熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法，其中測(cè)量裝置包括：裝設(shè)于壓力機(jī)上的熱沖壓模具，熱沖壓模具包括下模和上模，下模包括型腔壁和由型腔壁圍成的型腔，型腔壁上開設(shè)有穿透型腔壁的測(cè)溫口，通過測(cè)溫口可觀測(cè)到型腔內(nèi)的熱沖壓板料；還包括設(shè)置在下模外側(cè)的紅外熱像儀，紅外熱像儀離下模一段距離放置并與測(cè)溫口相對(duì)。本發(fā)明提供的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法僅需在熱沖壓模具的型腔壁上開設(shè)一個(gè)測(cè)溫口，對(duì)熱沖壓模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本沒有破壞，測(cè)量裝置可以重復(fù)使用；通過紅外熱像儀采集熱沖壓板料的溫度變化，可以捕捉每秒上千度的溫度變化，測(cè)量精度和靈敏度都遠(yuǎn)高于一般的接觸式熱電偶測(cè)量方法。
【專利說明】熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法，特別是涉及一種熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱沖壓過程中，熱沖壓板料的溫度變化過程直接影響最終制件的產(chǎn)品質(zhì)量，因此需要對(duì)此工藝過程中的溫度曲線進(jìn)行采集，以便了解溫度變化的過程和規(guī)律，從而優(yōu)化工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有采用的測(cè)量方法屬于接觸式測(cè)量，即在模具或者板料的相關(guān)位置焊上接觸熱電偶，通過數(shù)據(jù)采集儀獲得溫度。這種方式有下面幾個(gè)弊端:1.需要將模具開孔或開槽，以便將熱電偶預(yù)埋，對(duì)模具的改動(dòng)較大；2.熱沖壓過程中板料在模具內(nèi)的溫度變化非常迅速，在2秒?3秒左右會(huì)有將近500°C的溫度變化值，普通熱電偶沒有這么高的靈敏度，難以準(zhǔn)確反映實(shí)際溫度變化，采集的溫度容易失真；3.為保證熱電偶測(cè)溫的穩(wěn)定性和精度，一般要求將熱電偶焊接在待測(cè)板料上。而熱沖壓成形要求板料在沖壓加工前完全奧氏體化，因此需要將板料在高溫加熱爐內(nèi)加熱并保溫3?5分鐘，這個(gè)過程中熱電偶無法與板料一起放入加熱爐內(nèi)，只能預(yù)先放置在模具內(nèi)的相應(yīng)位置，待板料移出加熱爐后，熱電偶再通過接觸的方式測(cè)量板料溫度。這種方式導(dǎo)致熱電偶測(cè)溫的波動(dòng)性很大；4.熱電偶的損耗大，重復(fù)使用率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種基本能夠保持模具完整性，測(cè)量精度和靈敏度高于直接接觸的熱電偶測(cè)量方式并且可以重復(fù)使用的非接觸式熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括:裝設(shè)于壓力機(jī)上的熱沖壓模具，該熱沖壓模具包括下模和上模，下模包括型腔壁和由型腔壁圍成的型腔，型腔壁上開設(shè)有穿透型腔壁的測(cè)溫口，通過測(cè)溫口可觀測(cè)到型腔內(nèi)的熱沖壓板料；紅外熱像儀，設(shè)置在下模的外側(cè)，紅外熱像儀離開下模一段距離并與測(cè)溫口相對(duì)。
[0006]優(yōu)選地，所述測(cè)溫口開設(shè)于所述型腔壁的上邊緣。
[0007]優(yōu)選地，所述測(cè)溫口的截面為方形。
[0008]優(yōu)選地，所述方形的水平邊尺寸小于所述型腔壁寬度的1/5，所述方形的豎直邊尺寸與所述熱沖壓板料的厚度一致。
[0009]優(yōu)選地，所述紅外熱像儀連接有一數(shù)據(jù)顯示器。
[0010]本發(fā)明還提供一種熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法，包括以下步驟:1)將熱沖壓模具裝夾于壓力機(jī)上，令下模上開設(shè)有測(cè)溫口的型腔壁朝向所述壓力機(jī)的開放側(cè)；2)在所述下模的外側(cè)設(shè)置紅外熱像儀，將所述紅外熱像儀的鏡頭軸線對(duì)準(zhǔn)所述測(cè)溫口，根據(jù)測(cè)溫條件設(shè)置所述紅外熱像儀的相關(guān)測(cè)溫參數(shù)并校準(zhǔn)測(cè)量精度；3)將所述熱沖壓板料放入加熱爐中，抽真空，加熱到指定的溫度并保溫至所述熱沖壓板料完全奧氏體化；4)將所述熱沖壓板料取出，迅速放入所述下模的型腔內(nèi)，啟動(dòng)壓力機(jī)，進(jìn)行熱沖壓成形與模內(nèi)淬火；5)利用所述紅外熱像儀通過所述測(cè)溫口測(cè)量所述熱沖壓板料在熱沖壓成形與模內(nèi)淬火過程中的溫度變化情況。
[0011]優(yōu)選地，所述測(cè)溫參數(shù)包括所述紅外熱像儀的鏡頭到所述測(cè)溫口的距離、所述熱沖壓板料的熱輻射率、環(huán)境濕度。
[0012]優(yōu)選地，在所述熱沖壓模具的上模接觸到所述熱沖壓板料之前啟動(dòng)所述紅外熱像儀，對(duì)所述型腔內(nèi)的所述熱沖壓板料進(jìn)行溫度測(cè)量。
[0013]優(yōu)選地，通過與所述紅外熱像儀連接的計(jì)算機(jī)記錄所述熱沖壓板料的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0014]如上所述，本發(fā)明的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法，具有以下有益效果:
[0015]1.僅需在熱沖壓模具的型腔壁上開設(shè)一個(gè)測(cè)溫口，通過不與熱沖壓板料直接接觸的紅外熱像儀采集熱沖壓模具內(nèi)部熱沖壓板料的溫度變化，對(duì)環(huán)境要求不高，對(duì)熱沖壓模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本沒有破壞；
[0016]2.測(cè)量精度和靈敏度都遠(yuǎn)高于一般的接觸式熱電偶測(cè)量方法，可以捕捉每秒上千度的溫度變化，能準(zhǔn)確捕捉熱沖壓過程中熱沖壓板料的溫度變化曲線；
[0017]3.由于測(cè)量裝置與被測(cè)制件之間并不接觸，因此測(cè)量過程不易受干擾，不易出現(xiàn)溫測(cè)值波動(dòng)；
[0018]4.測(cè)量裝置基本沒有損耗，可重復(fù)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1顯示為本發(fā)明的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置的示意圖。
[0020]圖2顯示為本發(fā)明的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置中下模的主視圖。
[0021]圖3顯示為圖2的俯視圖。
[0022]圖4顯示為本發(fā)明的熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法的流程圖。
[0023]圖5顯示為本發(fā)明的熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法測(cè)得的熱沖壓板料溫度變化曲線圖(沖壓壓力為lOMpa)。
[0024]圖6顯示為接觸式的熱沖壓板料溫度測(cè)量方法測(cè)得的熱沖壓板料溫度變化曲線圖(沖壓壓力為lOMpa)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0026]請(qǐng)參閱圖1至圖6。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0027]請(qǐng)參閱圖1至圖3，圖1顯示為本發(fā)明的熱沖壓板料的溫度測(cè)量裝置的示意圖。如圖1所示，該測(cè)量裝置主要包括熱沖壓模具3和紅外熱像儀4。其中，熱沖壓模具3裝設(shè)于壓力機(jī)上，熱沖壓板料I在加熱爐2中加熱并保溫，然后在熱沖壓模具3內(nèi)進(jìn)行成形加工。如果所需沖壓壓力較大可選用閉式壓力機(jī)，如果沖壓壓力較小則可選用開式壓力機(jī)。
[0028]紅外熱像儀4利用熱成像技術(shù)，以可見熱圖的形式顯示熱沖壓模具3內(nèi)被測(cè)熱沖壓板料I的溫度變化及溫度分布情況。紅外熱像儀4可與數(shù)據(jù)顯示器和計(jì)算機(jī)5連接，全程顯示并記錄熱沖壓與淬火過程中熱沖壓板料I在壓力作用下的溫度變化曲線和測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0029]為避免直接接觸式溫度測(cè)量方式的種種弊端，本發(fā)明在測(cè)量熱沖壓板料I的溫度變化時(shí)采用了非接觸式的測(cè)量方式，將紅外熱像儀4設(shè)置在熱沖壓模具3的外側(cè)，并與熱沖壓模具3之間保持一段距離。
[0030]熱沖壓模具3包括下模32和上模31，圖2和圖3顯示了下模32的示意圖，下模32包括型腔壁321和由型腔壁321圍成的型腔322。為了讓紅外熱像儀4在熱沖壓模具3閉合的情況下仍可全程觀測(cè)到內(nèi)部的熱沖壓板料1，在下模32的型腔壁321上開設(shè)了穿透型腔壁321的測(cè)溫口 33，測(cè)溫口 33的開設(shè)位置由所需觀測(cè)的熱沖壓板料I在熱沖壓模具3中的位置確定。對(duì)于較深的型腔322，測(cè)溫口 33可開設(shè)于型腔壁321上；對(duì)于較淺的型腔322，測(cè)溫口 33可開設(shè)于型腔壁321的上邊緣。
[0031]測(cè)溫口 33的形狀建議為方形，因?yàn)榉叫渭庸し奖?，而且與圓形等其他形狀相比，在最大尺寸相同的情況下，方形截面的有效觀測(cè)面積更大。方形可以是長(zhǎng)方形，也可以是正方形。方形的寬度(豎直尺寸)與被測(cè)熱沖壓板料I的厚度基本一致，長(zhǎng)度(水平尺寸)應(yīng)確保熱沖壓板料I可見但盡量減少熱沖壓模具3的破壞，一般不超過型腔壁321寬度的1/5。
[0032]于本實(shí)施例中，需要觀測(cè)的板料I長(zhǎng)度為275mm、寬度為135mm、厚度為1.6mm、型號(hào)為B1500HS的高強(qiáng)度鋼板。熱沖壓模具3的下模32和上模31分別由四個(gè)相同的鑲塊組成。由于被觀測(cè)板料I在平面內(nèi)兩個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎直方向上的厚度尺寸，因此與之相應(yīng)的型腔322也較淺，測(cè)溫口 33開設(shè)在型腔壁321的上邊緣。該測(cè)溫口 33呈長(zhǎng)方形，其寬度(豎直尺寸)為1.55mm，長(zhǎng)度(水平尺寸)為21mm。
[0033]本發(fā)明還提供一種測(cè)量熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法，圖4所示為該測(cè)量方法的流程圖，從圖4中可以看到該測(cè)量方法包括以下步驟:
[0034]SlOl:將熱沖壓模具裝夾于壓力機(jī)上，令下模上開設(shè)有測(cè)溫口的型腔壁朝向壓力機(jī)的開放側(cè)；
[0035]S102:在下模的外側(cè)設(shè)置紅外熱像儀，將紅外熱像儀的鏡頭軸線對(duì)準(zhǔn)測(cè)溫口，根據(jù)測(cè)溫條件設(shè)置紅外熱像儀的相關(guān)測(cè)溫參數(shù)并校準(zhǔn)測(cè)量精度；
[0036]S103:將熱沖壓板料放入加熱爐中，抽真空，加熱到指定的溫度并保溫至熱沖壓板料完全奧氏體化；
[0037]S104:將熱沖壓板料取出，迅速放入下模的型腔內(nèi)，啟動(dòng)壓力機(jī)，進(jìn)行熱沖壓成形與模內(nèi)淬火；
[0038]S105:利用紅外熱像儀通過測(cè)溫口測(cè)量熱沖壓板料在熱沖壓成形與模內(nèi)淬火過程中的溫度變化情況。[0039]下面以一實(shí)施例說明采用該測(cè)量方法對(duì)熱沖壓板料進(jìn)行非接觸式溫度測(cè)量的過程。
[0040]請(qǐng)參閱圖1至圖4，于本實(shí)施例中，被測(cè)量的熱沖壓板料I是一種專用于熱沖壓成形的高強(qiáng)度硼鋼，該板料在平面內(nèi)兩個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于厚度方向尺寸，經(jīng)過熱沖壓工藝流程后強(qiáng)度能達(dá)到1500Mpa左右。根據(jù)熱沖壓板料I的尺寸在熱沖壓模具3上開設(shè)測(cè)溫孔。
[0041]將熱沖壓模具3裝夾于壓力機(jī)上，由于所需沖壓壓力較小，可選用開式壓力機(jī)。為便于測(cè)溫，令下模32上開設(shè)有測(cè)溫口 33的型腔壁朝向壓力機(jī)的開放側(cè)。
[0042]在下模32的外側(cè)放置好紅外熱像儀4，調(diào)整紅外熱像儀4的高度，使紅外熱像儀4的鏡頭軸線對(duì)準(zhǔn)測(cè)溫口 33，根據(jù)測(cè)溫條件設(shè)置紅外熱像儀4的相關(guān)測(cè)溫參數(shù)并校準(zhǔn)測(cè)量精度。測(cè)溫參數(shù)包括紅外熱像儀4的鏡頭到測(cè)溫口 33的距離(測(cè)溫距離)、熱沖壓板料I的熱輻射率、環(huán)境濕度等。其中測(cè)溫距離與紅外熱像儀4的具體型號(hào)可根據(jù)測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況在一定范圍進(jìn)行選擇。熱沖壓板料I的熱輻射率可通過查詢材料手冊(cè)獲得；環(huán)境濕度由濕度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得。于本實(shí)施例中，測(cè)溫距離定為2米、熱輻射率設(shè)置為0.6、環(huán)境濕度設(shè)置為
0.4。
[0043]將熱沖壓板料I放入加熱爐2內(nèi)，抽真空后加熱到950°C，并保溫5分鐘。然后將熱沖壓板料I取出，迅速放入下模32的型腔322內(nèi)，啟動(dòng)壓力機(jī)，上模31下壓，進(jìn)行熱沖壓成形和模內(nèi)淬火。在上模31接觸到熱沖壓板料I之前啟動(dòng)紅外熱像儀4，也可以適當(dāng)提前啟動(dòng)紅外熱像儀4，通過測(cè)溫口 33對(duì)熱沖壓板料I在熱沖壓成形與模內(nèi)淬火過程中的溫度變化進(jìn)行全程測(cè)量。通過與紅外熱像儀4連接的計(jì)算機(jī)5記錄熱沖壓制件的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0044]圖5和圖6分別為沖壓壓力為IOMpa時(shí)采用本發(fā)明的測(cè)量方法與接觸式的測(cè)量方法測(cè)得的熱沖壓板料溫度變化的曲線圖。從兩圖的對(duì)比中可以看到，由于熱沖壓過程中板料的溫度變化非常迅速，接觸式溫度測(cè)量方法因靈敏度不夠而無法及時(shí)測(cè)量實(shí)時(shí)溫度，導(dǎo)致滯后嚴(yán)重，高溫段的歷史信息丟失。而本發(fā)明提供的溫度測(cè)量方法由于是非接觸式測(cè)溫，測(cè)量過程不易受環(huán)境干擾，紅外熱像儀的精度和靈敏度都遠(yuǎn)高于一般的熱電偶，不易出現(xiàn)測(cè)量值的波動(dòng)，因而能準(zhǔn)確地捕捉到熱沖壓過程中各個(gè)時(shí)刻板料的溫度變化。
[0045]綜上所述，本發(fā)明提供的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置和測(cè)量方法，僅需在熱沖壓模具的型腔壁上開設(shè)一個(gè)測(cè)溫口，對(duì)熱沖壓模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本沒有破壞，測(cè)量裝置可以重復(fù)使用；通過紅外熱像儀非接觸式地采集熱沖壓板料的溫度變化，可以捕捉每秒上千度的溫度變化，測(cè)量精度和靈敏度都遠(yuǎn)高于一般的接觸式熱電偶測(cè)量方法。因此，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0046]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 熱沖壓模具，裝設(shè)于壓力機(jī)上，所述熱沖壓模具包括下模和上模，所述下模包括型腔壁和由所述型腔壁圍成的型腔，所述型腔壁上開設(shè)有穿透所述型腔壁的測(cè)溫口，通過所述測(cè)溫口可觀測(cè)到所述型腔內(nèi)的熱沖壓板料； 紅外熱像儀，設(shè)置在所述下模的外側(cè)，所述紅外熱像儀離開所述下模一段距離并與所述測(cè)溫口相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置，其特征在于:所述測(cè)溫口開設(shè)于所述型腔壁的上邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置，其特征在于:所述測(cè)溫口的截面為方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置，其特征在于:所述方形的水平邊尺寸小于所述型腔壁寬度的1/5，所述方形的豎直邊尺寸與所述熱沖壓板料的厚度一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量裝置，其特征在于:所述紅外熱像儀連接有一數(shù)據(jù)顯示器。
6.一種的熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將熱沖壓模具裝夾于壓力機(jī)上，令下模上開設(shè)有測(cè)溫口的型腔壁朝向所述壓力機(jī)的開放側(cè)； 2)在所述下模的外側(cè)設(shè)置紅外熱像儀，將所述紅外熱像儀的鏡頭軸線對(duì)準(zhǔn)所述測(cè)溫口，根據(jù)測(cè)溫條件設(shè)置所述紅外熱像儀的相關(guān)測(cè)溫參數(shù)并校準(zhǔn)測(cè)量精度； 3)將所述熱沖壓板料放入加熱爐中，抽真空，加熱到指定的溫度并保溫至所述熱沖壓板料完全奧氏體化； 4)將所述熱沖壓板料取出，迅速放入所述下模的型腔內(nèi)，啟動(dòng)壓力機(jī)，進(jìn)行熱沖壓成形與模內(nèi)淬火； 5)利用所述紅外熱像儀通過所述測(cè)溫口測(cè)量所述熱沖壓板料在熱沖壓成形與模內(nèi)淬火過程中的溫度變化情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法，其特征在于:所述測(cè)溫參數(shù)包括所述紅外熱像儀的鏡頭到所述測(cè)溫口的距離、所述熱沖壓板料的熱輻射率、環(huán)境濕度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法，其特征在于:在所述熱沖壓模具的上模接觸到所述熱沖壓板料之前啟動(dòng)所述紅外熱像儀，對(duì)所述型腔內(nèi)的所述熱沖壓板料進(jìn)行溫度測(cè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱沖壓板料溫度的測(cè)量方法，其特征在于:通過與所述紅外熱像儀連接的計(jì)算機(jī)記錄所述熱沖壓板料的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK103439006SQ201310390391
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】韓先洪, 郝新, 鐘瑤瑤, 楊坤 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)