檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法
2024-03-09 08:33:15
專利名稱：檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法
技術領域：
本發明涉及一種檢驗方法，具體涉及一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法。
背景技術：
現在研究塑性成形過程中金屬的變形流動規律的方法主要有三類1)物理模擬法；2)數值模擬法；3)工藝檢驗法。在物理模擬法中，通常採用塑性泥、光塑性材料、鉛試樣等作為實際金屬材料的替代材料，替代材料與真實金屬材料之間的物性差異使模擬結果存在誤差，從而使物理模擬法的應用受到了限制。隨著非線性有限元的發展進步，金屬塑性成形過程的數值模擬法逐漸成為主要的研究手段。但是，對於複雜的金屬塑性成形過程，由於成形過程中應力場、速度場、溫度場以及複雜的幾何形狀和邊界條件的耦合作用，數值模擬法也很難真實和準確地反映工藝過程。工藝檢驗法通常作為數值模擬法的必要驗證和補充，但是好的工藝檢驗法結果通常都具有較高的說服力和理論價值。因此，工藝檢驗法成為研究塑性變形體變形流動規律的不可缺少的環節。從物理上來說，決定材料變形流動的內在因素是材料所處的應力狀態及其周圍的應力場，只有弄清楚材料的變形流動與其所處的應力狀態及應力場之間的關係，進而通過控制各種外部因素，如模具幾何形狀、加載方式、成形力、摩擦條件等，來控制得到所需的應力場，才能從根本上有效的控制材料的變形流動。但是，目前大部分工藝檢驗法只能對坯料形狀及缺陷進行分析和預測，不能直接給出變形體內部的應力狀態，因此無法研究應力和應力場對金屬變形流動的影響。為了從根本上研究金屬材料的變形流動與應力場之間的關係，需要對金屬塑性成形過程中的應力場進行控制，即在預先設計的應力場下觀察和研究金屬變形流動行為。
發明內容
本發明主要解決的是在進行已有工藝檢驗中不能直接給出變形體內部的應力狀態，而提出了一種實現預先設計金屬所處應力狀態和應力場的檢驗方法，即檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法。利用該方法，可以得出複雜可控應力場作用下金屬的變形流動規律。
它的檢驗過程依次包括以下幾個步驟步驟一記錄試樣的原始數據；步驟二將試樣放入充液室中；步驟三衝頭下壓，使處於充液室腔內的試樣得到軸向主應力，同時處於充液室內的試樣周圍的高壓介質也受到衝頭下壓帶來的體積變化，使得液壓發生改變，調節液壓使試樣體內的任意一點在下壓的過程中始終得到相同的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使試樣發生壓縮變形，記錄數據；步驟四重複步驟二、步驟三，採用不同的液壓和壓力機載荷對試樣進行檢驗，並記錄數據；步驟五根據以上步驟得到的檢驗數據採用現有方法進行分析，得出應力及應力場與金屬變形流動之間的關係。
本發明通過調節液壓和壓力機載荷，可以得到不同的應力場，解決了金屬變形體所處應力狀態及應力場的控制問題，為在複雜可控應力場下研究金屬的變形流動規律提供了可靠的檢驗方法。
圖1是圓柱形試樣在充液壓縮裝置中加壓檢驗前的狀態示意圖，圖1中的1是衝頭，2是充液室，4是圓柱形試樣，5是高壓介質，6是控制閥，7是管道；圖2是圓柱形試樣進行充液壓縮檢驗時壓力機載荷與試樣形變位移的關係曲線圖；圖3是圓柱形試樣進行充液壓縮檢驗時液壓與下壓時間的關係曲線圖；圖4是圓柱形試樣在充液壓縮裝置中被壓縮後的狀態示意圖；圖5是圓環形試樣在充液壓縮裝置中加壓檢驗前的狀態示意圖，圖5中的3是圓環形試樣，8是中心部位的管道；圖6是圓環形試樣進行充液壓縮檢驗時壓力機載荷與試樣形變位移的關係曲線圖；圖7是圓環形試樣進行充液壓縮檢驗時液壓與下壓時間的關係曲線圖；圖8是圓環形試樣在充液壓縮裝置中被壓縮後的狀態示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖1、圖2、圖3、圖4說明本實施方式，它的檢驗過程包括以下幾個步驟
步驟一記錄圓柱形試樣4的原始數據；步驟二將圓柱形試樣4放入充液室2中；步驟三衝頭1下壓，使處於充液室2腔內的圓柱形試樣4得到軸向主應力，同時處於充液室2內的圓柱形試樣4周圍的高壓介質5也受到衝頭1下壓帶來的體積變化，使得液壓發生改變，調節液壓使圓柱形試樣4體內的任意一點在下壓的過程中始終得到相同的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使圓柱形試樣4發生壓縮變形，記錄數據；步驟四重複步驟二、步驟三，採用不同的液壓和壓力機載荷對圓柱形試樣4進行檢驗，並記錄數據；步驟五根據以上步驟得到的檢驗數據採用現有方法進行分析，得到應力及應力場與金屬變形流動之間的關係。
具體實施方式
二結合圖5、圖6、圖7、圖8說明本實施方式，它的檢驗過程包括以下幾個步驟步驟一記錄圓環形試樣3的原始數據；步驟二將圓環形試樣3放入充液室2正中間；步驟三衝頭1下壓，使處於充液室2腔內的圓環形試樣3得到軸向主應力，同時處於充液室2內的圓環形試樣3周圍的高壓介質5也受到衝頭1下壓帶來的體積變化，使得液壓發生改變，調節液壓使圓環形試樣3體內的任意一點在下壓的過程中始終得到相同的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使圓環形試樣3發生壓縮變形，記錄數據；步驟四重複步驟二、步驟三，採用不同的液壓和壓力機載荷對圓環形試樣3進行檢驗，並記錄數據；步驟五根據以上步驟得到的檢驗數據採用現有方法進行分析，得到應力及應力場與金屬變形流動之間的關係。
具體實施方式
三結合圖1、圖2、圖3、圖4說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不同在於步驟三中調節液壓是運用管道7、控制閥6和外部液壓控制設備調節高壓介質5的液壓強度。其它步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結合圖5、圖6、圖7、圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
二的不同在於圓環形試樣3放入充液室2的正中間，圓環形試樣3把充液室2分為了兩部分，即環圈內一部分和環圈外一部分，步驟三中的調節液壓是運用原有管道7調節環圈外的高壓介質5的液壓強度，處於環圈內底部的管道8調節環圈內的高壓介質5的液壓強度，調節環圈外的液壓和環圈內的液壓產生的壓差，使圓環形試樣3內的任意一點在下壓的過程中內外始終得到相同的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使圓環形試樣3發生壓縮變形，記錄數據。其它步驟與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
五結合圖1、圖4、圖5、圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
三具體實施方式
四的不同在於處於充液室2腔內的試樣得到軸向主應力是由壓力機給衝頭1上一個勻速恆定力載荷所得到的。其它步驟與具體實施方式
三具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一具體實施方式
二的不同在於步驟三中達到預先設計的液壓和壓力機載荷進而完成相同壓下量，使試樣發生壓縮變形後，記錄的數據有壓下量、試樣最終高度、試樣上下表面最終直徑、試樣鼓肚處直徑，根據原始數據計算出壓力機載荷與試樣形變位移的關係曲線圖。其它步驟與具體實施方式
一具體實施方式
二相同。
具體實施方式
七結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一具體實施方式
二的不同在於步驟三中達到預先設計的液壓和壓力機載荷進而完成極限壓下，極限狀態是試樣表面出現裂紋，記錄的數據有最大壓下量、試樣最終高度、試樣上下表面最終直徑、試樣鼓肚處直徑，根據原始數據計算出壓力機載荷與試樣形變位移的關係曲線圖。其它步驟與具體實施方式
一具體實施方式
二相同。
權利要求
1.一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於它的檢驗過程依次包括以下幾個步驟步驟一記錄試樣的原始數據；步驟二將試樣放入充液室(2)中；步驟三衝頭(1)下壓，使處於充液室(2)腔內的試樣得到軸向主應力，同時處於充液室(2)內的試樣周圍的高壓介質(5)也受到衝頭(1)下壓帶來的體積變化，使得液壓發生改變，調節液壓使試樣體內的任意一點在下壓的過程中始終得到相同的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使試樣發生壓縮變形，記錄數據；步驟四重複步驟二、步驟三，採用不同的液壓和壓力機載荷對試樣進行檢驗，並記錄數據；步驟五根據以上步驟得到的檢驗數據採用現有方法進行分析，得出應力及應力場與金屬變形流動之間的關係。
2.根據權利要求1所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於試樣為圓柱形試樣(4)。
3.根據權利要求1所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於試樣為圓環形試樣(3)。
4.根據權利要求2所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於步驟三中調節液壓是運用管道(7)、控制閥(6)和外部液壓控制設備調節高壓介質(5)的液壓強度。
5.根據權利要求3所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於圓環形試樣(3)放入充液室(2)的正中間，圓環形試樣(3)把充液室(2)分為了兩部分，環圈內一部分和環圈外一部分，步驟三中的調節液壓是運用原有管道(7)調節環圈外的高壓介質(5)的液壓強度，處於環圈內底部的管道(8)調節環圈內的高壓介質(5)的液壓強度，調節環圈外的液壓和環內的液壓產生的壓差，使圓環形試樣(3)內的任意一點在下壓的過程中內外始終得到相同的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使圓環形試樣(3)發生壓縮變形，記錄數據。
6.根據權利要求4或5所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於處於充液室(2)腔內的試樣得到軸向主應力是由壓力機給衝頭(1)上一個勻速恆定力載荷所得到的。
7.根據權利要求6所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於步驟三中達到預先設計的液壓和壓力機載荷進而完成相同壓下量，使試樣發生壓縮變形，記錄的數據有壓下量、試樣最終高度、試樣上下表面最終直徑、試樣鼓肚處直徑，根據原始數據計算出壓力機載荷與試樣形變位移的關係曲線圖。
8.根據權利要求6所述的一種檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法；其特徵在於步驟三中達到預先設計的液壓和壓力機載荷進而完成極限壓下量，極限狀態是試樣表面出現裂紋，記錄的數據有最大壓下量、試樣最終高度、試樣上下表面最終直徑、試樣鼓肚處直徑，根據原始數據計算出壓力機載荷與試樣形變位移的關係曲線圖。
全文摘要
檢驗金屬變形流動的充液壓縮方法，涉及一種檢驗方法。解決已有檢驗中不能對金屬成形的應力場進行控制以及在預先設計的應力場下觀察和研究金屬變形流動行為，它的步驟是步驟一記錄試樣原始數據；步驟二將試樣放入充液室(2)中；步驟三衝頭(1)下壓，使處於充液室內的試樣得到軸向主應力，同時充液室內的高壓介質(5)也受到衝頭下壓帶來的體積變化，使得液壓發生改變，調節液壓得到所需的橫向主應力，達到預先設計的液壓和壓力機載荷，使試樣發生壓縮變形，記錄數據；步驟四重複步驟二、步驟三，採用不同的液壓和壓力機載荷對試樣進行檢驗，記錄數據；步驟五根據以上得到的數據採用現有方法進行分析，得出應力及應力場與金屬變形流動之間的關係。
文檔編號G01N3/12GK1888856SQ200610010359
公開日2007年1月3日 申請日期2006年8月2日 優先權日2006年8月2日
發明者苑世劍, 何祝斌 申請人:哈爾濱工業大學