本發(fā)明涉及金屬板材塑性成形制造，特別是涉及一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、在板料塑性成形性能評(píng)價(jià)方法中，成形極限圖(fld)最為直觀且應(yīng)用最為廣泛。成形極限圖反映了板料在單向和雙向等拉應(yīng)力作用下抵抗頸縮或破裂的能力，經(jīng)常被用來分析、解決成形時(shí)的破裂問題。成形極限圖的應(yīng)變水平越高，板料的局部成形性能越好。利用成形極限圖判別工藝制訂是否合理，也可用于解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

2、大量的研究已經(jīng)表明了高速率成形可以提高材料的可成形性。電液成形以及電脈沖觸發(fā)含能材料成形都是高速率成形方法，其原理是均是沖擊波載荷通過液體介質(zhì)作用于坯料，使之高速率變形。在進(jìn)行極限應(yīng)變?cè)囼?yàn)時(shí)，所用電液成形儲(chǔ)液室呈近似半橢球形狀，非常適合獲得雙向等拉條件下的極限應(yīng)變。但是，為獲得板材電液成形及電脈沖觸發(fā)含能材料成形在單向拉伸試驗(yàn)、平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)條件下極限應(yīng)變，因單向拉伸試樣和平面應(yīng)變?cè)嚇拥奶厥庑裕诔尚芜^程中上述試樣不能封閉加載液體，導(dǎo)致液體噴出泄壓甚至試樣不能產(chǎn)生集中塑性變形，難以獲得頸縮及斷裂應(yīng)變。為了防止液體噴出泄壓，通常在單向拉伸試樣以及平面應(yīng)變?cè)嚇雍蛢?chǔ)液室之間加裝一塊完整圓形板材，以之屏蔽液體噴出，同時(shí)作為傳力介質(zhì)推動(dòng)試樣發(fā)生高速率變形，從而使試樣產(chǎn)生單向拉伸和平面應(yīng)變極限狀態(tài)。但是，由于驅(qū)動(dòng)板和試樣之間存在摩擦力及附加變形抗力，所以不能得到準(zhǔn)確的電液成形及電脈沖觸發(fā)含能材料成形加載條件下單向拉伸和平面應(yīng)變狀態(tài)的極限應(yīng)變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)及其使用方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，將液體介質(zhì)的壓力作用于試樣變形區(qū)，有效防止液體介質(zhì)噴出并使得試樣變形區(qū)不受驅(qū)動(dòng)板摩檫力的作用，從而得到更加準(zhǔn)確且重復(fù)性較高的單向拉伸/平面應(yīng)變極限狀態(tài)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，包括：

3、儲(chǔ)液室，所述儲(chǔ)液室內(nèi)充入有液體介質(zhì)，金屬絲設(shè)置于所述儲(chǔ)液室內(nèi)；

4、仿形壓邊圈，所述儲(chǔ)液室的工作面上可拆卸的設(shè)置有所述仿形壓邊圈，在仿形壓邊圈的成形區(qū)居中仿形加工出試樣板材的形狀，在所述仿形壓邊圈的工作面上加工出試樣凹槽；試樣板材的夾持區(qū)放入所述仿形壓邊圈上的試樣凹槽內(nèi)，再將放有試樣板材的仿形壓邊圈放在所述儲(chǔ)液室的工作面上；

5、電極組件，所述電極組件包括正電極、負(fù)電極螺紋鋼套，所述正電極和負(fù)電極均通過所述螺紋鋼套密封安裝在所述儲(chǔ)液室的側(cè)壁上，所述金屬絲的兩端分別與正電極和負(fù)電極相連；

6、脈沖放電設(shè)備，所述正電極和負(fù)電極與所述脈沖放電設(shè)備相連。

7、優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液室設(shè)置有進(jìn)液口和排液接口，供液設(shè)備通過所述進(jìn)液口向所述儲(chǔ)液室內(nèi)加入定量的液體介質(zhì)，所述排液接口位于儲(chǔ)液室的底部。

8、優(yōu)選地，所述試樣板材的兩側(cè)對(duì)稱放置在仿形壓邊圈的試樣凹槽內(nèi)，所述試樣板材的夾持區(qū)位于所述儲(chǔ)液室的工作面上。

9、優(yōu)選地，放入有試樣板材的所述仿形壓邊圈與儲(chǔ)液室通過液壓機(jī)施加壓力固定。

10、優(yōu)選地，所述正電極和負(fù)電極的外側(cè)都套設(shè)有絕緣套。

11、優(yōu)選地，所述正電極和絕緣套之間設(shè)置有二號(hào)密封圈，所述負(fù)電極和絕緣套之間也設(shè)置有二號(hào)密封圈；所述螺紋鋼套與儲(chǔ)液室的接觸面設(shè)置有一號(hào)密封圈。

12、優(yōu)選地，所述脈沖放電設(shè)備包括充電開關(guān)、整流橋、限流電阻、電容器組、觸發(fā)信號(hào)源和輔助放電間隙，閉合充電開關(guān)，電源通過整流橋和限流電阻對(duì)電容器組進(jìn)行充電，達(dá)到預(yù)設(shè)電壓后斷開充電開關(guān)，通過觸發(fā)信號(hào)源打開放電觸發(fā)開關(guān)連通輔助放電間隙，開始對(duì)金屬絲進(jìn)行放電。

13、本發(fā)明還提供一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)的使用方法，應(yīng)用于上述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

14、步驟一、組裝電極，將二號(hào)密封圈置于電極與絕緣套之間，將一號(hào)密封圈置于螺紋鋼套與儲(chǔ)液室之間；

15、步驟二、將放電電極與脈沖放電設(shè)備相連接；

16、步驟三、打開供液設(shè)備向儲(chǔ)液室充入定量液體；

17、步驟四、將試樣板材放入仿形壓邊圈上的試樣凹槽內(nèi)，之后將放入有試樣板材的仿形壓邊圈放在儲(chǔ)液室工作面上，并調(diào)整仿形壓邊圈使試樣與金屬絲呈要求角度，使用液壓機(jī)施加壓力將壓邊圈與儲(chǔ)液室固定；

18、步驟五、閉合脈沖放電設(shè)備充電開關(guān)，電源通過整流橋和限流電阻對(duì)放電電容器組進(jìn)行充電，達(dá)到預(yù)設(shè)電壓后斷開充電開關(guān)，打開放電觸發(fā)開關(guān)連通輔助放電間隙，開始對(duì)金屬絲進(jìn)行放電；

19、步驟六、放電結(jié)束后打開排液接口回收廢液；

20、步驟七、取下成形后的試樣并清理儲(chǔ)液室，完成整個(gè)試樣板材的成形工作；

21、步驟八、測(cè)量試樣頸縮或斷裂區(qū)極限應(yīng)變，得到面內(nèi)兩個(gè)方向極限應(yīng)變值，繪制成形極限圖。

22、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下有益技術(shù)效果：

23、本發(fā)明中的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)及其使用方法，結(jié)構(gòu)部分包括儲(chǔ)液室、仿形壓邊圈、電極組件和脈沖放電設(shè)備，設(shè)置帶有試樣凹槽的仿形壓邊圈，用于電液成形(含電脈沖觸發(fā)含能材料成形)的單向拉伸到平面應(yīng)變狀態(tài)的極限變形試驗(yàn)。在仿形壓邊圈的成形區(qū)居中仿形加工出試樣的形狀；在壓邊圈工作面上加工出凹槽用以定位及限位，由此試樣變形區(qū)兩側(cè)相對(duì)于仿形壓邊圈加工區(qū)側(cè)壁保留極小的間隙?；谏鲜鰞煞N結(jié)構(gòu)特征，將液體介質(zhì)的壓力作用于試樣變形區(qū)，有效防止液體介質(zhì)噴出并使得試樣變形區(qū)不受驅(qū)動(dòng)板摩檫力的作用，從而得到更加準(zhǔn)確且重復(fù)性較高的單向拉伸/平面應(yīng)變極限狀態(tài)。本發(fā)明是仿形模具用于電液成形單向拉伸-平面應(yīng)變極限狀態(tài)的試樣，從而得到更加準(zhǔn)確的單向拉伸狀態(tài)-平面應(yīng)變狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)室條件下，仿形模具不但可以免去驅(qū)動(dòng)板對(duì)試樣的摩擦作用，得到更加準(zhǔn)確的極限狀態(tài)，而且凹槽可以進(jìn)一步提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，節(jié)省材料的同時(shí)又能提高成形效率。

技術(shù)特征：

1.一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述儲(chǔ)液室設(shè)置有進(jìn)液口和排液接口，供液設(shè)備通過所述進(jìn)液口向所述儲(chǔ)液室內(nèi)加入液體介質(zhì)，所述排液接口位于儲(chǔ)液室的底部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述試樣板材的夾持區(qū)對(duì)稱放置在仿形壓邊圈的試樣凹槽內(nèi)，所述試樣板材的夾持區(qū)位于所述儲(chǔ)液室的工作面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：放有試樣板材的所述仿形壓邊圈與儲(chǔ)液室通過液壓機(jī)施加壓力固定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述正電極和負(fù)電極的外側(cè)都套設(shè)有絕緣套。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述正電極和絕緣套之間設(shè)置有二號(hào)密封圈，所述負(fù)電極和絕緣套之間也設(shè)置有二號(hào)密封圈；所述螺紋鋼套與儲(chǔ)液室的接觸面設(shè)置有一號(hào)密封圈。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述脈沖放電設(shè)備包括充電開關(guān)、整流橋、限流電阻、電容器組、觸發(fā)信號(hào)源和輔助放電間隙，閉合充電開關(guān)，電源通過整流橋和限流電阻對(duì)電容器組進(jìn)行充電，達(dá)到預(yù)設(shè)電壓后斷開充電開關(guān)，通過觸發(fā)信號(hào)源打開放電觸發(fā)開關(guān)連通輔助放電間隙，開始對(duì)金屬絲進(jìn)行放電。

8.一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)的使用方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種電液成形極限應(yīng)變狀態(tài)模具結(jié)構(gòu)及其使用方法，涉及金屬板材塑性成形制造技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)部分包括儲(chǔ)液室、仿形壓邊圈、電極組件和脈沖放電設(shè)備，設(shè)置帶有試樣凹槽的仿形壓邊圈，用于電液成形(含電脈沖觸發(fā)含能材料成形)的單向拉伸到平面應(yīng)變狀態(tài)的極限變形試驗(yàn)。在仿形壓邊圈的成形區(qū)居中仿形加工出試樣的形狀；在壓邊圈工作面上加工出凹槽用以定位及限位，由此試樣兩側(cè)相對(duì)于仿形壓邊圈加工區(qū)側(cè)壁保留極小的間隙。基于上述兩種結(jié)構(gòu)特征，將液體介質(zhì)的壓力作用于試樣變形區(qū)，有效防止液體介質(zhì)噴出并使得試樣變形區(qū)不受驅(qū)動(dòng)板摩檫力的作用，從而得到更加準(zhǔn)確且重復(fù)性較高的單向拉伸/平面應(yīng)變極限狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：于海平,劉龍雨,韓思雨,吳昊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10