[发明专利]一种铝合金热冲压工艺界面换热系数的测量方法

说明书

本发明提供了一种铝合金热冲压工艺界面换热系数的测量方法，包括以下步骤：测量实验模具和试样的表面粗糙度；在热冲压实验过程中每间隔单位时间t采集实验模具和试样的温度；输出实验过程中试样温度‑时间曲线，并计算预估界面换热系数；根据测得的表面粗糙度建立微观尺度有限元仿真模型；输入预估界面换热系数进行有限元仿真分析；输出有限元仿真过程中所述试样的温度‑时间曲线；对比仿真过程的试样温度‑时间曲线与实验过程的试样温度‑时间曲线是否一致，如果是，将所述预估界面换热系数作为最终结果输出，如果否，修正预估界面换热系数并重新分析。该方法可消除掉表面粗糙度对测量结果的影响，提升热冲压工艺中界面换热系数的测量精度。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形领域，尤其涉及一种铝合金热冲压工艺界面换热系数的测量方法。

背景技术

界面换热系数在铝合金热冲压工艺中是一个十分重要的工艺参数，它反映了模具与试样之间的热交换能力，对有限元模型的仿真结果有十分重要的影响。常规铝合金热冲压工艺界面换热系数实验，采用的方法是：通过热电偶测量冲压过程中模具内部温度和试样温度的变化曲线，通过差值计算的方法计算界面换热系数的理论值。在真实环境中，试样表面粗糙度的大小对界面换热效率的高低存在显著影响；而在有限元模型中，通常不考虑表面粗糙度的影响，因而在有限元仿真中利用实验获得的界面系数进行仿真，往往仿真结果与实验结果存在一定差距。

为了进一步提升有限元仿真的准确性，需要提出一种更为合理的测量换热系数的方法，以降低表面粗糙度对换热系数测量的影响。因此，本发明将常规铝合金热冲压工艺界面换热系数实验与有限元仿真相结合，利用表面粗糙度模拟试样的不平整表面在冲压过程中的塑性变形，以更真实地反映铝合金热冲压过程中模具与板料之间界面的变化，从而消除表面粗糙度对测量结果的影响，提升铝合金热冲压工艺中界面换热系数的测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种铝合金热冲压工艺界面换热系数的测量方法，从而消除表面粗糙度对测量结果的影响。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种铝合金热冲压工艺界面换热系数的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：组装实验装置并测量实验模具和试样的表面粗糙度；

步骤2：进行热冲压实验，在热冲压实验过程中每间隔单位时间t采集所述实验模具和所述试样的温度；

步骤3：输出实验过程中试样温度-时间曲线，并计算预估界面换热系数；

步骤4：根据所述实验模具和所述试样的表面粗糙度建立微观尺度有限元仿真模型；

步骤5：输入预估界面换热系数进行有限元仿真分析；

步骤6：输出有限元仿真过程中所述试样的温度-时间曲线；

步骤7：对比仿真过程的试样温度-时间曲线与实验过程的试样温度-时间曲线是否一致，如果是，将所述预估界面换热系数作为最终结果输出，如果否，对所述预估界面换热系数的大小进行修正并返回步骤5。

进一步的，所述步骤4中，根据所述实验模具和所述试样的表面粗糙度建立微观尺度有限元仿真模型的具体方法为：

步骤41：根据所述实验模具和所述试样的表面粗糙度，将试样及实验模具相接触的表面为具有波峰与波谷的曲面形状；

步骤42：设计所述实验模具为刚体，在冲压过程中不发生变形；

步骤43：设计所述试样为弹塑性体，在冲压过程中可发生塑性变形；

步骤44：采用网格的重划分功能对所述试样的仿真模型进行设置。