一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备及方法技术

一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，包括动力机构、成形机构、底座及摄像系统，成形机构包括上固定台面、凹模安装板、凹模、凸模、压边圈、下模固定板、滑块、下固定台面和立柱；动力机构包括主冲压缸、套在主冲压缸上部的压边缸、顶杆和传动结构。所述凹模直径为280mm，凸模直径为250mm，压边圈内径为250mm。所述主冲压缸的压机成形力为250吨，压边缸的压边力为150吨。本检测装置采用了大尺寸模具，匹配大吨位双动液压机，可满足厚度为2‑4mm的汽车用铝合金中厚板的成形性能检测。填补了2‑4mm铝合金中厚板材成形性能检测设备的空白。

A Testing Equipment and Method for Formability of Aluminum Alloy Thick Plate for Automobile

【技术实现步骤摘要】
一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备及方法
本专利技术涉及金属板材成形性能检测领域，尤其涉及汽车用中厚铝合金板材成形时成形性能检测及失效准则建立的一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备和实验方法。
技术介绍
随着节能减排和环保政策的日益严苛，汽车轻量化成为大势所趋。铝合金凭借其密度低、比强度高、耐腐蚀和易回收等优点，已经成为汽车轻量化解决方案中的首选材料。汽车用铝合金板材主要包括用于汽车外覆盖件等厚度2mm以内的铝合金板材和用于结构件厚度2-4mm的厚板。由于铝合金与钢物理力学性能的巨大差异，在铝代钢的应用过程中，需要重新建立铝合金板材成形性能评估认证体系，并开展铝合金板材冲压成型工艺的二次研发。对于成形性能的评估及失效准则建立，极限拱顶高度实验（LDH）是一种汽车板材冲压行业内有效的检测手段，它能直观地表明板材在成形过程中的变形情况，同时其形成的成形极限曲线（FLC曲线）也可直接应用于板材冲压成形模拟。当前市场上用于板材成形性能检测的标准化设备（60吨和100吨）和模具（直径50mm和100mm）只能准确检测厚度2mm以内的铝合金板材成形性能。对于板材厚度为2-4mm的铝合金板材，其成形性能检测的非标准化设备和模具尚未见报道。薄板成形性能检测装置已有较多方案，例如：CN200820108648-温热环境通用板材成形性试验机CN201410027766-一种同心双极液压板材成形试验机CN201610320000-一种薄板高温成形极限试验装置CN201620317660-一种双动力电液伺服冲压机现有技术及装备可以实现从单个方向或者多个方向对薄板进行拉伸和形变，同时现有技术及装备也实现了常温或高温下薄板成形性能的检测。但是，当前的技术及标准化设备仅适用于厚度2mm以内的薄板，实践证明，对于厚度2-4mm铝合金中厚板，现有标准化成形性能检测设备不适用，导致当前铝合金厚板成形极限参数不完善，严重影响了铝合金厚板在汽车领域的应用及推广。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备及其方法。一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，包括动力机构、成形机构和底座，成形机构包括上固定台面、凹模安装板、凹模、凸模、压边圈、下模固定板、滑块、下固定台面和立柱；动力机构包括主冲压缸、套在主冲压缸上部的压边缸、顶杆和传动结构。所述凹模直径为280mm，凸模直径为250mm，压边圈内径为250mm。所述主冲压缸的压机成形力为250吨，压边缸的压边力为150吨。所述固定台面和滑块尺寸为1800mm*1800mm*220mm、下模固定板尺寸为1000mm*1000mm*850mm。一种汽车用铝合金厚板成形性能检测的方法，包括以下几个步骤：步骤一：压边缸通过传动结构向上将压边力作用于滑块，由滑块推动压边圈往上运动，直至压边圈高出凸模5mm处停止运行；步骤二：将试验板料放于压边圈上方；步骤三：继续步骤一的运动，压边缸继续提供压边力，滑块继续带动压边圈上行，直至与凹模贴合，并压紧板料；步骤四：启动摄像系统，同时主冲压缸提供压机成形力推动顶杆往上运行，顶杆作用于凸模，从而推动凸模上行，直至触碰试验板料至试验板料接近开裂区域，此时降低凸模上行速度，持续上行，直至板料开裂，成形过程结束；步骤五：卸除主冲压缸的液压力，顶杆及凸模均下行，下行至起始位置；步骤六：卸除压边缸的液压力，压边缸下行，取出成形后零件，单次极限拱顶高度试验完成；步骤七：从摄像系统采集的照片中选取板料起始开裂的照片，用于计算板料的主副应变；步骤八：选取多个同样的铝合金板料样品，重复上述步骤一到步骤七，计算板料的主副应变，并取其平均值，该平均值确定一个坐标点；步骤九：依据GB/T15825.2-2008金属薄板成形性能与试验方法，制作至少5组不同形状及尺寸的铝合金板材，重复步骤一至步骤八，形成不同的坐标点，由以上坐标点拟合成一条曲线，即为该材料的FLC曲线。本实验装置采用了大尺寸模具，匹配大吨位双动液压机，可满足厚度为2-4mm的中厚板的成形性能检测。填补了2-4mm中厚板板材成形性能检测设备的空白，为获得准确的中厚金属板材成形极限参数提供实验手段，为铝合金中厚板在汽车上的应用提供准确的理论依据。附图说明图1是本专利技术的实验装置结构示意图。图2是本专利技术的凹模剖面示意图。图3是本专利技术的凸模及压边圈剖面示意图。具体实施方式参考图1、2和3，一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，包括动力机构14、成形机构15、底座16和摄像系统17，成形机构15包括上固定台面1、凹模安装板2、凹模3、凸模4、压边圈5、下模固定板6、滑块7、下固定台面8和立柱13；动力机构14包括主冲压缸9、套在主冲压缸9上部的压边缸10、顶杆11和传动结构12。所述凹模3直径为280mm，凸模4直径为250mm，压边圈5内径为250mm。所述主冲压缸9的压机成形力为250吨，压边缸10的压边力为150吨。所述固定台面1和滑块7尺寸为1800mm*1800mm*220mm、下模固定板6尺寸为1000mm*1000mm*850mm。一种汽车用铝合金厚板成形性能检测方法，包括以下几个步骤：步骤一：压边缸（10）通过传动结构（12）向上将压边力作用于滑块（7），由滑块（7）推动压边圈（5）往上运动，直至压边圈（5）高出凸模（4）5mm处停止运行；步骤二：将试验铝合金板料放于压边圈（5）上方；步骤三：继续步骤一的运动，压边缸（10）继续提供压边力，滑块（7）继续带动压边圈（5）上行，直至与凹模（3）贴合，并压紧板料；步骤四：启动摄像系统（17），同时主冲压缸（9）提供压机成形力推动顶杆（11）往上运行，顶杆（11）作用于凸模（4），从而推动凸模（4）上行，直至触碰试验铝合金板料至试验铝合金板料接近开裂区域，此时降低凸模（4）上行速度，持续上行，直至板料开裂，成形过程结束；步骤五：卸除主冲压缸（9）的液压力，顶杆（11）及凸模（4）均下行，下行至起始位置；步骤六：卸除压边缸（10）的液压力，压边缸（10）下行，取出成形后零件，单次极限拱顶高度试验完成；步骤七：从摄像系统（17）采集的照片中选取板料起始开裂的照片，用于计算板料的主副应变；步骤八：选取多个同样的铝合金板料样品，重复上述步骤一到步骤七，计算板料的主副应变，并取其平均值，该平均值确定一个坐标点；步骤九：依据GB/T15825.2-2008金属薄板成形性能与试验方法，制作至少5组不同形状及尺寸的铝合金板材，重复步骤一至步骤八，形成不同的坐标点，由以上坐标点拟合成一条曲线，即为该材料的FLC曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，其特征在于：包括动力机构（14）、成形机构（15）、底座（16）和摄像系统（17），所述成形机构（15）包括上固定台面（1）、凹模安装板（2）、凹模（3）、凸模（4）、压边圈（5）、下模固定板（6）、滑块（7）、下固定台面（8）和立柱（13）；所述动力机构（14）包括主冲压缸（9）、套在主冲压缸（9）上部的压边缸（10）、顶杆（11）和传动结构（12）。

【技术特征摘要】
1.一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，其特征在于：包括动力机构（14）、成形机构（15）、底座（16）和摄像系统（17），所述成形机构（15）包括上固定台面（1）、凹模安装板（2）、凹模（3）、凸模（4）、压边圈（5）、下模固定板（6）、滑块（7）、下固定台面（8）和立柱（13）；所述动力机构（14）包括主冲压缸（9）、套在主冲压缸（9）上部的压边缸（10）、顶杆（11）和传动结构（12）。2.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，其特征在于：所述凹模（3）直径为280mm，凸模（4）直径为250mm，压边圈（5）内径为250mm。3.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，其特征在于：所述主冲压缸（9）的压机成形力为250吨，压边缸（10）的压边力为150吨。4.根据权利要求1-3任一所述的一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备，其特征在于：所述固定台面（1）和滑块（7）尺寸为1800mm*1800mm*220mm、下模固定板（6）尺寸为1000mm*1000mm*850mm。5.根据权利要求4所述的一种汽车用铝合金厚板成形性能检测装备的应用方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：压边缸（10）通过传动结构（12）向上将压边力作用于滑块（7），...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦特查普斯，王良芬，沈海军，刘承禄，吴赛楠，马宁，
申请(专利权)人：江苏集萃先进金属材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32