本發(fā)明涉及一種熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法及使用該方法的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)。

背景技術(shù)：

熱作模具在工作中既受力的作用又受溫度的作用。它涉及到載荷循環(huán)、溫度循環(huán)、蠕變、摩擦磨損和環(huán)境效應(yīng)等多種因素的影響，從而使熱作模具的工作條件復(fù)雜化。而熱作模具在工作時(shí)的主要失效形式之一是熱機(jī)疲勞失效，熱作模具在處于交變循環(huán)的熱機(jī)載荷工況下，由于受到交變熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的共同作用，某些點(diǎn)（特別是熱作模具工作面上的點(diǎn)）產(chǎn)生局部的永久性結(jié)構(gòu)變化，在一定的循環(huán)次數(shù)之后形成熱裂、撕裂、粘接或發(fā)生斷裂，將會導(dǎo)致疲勞損壞。服役工況的復(fù)雜性，增加了對熱機(jī)疲勞機(jī)理分析的難度，若在實(shí)際生產(chǎn)中直接對熱作模具進(jìn)行疲勞性能試驗(yàn)的檢測，試驗(yàn)周期長，成本高，因此，提供一種準(zhǔn)確預(yù)測熱作模具熱機(jī)疲勞壽命的裝置就顯得尤為重要。

在授權(quán)公告號為cn104568570a的中國專利文件中公開了一種熱作模具材料熱機(jī)疲勞試驗(yàn)裝置，其包括動(dòng)力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、回復(fù)系統(tǒng)和控制測試系統(tǒng)，其中通過多個(gè)電加熱管直接對熱作模具進(jìn)行加熱，并通過冷卻水使熱作模具滿足溫度循環(huán)工況；同時(shí)通過動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和回復(fù)系統(tǒng)使熱作模具滿足載荷循環(huán)的工況，并通過控制測試系統(tǒng)來對熱作模具的溫度數(shù)據(jù)信息和受力數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理。但是，該試驗(yàn)裝置中通過液壓機(jī)上的沖頭直接對熱作模具施加壓力，只能模擬熱沖壓過程中熱作模具受載荷循環(huán)的應(yīng)力，不能模擬鍛模和壓鑄模的受載荷循環(huán)的應(yīng)力變化；通過導(dǎo)熱管對熱作模具直接加熱，不滿足實(shí)際的生產(chǎn)中通過已經(jīng)被加熱的預(yù)成型材料與熱作模具之間的熱傳導(dǎo)對熱作模具進(jìn)行加熱；而且實(shí)際壓力情況是通過熱作模具中的凸模和凹模之間的相互擠壓實(shí)現(xiàn)成型，因此其不能有效而完整的滿足實(shí)際熱作模具的服役工況，從而對熱作模具的熱機(jī)疲勞壽命做出的預(yù)測準(zhǔn)確度效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的試驗(yàn)裝置由于直接通過沖頭擠壓模具而不能有效的滿足熱作模具的實(shí)際服役工況的問題；本發(fā)明的目的還在于提供一種使用該試驗(yàn)方法的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法的技術(shù)方案是：

熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法，是連續(xù)地將加熱后的坯料逐個(gè)地送入凸模和凹模之間并利用模擬凸模和模擬凹模逐個(gè)地施壓來模擬熱作模具的實(shí)際服役工況。

本發(fā)明熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)方案是：

熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有用于安裝模擬凸模的凸模安裝座、用于安裝模擬凹模的凹模安裝座和用于驅(qū)動(dòng)凹模安裝座與凸模安裝座產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)以使模擬凸模和模擬凹模對坯料施壓的驅(qū)動(dòng)裝置，所述試驗(yàn)機(jī)還包括用于對坯料加熱的加熱裝置、用于向加熱裝置連續(xù)送料的供料裝置、用于將加熱后的坯料送入凸模和凹模之間和用于將受壓完成的坯料從凸模和凹模之間卸下的上下料裝置。

加熱裝置為感應(yīng)加熱裝置，感應(yīng)加熱裝置包括設(shè)置在機(jī)架上的感應(yīng)線圈及用于向感應(yīng)線圈供電的電源。

供料裝置包括設(shè)置在感應(yīng)線圈的軸向一側(cè)的托料機(jī)構(gòu)，所述托料機(jī)構(gòu)包括用于將坯料沿感應(yīng)線圈軸線方向穿過感應(yīng)線圈的托料桿，所述托料桿沿軸向運(yùn)動(dòng)的過程中具有供坯料放到托料桿上的上料位和用于將坯料穿過感應(yīng)線圈實(shí)現(xiàn)加熱的加熱位。

供料裝置還包括設(shè)置在機(jī)架上的供坯料成排放置以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料的輸送帶，所述頂推桿處于上料位時(shí)具有與輸送帶的輸送平面平齊的頂推端。

坯料為柱狀結(jié)構(gòu)，各個(gè)坯料的尺寸一致。

熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)還包括設(shè)置在機(jī)架上的用于檢測凹模安裝座和凸模安裝座的相對距離的光柵尺。

凹模安裝座通過工作臺固定在機(jī)架上，所述工作臺上設(shè)置有倒t形槽，倒t形槽內(nèi)卡設(shè)將凹模安裝座固定的螺栓。

熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)還包括用于將擠壓后的坯料從模擬凹模中推出的頂料機(jī)構(gòu)，所述頂料機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在凹模安裝座的軸向一側(cè)的頂料桿，凹模安裝座上設(shè)置有供推料桿導(dǎo)向穿過以將受壓完成后的坯料頂出的導(dǎo)向孔。

熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)還包括檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括設(shè)置在凹模安裝座和/或凸模安裝座上的壓力傳感器。

檢測系統(tǒng)還包括設(shè)置在機(jī)架上的紅外測溫儀和設(shè)置在凹模上的熱電偶。

本發(fā)明的有益效果是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所涉及的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)，通過機(jī)架上設(shè)置的用于安裝模擬凸模的凸模安裝座、用于安裝模擬凹模的凹模安裝座和用于驅(qū)動(dòng)凹模安裝座與凸模安裝座產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)以使模擬凸模和模擬凹模對坯料施壓的驅(qū)動(dòng)裝置，所述試驗(yàn)機(jī)還包括用于對坯料加熱的加熱裝置、用于向加熱裝置連續(xù)送料的供料裝置、用于將加熱后的坯料送入模擬凸模和模擬凹模之間和用于將受壓完成的坯料從模擬凸模和模擬凹模之間卸下的上下料裝置，由此可滿足坯料的實(shí)際成型過程中，先將坯料加熱，而后移動(dòng)到凹模和凸模之間上，并通過凹模和凸模的相互擠壓作用使高溫坯料成型，完整而有效的滿足了熱作模具的實(shí)際的服役工況，能夠精準(zhǔn)的測試出熱作模具的熱機(jī)疲勞結(jié)果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的控制原理圖；

圖3為圖1中凸凹模固定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)的具體實(shí)施例，如圖1至圖3所示，該試驗(yàn)機(jī)用于測試熱作模具的熱機(jī)疲勞影響，該試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有動(dòng)力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、凸模和凹模固定系統(tǒng)以及控制測試系統(tǒng)。其中凹模和凸模固定系統(tǒng)包括上下布置在機(jī)架上的位于上側(cè)的凸模安裝座1和位于下側(cè)的凹模安裝座2，在凸模安裝座1上安裝有模擬凸模9，在凹模安裝座2上安裝有模擬凹模8，機(jī)架包括工作臺27和設(shè)置在工作臺27上的導(dǎo)柱6，導(dǎo)柱6有布置在凸模安裝座1和凹模安裝座2四周的上下延伸的四根，導(dǎo)柱6具有良好的剛度和強(qiáng)度，能夠起到精確的導(dǎo)向作用，機(jī)架還包括設(shè)置在導(dǎo)柱6的上端的上模板3和設(shè)置在導(dǎo)柱6的下端的下模板4，所述上模板3上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)凸模安裝座1向下移動(dòng)的擠壓液壓機(jī)7。凸模安裝座1與擠壓液壓機(jī)7之間設(shè)置有中模板5，所述中模板5的板面上沿上下方向延伸設(shè)置有與導(dǎo)柱6匹配的導(dǎo)向孔，凸模安裝座1通過中模板5與導(dǎo)柱6的導(dǎo)向配合實(shí)現(xiàn)上下導(dǎo)向移動(dòng)。凹模安裝座2通過固定螺母31和固定螺栓32固定在工作臺27上，具體的為在工作臺27上設(shè)置有十字交叉的倒t形槽30，t形槽30與凹模安裝座2配合，通過固定螺栓32固定，工作臺27與下模板4之間設(shè)置有隔熱板23。

該試驗(yàn)機(jī)還包括用于對坯料加熱的加熱裝置，加熱裝置設(shè)置在機(jī)架上的軸線上下延伸的感應(yīng)線圈10，加熱裝置還包括與感應(yīng)線圈10電連接的高頻電源。

所述熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)還包括供料裝置，供料裝置包括設(shè)置在機(jī)架上位于感應(yīng)線圈的下方的托料機(jī)構(gòu)，托料機(jī)構(gòu)包括設(shè)置用于將待擠壓坯料沿感應(yīng)線圈軸線方向穿過感應(yīng)線圈的托料桿11，托料桿11的下側(cè)設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)托料桿11上下移動(dòng)穿過感應(yīng)線圈10的托料電機(jī)12，且托料桿11在托料電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)下能夠上升至托料桿11的上端面高于模擬凹模8上端面的位置。該加熱裝置還包括紅外測溫器，紅外測溫器采集的溫度信號通過線路集成器輸送到溫度控制系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測被擠壓坯料的溫度。

供料裝置還包括設(shè)置在托料桿11一側(cè)還設(shè)置有用于向托料桿11提供未加熱的待擠壓坯料的傳送帶15和驅(qū)動(dòng)傳送帶15移動(dòng)的供料電機(jī)。上述的坯料為柱狀結(jié)構(gòu)，并排排列在傳送帶15上，并且通過坯料的下端面支撐放置在傳送帶上，后續(xù)的托料機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)可均通過柱狀工件的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。

該試驗(yàn)機(jī)還包括將加熱后的高溫待擠壓坯料13從托料桿11上移動(dòng)至模擬凹模8上的上料機(jī)構(gòu)，上料機(jī)構(gòu)包括橫置在機(jī)架上的機(jī)械手16，以及驅(qū)動(dòng)機(jī)械手16伸縮的驅(qū)動(dòng)電機(jī)17，該機(jī)械手16位于模擬凹模8上端面的上方，與托料桿11分別設(shè)置在模擬凹模8的兩側(cè)。

上述的送料電機(jī)、托料電機(jī)12和驅(qū)動(dòng)電機(jī)17的運(yùn)行速度通過控制系統(tǒng)協(xié)同調(diào)節(jié)，保證被加熱后的高溫待擠壓坯料13能夠有序的被送到模擬凹模8的模腔內(nèi)。

試驗(yàn)機(jī)還包括設(shè)置在下模板4下方的頂料機(jī)構(gòu)，頂料機(jī)構(gòu)包括頂料液壓機(jī)18和設(shè)置在頂料液壓機(jī)18上的頂料桿19，頂料桿19可在頂料液壓機(jī)18的驅(qū)動(dòng)下向上移動(dòng)伸入至模擬凹模8中，以將變形后的坯料頂出模擬凹模8，上述的頂料液壓機(jī)18設(shè)置在下模板4下側(cè)的頂料固定板20上，并通過與下模板4之間的支撐柱21實(shí)現(xiàn)連接，支撐柱21下端設(shè)置有螺紋結(jié)構(gòu)，支撐柱21下端連接有用于將頂料液壓機(jī)18固定在頂料固定板20上的固定螺母22。

試驗(yàn)機(jī)還包括推料機(jī)構(gòu)即下料機(jī)構(gòu)，推料機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在機(jī)架一側(cè)的推料桿28和驅(qū)動(dòng)推料桿28移動(dòng)的推料電機(jī)29，推料桿28的推料方向與機(jī)械手16的移動(dòng)方向呈一定夾角，推料桿28的高度高于模擬凹模8的上端面高度，可以將變形后的被頂出的坯料推出模擬凸模9。

試驗(yàn)機(jī)還包括檢測系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)包括設(shè)置在模擬凹模8上的熱電偶，用于檢測模腔內(nèi)部的溫度，并將溫度實(shí)時(shí)反饋到電腦主機(jī)，熱電偶分別通過微小的空洞伸入至模擬凹模8、模擬凸模9的內(nèi)部，但是不穿透模腔；還檢測系統(tǒng)還包括設(shè)置在中模板5上的壓力傳感器24，用于測得擠壓液壓機(jī)7對待擠壓坯料加載的過程中加載力的大小，并通過傳輸線26實(shí)時(shí)反饋給電腦主機(jī)；檢測系統(tǒng)還包括豎直設(shè)置在上模板3和下模板4之間的光柵尺25，用于記錄擠壓過程中的中模板5的位置。

該疲勞試驗(yàn)機(jī)的使用方法為：通過送料機(jī)構(gòu)將制好的常溫待擠壓坯料14送到托料桿11上，托料桿11在托料電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)下使常溫待擠壓坯料14緩慢上升，并接受感應(yīng)線圈10的加熱，使常溫待擠壓坯料14逐漸變成預(yù)設(shè)溫度的高溫待擠壓坯料13，此時(shí)，托料桿11已經(jīng)上升到與機(jī)械手16平齊的位置；機(jī)械手16抓住高溫待擠壓坯料13在驅(qū)動(dòng)電機(jī)17的驅(qū)動(dòng)下到達(dá)模擬凹模8的模腔正上方，機(jī)械手16張開使高溫待擠壓坯料13落入模擬凹模8的模腔，在機(jī)械手16運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，托料桿11下降至初始位置；機(jī)械手16繼續(xù)后退一定的距離，避免與下降中的模擬凸模9接觸，此時(shí)擠壓液壓機(jī)7驅(qū)動(dòng)模擬凸模9下降，對高溫待擠壓坯料13進(jìn)行擠壓后并保壓一段時(shí)間，然后擠壓液壓機(jī)7驅(qū)動(dòng)模擬凸模9上升到初始位置，頂料液壓機(jī)18驅(qū)動(dòng)頂料桿19向上移動(dòng)，將形變后的被擠壓坯料頂出到與模擬凹模8的上表面平齊的位置，此時(shí)，推料桿28在推料電機(jī)29的驅(qū)動(dòng)下將被擠壓坯料推出，之后，推料桿28在推料電機(jī)29的驅(qū)動(dòng)下回退到初始位置，整個(gè)過程中，熱電偶、光柵尺25、壓力傳感器24進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并將數(shù)據(jù)傳入電腦終端，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，此過程為一循環(huán)，并有計(jì)數(shù)器進(jìn)行記錄，在一定周期的試驗(yàn)之后，將凸模和模擬凹模8卸下進(jìn)行表面觀測。

在其他實(shí)施例中，凸模和凹模可反向設(shè)置；或者是將擠壓液壓機(jī)設(shè)置在下側(cè)來推動(dòng)凹模安裝座向上運(yùn)動(dòng)；加熱裝置可以是直接設(shè)置在機(jī)架旁供常溫坯料穿過并受熱的火爐；上料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)可設(shè)置為由同一個(gè)機(jī)械手通過多個(gè)電機(jī)控制。

熱機(jī)疲勞試驗(yàn)方法，其具體實(shí)施過程與上述的熱機(jī)疲勞試驗(yàn)機(jī)的使用方法一致，不再詳細(xì)展開。