[发明专利]一种热冲压测量工装及其使用方法

说明书

本发明实施例提供一种热冲压测量工装及其使用方法，以普通的单拉机为基础改装而成，主要包括：一个水冷基座、由模具材料制成的镶块、装卡镶块的夹具、测试用的板条、板料运动的驱动装置、对板料进行加热的装置，监控温度的热电偶、数据采集器以及观测数据的电脑等装置。本发明实施例将加热装置、测试装置、驱动装置搭建在同一平台，可测量热冲压板料和模具的接触热传导系数、流道的对流换热系数以及模具的摩擦磨损等多种参数，自动化程度高、可操作性强，功能丰富，测试获得的参数能够为热冲压仿真分析提供精确的输入，对提升热冲压模具寿命和产品性能有着重要意义。

技术领域

本发明涉及到热冲压等热成形领域，具体是一种新型的可用于测量接触热传导系数、对流换热系数等参数的多功能工装以及其测量方法。

背景技术

随着汽车工业对安全性能和产品轻量化要求的不断提高，高强钢越来越广泛的应用到汽车的各个部件中。目前，热冲压能有效解决高强钢成形过程中容易开裂、尺寸控制困难的技术瓶颈，在确保强度和碰撞性能前提下能最大限度减薄车身，是汽车轻量化进程中的关键技术。

热冲压技术涉及温度场-应力场耦合、流固耦合，其模拟过程涉及的材料特性和边界条件非常复杂。温度场的模拟是热冲压模拟中一个非常重要的环节，接触热传导系数、对流换热系数又是温度场模拟的重要边界条件。在热成形过程中，接触热传导系数和对流换热系数决定了工件和模具内部的温度场分布和变化，进而影响构件的微观结构和服役性能，此外，温度场的变化会导致模具内产生热应力，影响模具寿命。

目前，常见的接触热传导系数的测量方法都只限于静态接触热传导系数的测量。但在实际冲压过程中，模具和板料间是存在相对运动的，而固体间的接触热传导系数与界面状态紧密相关，因此了解动态接触热传导系数是非常有必要的。

板材在高温炉中加热会被氧化，热冲压过程中，脱落的氧化皮会加剧模具的磨损，严重影响模具的表面形貌，缩短模具寿命。此设备可模拟热冲压凹模圆角处的工况，对热冲压模具的磨损分析具有重要意义。

发明内容

本发明提出一种热冲压测量工装及其使用方法，旨在克服接触热传导系数、对流换热系数测量的难题，模拟热冲压凹模圆角的工况，研究模具材料的抗磨损性能。

为了达到上述目的，本发明提出一种热冲压测量工装，包括：

电感应加热装置、数据采集器、电脑、压头镶块、连接单拉机上拉伸杆的夹具、测试镶块、板料、测试磨损的磨损镶块、底座、石棉以及固定底座的夹具，

所述底座通过夹具固定在单拉机操作平台上，与压头镶块相对，所述测试镶块和磨损镶块镶嵌在底座内，底座和测试镶块之间放入一层石棉，所述测试用的板料置于测试镶块上，板料一端与驱动装置相连，另一端置于电感应加热装置中，板料和测试镶块上接有热电偶，所有热电偶与数据采集器相连，数据采集器与电脑相连，通过电脑的软件观测板料和测试镶块的温度变化。

进一步的，所述测试镶块靠近测试面处开有小孔，孔内靠近接触面中点位置焊有热电偶。

进一步的，所述测试镶块和底座内部设置有冷却水道，冷却水道与外部管道、水泵相连，组成一个冷却系统。

进一步的，所述冷却水道的测试镶块部分内的流道结构可根据实验需求改动，测试镶块可根据流道加工需要继续细分成几个小镶块。

进一步的，所述测试镶块与底座的冷却水道接口处，测试镶块设置一个凹槽，底座设置有与其相对应的凸台，两者之间有耐高温的O形密封圈。

进一步的，所述磨损镶块为测量模具磨损的镶块，所述测试镶块为测量对流换热系数和接触热传导系数的镶块，测量磨损前，需将板料和镶块接触面加工到指定粗糙度。

为了达到上述目的，本发明还提出一种热冲压测量工装的使用方法，包括下列步骤：