一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，所述测试装置包括线圈基座、凹模、相机支架、高速相机和放电单元；所述凹模将试样压装在所述线圈基座上；所述线圈基座中心表面设有凹槽；所述放电单元包括线圈，所述线圈放置在所述凹槽内；通过所述放电单元所述线圈通电产生电磁力，使所述试样高速变形；所述凹模中心设有中央通孔，所述中央通孔中心与所述试样中心相齐；所述高速相机通过相机支架设置在所述凹模上方，所述高速相机通过所述中央通孔朝向所述试样，拍摄所述试样的高速变形过程。本发明专利技术能够准确完整地建立高应变速率下金属板材的成形极限图。

A high speed forming limit testing device driven by electromagnetic force

【技术实现步骤摘要】
一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置
本专利技术涉及一种极限测试装置，具体涉及一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置。
技术介绍
成形极限图也称成形极限曲线，它是由板料在不同应变路径下的局部失稳极限真实主应变ε1和次应变ε2构成的条带形区域或曲线，它反映了金属板材在发生失稳前所能取得的最大变形程度，是评价板材成形性的一个最直接简单的方法。目前，在准静态下的成形极限图的建立方法已经非常成熟，能够解决传统工艺下的板材成形性的评价问题。但是，随着高速成形(爆炸成形、电磁和电液成形)的发展，现有的成形极限测试手段难以正确地评价板材在高速下的成形极限。在现有的电磁成形工艺中，需要更换线圈的形状来控制板材在不同路径下的极限应变，且难以测量并控制高速变形过程中试样的应变速率，使得高速成形极限图的建立繁琐且精度较低。因此，对现有的电磁成形工艺而言，无法精确完整地建立高应变速率下金属板材的成形极限图。
技术实现思路
为解决现有的成形极限测试领域中存在的上述问题，本专利技术提供了一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，通过该测试装置能够准确完整地建立高应变速率下金属板材的成形极限图。本专利技术的具体技术方案如下：一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，其特征在于，所述测试装置包括线圈基座、凹模、相机支架、高速相机和放电单元；所述凹模将试样压装在所述线圈基座上；所述线圈基座中心表面设有凹槽；所述放电单元包括线圈，所述线圈放置在所述凹槽内；通过所述放电单元所述线圈通电产生电磁力，使所述试样高速变形；所述凹模中心设有中央通孔，所述中央通孔中心与所述试样中心相齐；所述高速相机通过所述相机支架设置在所述凹模上方，所述高速相机通过所述中央通孔朝向所述试样，拍摄所述试样的高速变形过程。优选地，所述测试装置还包括垫板，所述垫板放置在所述线圈的上表面，所述试样设置在所述垫板与所述凹模之间。优选地，所述垫板上表面设有绝缘层，使所述垫板与所述试样隔开。优选地，所述垫板采用易导电材料制成。优选地，所述放电单元还包括电容、直流电源、充电开关和放电开关；所述线圈、所述电容和所述放电开关构成放电回路，所述电容放电为所述线圈提供电力；所述电容、所述直流电源和所述充电开关构成充电回路，所述直流电源为所述电容充电。优选地，所述测试装置包括多个所述高速相机，多个所述高速相机在不同方位朝向所述试样，共同拍摄所述试样的高速变形过程。本专利技术还提供了一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试方法，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：S1、制作金属板材的试样，并在试样表面喷上散斑；S2、将试样中心对齐垫板的中央通孔并同时设置在线圈基座与凹模之间，通过压紧螺母将试样夹紧；S3、调节高速相机的参数，使视野正对试样中心且视野清晰；S4、放电单元为线圈供电，使试样高速变形，同时高速相机拍摄变形过程，直到试样破裂后取下试样；S5、将高速相机采集到的照片输入到相应的数据分析系统，找到破裂点并计算出应变速率和极限应变。优选地，所述测试方法通过S6建立金属板料高速下成形极限图，S6、重复S1到S5的步骤，在S1中改变试样的切割形状，并在S2中选用试样不同的摆放角度，实现单拉到双拉全路径下的成形极限，形成成形极限图。优选地，重复S1到S6的步骤，在S4中改变放电电压值，以得到不同应变速率下的成形极限。优选地，在S4过程中，放电单元为线圈供电过程：设定放电电压值，将充电开关闭合，断开放电开关，电容充电，充满电后，再断开充电开关，闭合放电开关，电容向线圈放电。本专利技术的有益效果：本专利技术能够准确完整地建立高应变速率下金属板材的成形极限图。本专利技术通过简单的变换构成不同的试样形状，通过改变试样摆放方式来获得不同应变路径下的极限应变，同时不需要改换线圈，使得成形极限图的建立标准统一且完整准确；通过铝合金等高导电率的材料作为垫板可以实现任何金属材料的高速变形，解除了电磁成形需要高电导率材料的限制，增大了其应用范围；通过改变放电电压，改变了试样变形过程中的应变速率，重复性好且操作便利。此外，本专利技术能够使板料整个变形过程保持恒定应变速率，且通过DIC技术能够实时监测整个变形过程的数据并进行分析，使高速成形极限图的建立更加准确。附图说明图1为本专利技术电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置的整体结构示意图；图2为本专利技术中底座俯视图；图3为本专利技术中底座纵向剖面图；图4为本专利技术中凹模俯视图；图5为本专利技术中凹模纵向剖视图；图6为本专利技术中线圈结构示意图；图7为本专利技术采用的为获取单拉到平面应变路径的试样形状及相对线圈位置示意图；图8为本专利技术所采用的为获取平面到双拉应变路径的试样形状及相对线圈位置示意图；图9为本专利技术所得到的应变随时间变化曲线与传统高速胀形对比图；图10为本专利技术获得的金属板料成形极限图。其中：1-底座、2–线圈基座、3-凹模、4–相机支架、5-压紧螺母、6-高速相机、7-试样、8-绝缘层、9-垫板、10-支撑螺柱、11-线圈、12-电容、13-直流电源、14-充电开关、15-放电开关。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步详细说明。本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。本实施例记载了一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，如图1所示，该测试装置包括底座1、线圈基座2、凹模3、相机支架4、压紧螺母5、高速相机6、试样7、绝缘层8、垫板9、支撑螺柱10和放电单元。底座1为该测试装置的基座，如图2和图3所示，围绕底座1中心均匀分布有多个沉头孔，本实施例为6个，沉头孔之间间距由所需测试的试样7规格范围确定。6个支撑螺柱10分别通过沉头孔安装在底座1上，用于固定试样7。线圈基座2安装在底座1上，在线圈基座2上具有6个第一通孔，第一通孔分别位于底座1上的沉头孔正上方，与沉头孔相匹配，通过支撑螺柱10可将线圈基座2与底座1紧密贴合在一起。在线圈基座2中心表面设有凹槽，用于安放放电单元中的线圈11。凹模3将试样7压装在线圈基座2上，如图4和图5所示，在凹模3中心位置设置有中央通孔，凹模3安装试样7后中央通孔中心与试样7中心对齐，通过中央通孔可查看试样7。环绕中央通孔中心凹模3上还均匀设置有6个第二通孔，第二通孔与底座1的沉头孔相匹配，支撑螺柱10穿过第二通孔，将凹模3定位，通过压紧螺母5与支撑螺柱10配合旋紧凹模3压紧试样7。高速相机6安装在相机支架4上，用于拍摄试样7的变形过程，然后通过DIC技术获得试样7的成形极限。高速相机6通过凹模3的中央通孔朝向试样7。为保证拍摄的照片准确全面，可安装多个高速相机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，其特征在于，所述测试装置包括线圈基座(2)、凹模(3)、相机支架(4)、高速相机(6)和放电单元；所述凹模(3)将试样(7)压装在所述线圈基座(2)上；/n所述线圈基座(2)中心表面设有凹槽；所述放电单元包括线圈(11)，所述线圈(11)放置在所述凹槽内；通过所述放电单元所述线圈(11)通电产生电磁力，使所述试样(7)高速变形；/n所述凹模(3)中心设有中央通孔，所述中央通孔中心与所述试样(7)中心相齐；所述高速相机(6)通过所述相机支架(4)设置在所述凹模(3)上方，所述高速相机(6)通过所述中央通孔朝向所述试样(7)，拍摄所述试样(7)的高速变形过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，其特征在于，所述测试装置包括线圈基座(2)、凹模(3)、相机支架(4)、高速相机(6)和放电单元；所述凹模(3)将试样(7)压装在所述线圈基座(2)上；
所述线圈基座(2)中心表面设有凹槽；所述放电单元包括线圈(11)，所述线圈(11)放置在所述凹槽内；通过所述放电单元所述线圈(11)通电产生电磁力，使所述试样(7)高速变形；
所述凹模(3)中心设有中央通孔，所述中央通孔中心与所述试样(7)中心相齐；所述高速相机(6)通过所述相机支架(4)设置在所述凹模(3)上方，所述高速相机(6)通过所述中央通孔朝向所述试样(7)，拍摄所述试样(7)的高速变形过程。


2.根据权利要求1所述的电磁力驱动的金属薄板高速成形极限图测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括垫板(9)，所述垫板(9)放置在所述线圈(11)的上表面，所述试样(7)设置在所述垫板(9)与所述凹模(3)之间。


3.根据权利要求2所述的电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，其特征在于，所述垫板(9)上表面设有绝缘层(8)，使所述垫板(9)与所述试样(7)隔开。


4.根据权利要求2所述的电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，其特征在于，所述垫板(9)采用易导电材料制成。


5.根据权利要求1所述的电磁力驱动的金属薄板高速成形极限测试装置，其特征在于，所述放电单元还包括电容(12)、直流电源(13)、充电开关(14)和放电开关(15)；所述线圈(11)、所述电容(12)和所述放电开关(15)构成放电回路，所述电容(12)放电为所述线圈(11)提供电力；所述电容(12)、所述直流电源(13)和所述充电开关(14)构成充电回路，所述直流电源(13)为所述电容(12)充电。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳泉潇潇，
申请(专利权)人：湖南沃尔丁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43