[发明专利]一种高速冲击成型极限测试设备及方法

说明书

本发明公开了一种高速冲击成型极限测试设备及方法，它解决了现有技术中高速冲击下材料的极限成形性能不易测试的问题，具有能够检测金属的成形能力，通过控制气缸内冲击气体的压力可获得金属在破裂时的成形极限的效果；其技术方案为：包括气缸和固定座，所述气缸内部设有活塞，活塞端部可拆卸连接有冲头；所述固定座内部安装有用于固定试件的压紧套和凹模；在高压气体的推动作用下，活塞带动冲头运动使冲头穿过压紧套冲击试件。

技术领域

本发明涉及高速冲击成型领域，尤其涉及一种高速冲击成型极限测试设备及方法。

背景技术

高速冲击成型作为高速成型的一个典型应用，是一种在极短时间内(微秒级)释放高能量而使金属变形的成形方法。多种材料证明高速冲击成型能够有效地提高材料的成型能力，减小回弹。

但是，高速成型中几十每秒甚至几百每秒的高应变率拉伸或成型极限实验不容易进行，目前的试验设备没有制定相应标准。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高速冲击成型极限测试设备及方法，其具有能够检测金属的成形能力，通过控制气缸内冲击气体的压力可获得金属在破裂时的成形极限的效果。

本发明采用下述技术方案：

一种高速冲击成型极限测试设备，包括气缸和固定座，所述气缸内部设有活塞，活塞端部可拆卸连接有冲头；

所述固定座内部安装有用于固定试件的压紧套和凹模；在高压气体的推动作用下，活塞带动冲头运动使冲头穿过压紧套冲击试件。

进一步的，所述气缸包括壳体、设于壳体内部的活塞、设于壳体两端的端盖I、端盖II。

进一步的，所述壳体内部靠近端盖II一侧固定有缓冲片。

进一步的，所述壳体侧面设置排气孔。

进一步的，所述端盖II设有用于冲头穿过的中心孔。

进一步的，所述中心孔内安装轴承以支撑冲头。

进一步的，所述气缸与固定座之间通过多个沿周向均匀分布的导向柱相连。

进一步的，所述固定座内部开设有用于安装压紧套和凹模的圆台孔，

所述压紧套一侧具有凸缘，凹模对应于压紧套一侧设有与所述凸缘相适配的凹槽。

进一步的，所述压紧套和凹模通过多个螺栓连接，且螺栓位于压紧套内部的部分套设有弹簧。

进一步的，所述气缸通过气管连接高压气罐，所述气管带有用于调节气源压力的阀门。

一种高速冲击成型极限测试方法，采用上述的测试设备，包括以下步骤：

(1)在冲头和试件表面涂抹润滑脂，并在试件表面制作坐标网；

(2)将试件放置于凹模的凹槽内，通过拧紧螺栓将压紧套与凹模夹紧；

(3)打开阀门，高压气体进入气缸推动活塞运动，冲头加速并冲击试件形成鼓包，直至鼓包顶部出现裂纹；

(4)冲头尾部连接活塞碰撞缓冲片，冲头运动终止，通过排气孔排气，关闭阀门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的压紧套和凹模与固定座采用可拆卸连接，方便调整冲头尺寸与被测试件大小，提高设备的通用性；压紧套的凸缘和凹模的凹槽设计，方便固定试件；

(2)本发明的气体进入气缸中推动活塞和冲头运动，使冲头冲出后穿过压紧套冲击金属试件，通过控制气源的压力可调整冲头的冲击速度，以达到冲头冲破金属试件的目的；