得具有均匀马氏体组织的高强度构件。运用超高强度钢热成形技术能够获得强度超过1500MPa的零件，因此可以在保证零件强度不降低的情况下适当减小构件的厚度，从而实现汽车轻量化的目的。

对于汽车的一些安全构件，如B柱、车门内板等，既要求构件具有足够的强度以防止汽车结构受到严重破坏，同时又需要构件的某些部位具有较低的强度和较高的吸能特性，从而提高汽车的整体碰撞安全性。传统的热成形技术只能获得性能单一的超高强度钢构件，无法满足构件不同部位需要不同力学性能的要求；通过改变构件不同部位在成形过程中的淬火速率，可以获得具有不同微观组织和力学性能变强度结构件，运用于车身中能够最大程度地提高汽车整体的碰撞安全性。

对于热成形板料的成形性评价，应用最普遍、最直观的方法是成形极限图(FLD，或FLC)。所谓成形极限图，是指成形过程中，材料在不同(近似)线性应变路径下开始发生劲缩时的应变点在主次应变坐标系下构成的一条曲线。现有的相关试验装置和方法主要用于获取高强度钢板的等温成形极限，如中国专利(申请号为201410076406.8)公布了一种金属板材热成形极限实验装置及测试方法，通过在密封箱内同时加热板料和冲头，可以防止试验过程中板料和冲头发生热传递，从而减小了试验误差。然而，实际变强度钢板的成形是个非等温过程，温度是连续变化的；同时，变强度钢板不同位置具有不同淬火速率，是个差温成形过程，因此以上装置和方法并不能获取变强度钢板的差温成形极限。中国专利(申请号为201210192708.2)公布了一种超高强度钢的热成形瞬态成形极限的数值模拟预测方法，该预测方法是在进行材料高温单轴拉伸实验获得热成形板料本构特性参数后，运用M-K理论建立稳态条件下热成形极限预测的M-K模型，基于确定的模型对不同热成形瞬态工艺条件下的成形极限进行计算预测，但是缺乏具体的试验结果进行验证。

综上，目前而言，针对于变强度钢板的差温成形过程的试验装置和方法还没有相关报道，迫切需要一种专门的试验装置和方法来实现变强度钢板的差温成形过程，并测试其成形极限，评估其成形性能。

发明内容

根据上述提出的现有成形极限试验设备和方法存在的诸多技术问题，而提供一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置及方法。本发明提供的试验装置可以模拟变强度钢板的成形过程，获得特定微观组织和力学性能分布的变强度构件；同时，该试验装置可以通过集成的光学应变测量系统实时获取钢板成形过程中的应变场，建立准确的变强度钢板成形极限图。

本发明采用的技术手段如下：

一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置及方法，其特征在于，包括：