熱作模具材料熱機疲勞試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于疲勞性能試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱作模具材料熱機疲勞試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱作模具的失效往往是由循環(huán)交變的熱載荷和機械載荷的共同作用，即熱機械疲勞失效而造成的。熱機械疲勞是部件疲勞損傷中最為復(fù)雜的問題，它涉及到載荷循環(huán)、溫度循環(huán)、蠕變和環(huán)境效應(yīng)等多種因素。熱沖壓生產(chǎn)過程中熱作模具正是處于典型的交變循環(huán)熱機載荷工況，且熱沖壓模具內(nèi)具有錯綜復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，使得針對熱作模具熱機疲勞的研宄和分析更加復(fù)雜。熱作模具材料在受到交變應(yīng)力的作用下，由于某點或某些點產(chǎn)生局部的永久性的結(jié)構(gòu)變化，在一定循環(huán)次數(shù)之后形成熱裂、撕裂、粘接或發(fā)生斷裂，將會導(dǎo)致疲勞破壞。盡管目前對這個復(fù)雜過程的機制還沒有一個統(tǒng)一完整的認識，但人們開始做一些合金的熱機械疲勞試驗，為熱機械疲勞的機理分析和壽命預(yù)測提供有用的數(shù)據(jù)。
[0003]疲勞破壞具有很大的突然性，必須提前加以預(yù)防，掌握預(yù)測熱作模具材料疲勞壽命的方法。對于高速沖液壓機械，其疲勞屬于高周疲勞問題，需要通過試驗來對其疲勞性能進行研宄。若用實際產(chǎn)品直接進行疲勞性能研宄，則試驗周期長、成本高，因此疲勞性能研宄必須簡化為針對典型模具特征的專項試驗方法。而現(xiàn)有技術(shù)中的關(guān)于熱作模具材料的熱機疲勞實驗裝置大多應(yīng)用在低周期的疲勞試驗中，而對高周期或者超高周期的疲勞實驗無法進行檢測。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型公開了一種熱作模具材料熱機疲勞試驗裝置，包括動力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、回復(fù)系統(tǒng)和控制測試系統(tǒng)；所述傳動系統(tǒng)對熱作模具材料施加交變應(yīng)力，所述回復(fù)系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)配合工作對熱作模具材料施加回復(fù)力，當熱作模具材料在被加載時所述動力系統(tǒng)對下滑位移、沖擊力、沖擊次數(shù)進行調(diào)節(jié)控制和記錄，所述加熱系統(tǒng)對熱作模具材料在加載過程中進行加熱和溫度控制，所述控制測試系統(tǒng)檢測熱作模具材料在加載過程中的溫度信息和壓力信息對加載過程進行實時監(jiān)控、檢測出熱作模具材料的熱機疲勞性能。
[0005]所述動力系統(tǒng)包括液壓機、固定模柄、壓力傳感器、沖頭基座和沖頭，所述液壓機與固定模柄固定連接，所述固定模柄上連接壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置在沖頭基座上，所述沖頭與沖頭基座固定連接；
[0006]所述加熱系統(tǒng)包括多個電加熱管、線路集成器和溫控器，所述多個電加熱管設(shè)置在熱作模具材料的管道內(nèi)，所述電加熱管通過導(dǎo)線與線路集成器相連接，所述線路集成器與溫控器相連接；
[0007]所述傳動系統(tǒng)包括剛性折線臂和支撐軸，所述剛性折線臂和支撐軸呈一定角度配合連接，所述支撐軸固定連接在支撐座上，所述剛性折線臂的末端連接有拉桿；
[0008]所述回復(fù)系統(tǒng)包括彈簧、支撐盤和用于支撐傳動系統(tǒng)的機座，所述彈簧穿接在拉桿上，所述支撐盤與拉桿的底端固定連接，所述機座的底面設(shè)置有固定槽，所述彈簧安裝在固定槽內(nèi)；工作狀態(tài)下:所述拉桿拉動支撐盤運動，所述支撐盤帶動彈簧壓縮和伸展；
[0009]所述控制測試系統(tǒng)包括沖頭熱電偶、用于檢測實驗過程中溫度信息的熱電偶1、用于控制電加熱管的加熱溫度的熱電偶II和多個采溫模塊，所述沖頭熱電偶的一端與沖頭基座相連接另一端與采溫模塊相連接，所述熱電偶I和熱電偶II的一端與剛性折線臂上的電加熱管相連接另一端與采溫模塊相連接。
[0010]所述控制測試系統(tǒng)還包括電腦控制終端，所述壓力傳感器將檢測到的對熱作模具材料加載過程中的加載力大小傳送至電腦控制終端。
[0011]所述剛性折線臂上設(shè)置有容納熱作模具材料的凹槽，所述剛性折線臂的末端通過銷子與拉桿配合連接，所述拉桿通過加固套環(huán)與剛性折線臂固定連接。
[0012]所述剛性折線臂與支撐軸的連接處的底部設(shè)置有多個墊塊，當傳動系統(tǒng)完全受力時，剛性折線臂由墊塊支撐。
[0013]所述機座上設(shè)置有導(dǎo)向槽，所述拉桿通過導(dǎo)向槽進行導(dǎo)向。
[0014]所述沖頭的底端設(shè)置有孔槽，所述沖頭熱電偶設(shè)置在孔槽內(nèi)。
[0015]所述沖頭所采用的熱作模具材料的熱處理硬度在HRC62以上，所述沖頭的表面設(shè)置有合金鍍層。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型提供的一種熱作模具材料熱機疲勞試驗裝置，近似模擬金屬板材熱沖壓的全過程，既實現(xiàn)了模具材料在實際運行條件下所受交變機械應(yīng)力狀態(tài)，也考慮了模具材料所受的交變熱載荷狀態(tài)，同時還考慮了熱作模具在含有冷卻水影響的情況。具有可靠性高、穩(wěn)定性好、測量值更加逼近真實狀況的特點，同時該裝置更換模具材料簡單方便，操作便捷，及其適用于基礎(chǔ)實驗研宄。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實用新型熱作模具材料熱機疲勞試驗裝置的立體圖
[0019]圖2為本實用新型中動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖3為本實用新型中加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖4為本實用新型中傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖5為本實用新型中回復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖6為本實用新型中控制測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖7為本實用新型中彈簧固定結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖8為本實用新型中熱作模具材料示意圖
[0026]圖中:1、固定模柄；2、壓力傳感器；3、沖頭基座；4、緊固螺母；5、液壓機；6、緊固扣、沖頭；8、孔槽；9、溫控器；10、線路集成器；11、線路接口 ；12、電加熱管；13、矩形槽；14、熱作模具材料；15、凹槽；16、剛性折線臂；17、支撐座；18、支撐軸、19、固定螺母；20、加固套環(huán)；21、支撐盤；22、銷子；23、拉桿；24、彈簧；25、電腦控制終端；26、采溫模塊；27、沖頭熱電偶；28、熱電偶I ;29、熱電偶II ;30、信號線；31、墊塊；32、導(dǎo)向槽；33、固定槽；36、機座、37、加熱孔；39、合金鍍層。
【具體實施方式】
[0027]為使本實用新型的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述:
[0028]如圖1-6所示的一種熱作模具材料熱機疲勞試驗裝置包括動力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、回復(fù)系統(tǒng)和控制測試系統(tǒng)。所述傳動系統(tǒng)對熱作模具材料14施加交變應(yīng)力。當實驗開始時，液壓機5帶動沖頭7沖擊在熱作模具材料14上面產(chǎn)生交變應(yīng)力，剛性折線臂16會在力的作用下開始移動將液壓機5的力傳至剛性折線臂16后部分的彈簧以及拉桿23處?；貜?fù)系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)配合工作對熱作模具材料14施加回復(fù)力。當液壓機5沖擊熱作模具材料14時會起到緩沖作用，當液壓機5沖擊結(jié)束開始回程時，彈簧14會推動支撐盤17回復(fù)，支撐盤17拉動拉桿23，拉桿23帶動剛性折線臂16回復(fù)使整個剛性折線臂16回復(fù)到初始位置，用于下一次循環(huán)使用。當熱作模具材料14在被加載時所述動力系統(tǒng)對下滑位移、沖擊力、沖擊次數(shù)進行調(diào)節(jié)控制和記錄。加熱系統(tǒng)對熱作模具材料14在加載過程中進行加熱和溫度控制，所述控制測試系統(tǒng)檢測熱作模具材料14在加載過程中的溫度信息和壓力信息對加載過程進行實時監(jiān)控、檢測出熱作模具材料14的熱機疲勞性能。
[0029]進一步的，如圖2所述的動力系統(tǒng)包括液壓機5、固定模柄1、壓力傳感器2、沖頭基座3和沖頭7。液壓機5與固定模柄I固定連接，固定模柄I上連接壓力傳感器2，壓力傳感器2設(shè)置在沖頭基座3上，沖頭7與沖頭基座3固定連接。固定模柄I與液壓機5通過緊固扣6進行固定連接。沖頭基座3通過緊固螺母4與壓力傳感器2固定連接。沖頭基座3上有對應(yīng)的固定螺紋孔用于將螺釘插入，壓力傳感器2上也有對應(yīng)位置的孔可以使螺釘從這些孔穿過，當將其都穿過時，固定模柄I上也有對應(yīng)的螺紋孔將螺釘固定，這樣壓力傳感器2就固定在中間。
[0030]如圖3所示，加熱系統(tǒng)包括多個電加熱管12、線路集成器10和溫控器9，多個電加熱管12設(shè)置在熱作模具材料14的管道內(nèi)，所述電加熱管12通過導(dǎo)線與線路集成器10相連接，所述線路集成器10與溫控器9相連接。通過溫控器9上線路接口 11提供的220v交流電進行加熱。加熱溫度通過線路集成器10由溫控器9控制。同時在安置熱作模具材料14的凹槽15底部及側(cè)圍布置了數(shù)毫米厚的石棉布。
[0031]如圖4所示:傳動系統(tǒng)包括剛性折線臂16和支撐軸18，剛性折線臂16和支撐軸18呈一定角度配合連接，所述支撐軸18固定連接在支撐座17上，所述剛性折線臂16的末端連接有拉桿23。支撐軸18通過固定螺母19與支撐座17固定連接。支撐座17通過螺母固定在機座36上。剛性折線臂16