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    中体重庆时时彩平台: 一种热作模具热机疲劳试验装置.pdf

    关 键 词:
    一种 模具 热机 疲劳 试验装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611072879.6

    申请日:

    2016.11.29

    公开号:

    CN106769451A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/08申请日:20161129|||公开
    IPC分类号: G01N3/08 主分类号: G01N3/08
    申请人: 河南科技大学
    发明人: 王要利; 张学宾; 杨婧钊; 张彦敏; 皇涛; 宋宇; 陈赛; 刘健波; 王文超; 宋克兴
    地址: 471003 河南省洛阳市涧西区西苑路48号
    优先权:
    专利代理机构: 郑州睿信知识产权代理有限公司 41119 代理人: 胡伟华
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611072879.6

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种热作模具热机疲劳试验装置,该试验装置包括热作模具安装座和预成型材料块安装座,所述试验装置还包括用于驱动热作模具安装座和预成型材料块安装座相对运动和相背运动的动力机构,所述试验装置还包括用于对预成型材料块安装座上的预成型材料块加热的加热装置,加热装置对预成型材料块加热,然后动力机构驱动其与热作模具顶压配合,实现预成型材料块与热作模具之间的热传导,使热作模具获得升温,以此来实现热作模具受机械应力循环和温度循环的真实工况的模拟,实现热作模具在实际运行条件下所受的交变机械应力状态及所受的交变热载荷状态,可靠性较高,稳定性较好,测量值也更加逼近真实状况的特点。

    权利要求书

    1.一种热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:包括热作模具安装座和预成型材料
    块安装座,所述试验装置还包括用于驱动热作模具安装座和预成型材料块安装座相对运动
    和相背运动的动力机构,所述试验装置还包括用于对预成型材料块安装座上的预成型材料
    块加热的加热装置。
    2.根据权利要求1所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述加热装置包括
    加热炉,所述动力机构通过与预成型材料块安装座传动配合实现预成型材料块与热作模具
    之间的相对顶压和相背脱离,所述预成型材料块安装座设置在加热炉内,所述预成型材料
    块与热作模具分离时,动力机构可驱动预成型材料块安装座返回至加热炉内。
    3.根据权利要求2所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述动力机构置于
    加热炉外,动力机构的输出端通过导杆驱动预成型材料块安装座移动。
    4.根据权利要求3所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述导杆上串设有
    施力端压力传感器,所述试验装置还包括控制部分,控制部分包括与施力端压力传感器采
    样连接的控制器,所述控制器与动力机构控制连接。
    5.根据权利要求4所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述动力机构包括
    用于驱动导杆移动的液压装置,所述液压装置与控制器之间连接有液压控制装置。
    6.根据权利要求4所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述加热炉上与导
    杆穿过的一侧相背的侧壁上设置有供预成型材料块安装座穿过的通道,所述通道上设置有
    炉门,所述炉门上控制连接有炉门驱动。
    7.根据权利要求4所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述热作模具安装
    座上设置有与控制器采样连接的受力端压力传感器。
    8.根据权利要求4所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述试验装置还包
    括用于将热作模具冷却的冷却装置,所述冷却装置包括冷却喷头和与冷却喷头控制连接的
    冷却压力产生装置,所述冷却压力产生装置与控制器控制连接。
    9.根据权利要求4所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:所述试验装置还包
    括监测部分,监测部分还包括与控制器信号连接的用于对热作模具进行实时监测的显微
    镜,所述显微镜上连接有显微镜移动装置。
    10.根据权利要求9所述的热作模具热机疲劳试验装置,其特征在于:监测部分还包括
    与控制器信号连接的计数装置,所述计数装置包括与液压装置采样连接的计数器。

    说明书

    一种热作模具热机疲劳试验装置

    技术领域

    本发明涉及一种热作模具热机疲劳试验装置。

    背景技术

    热作模具分为热挤压模、热锻模和压铸模,其在工作中既受力的作用又受温度的
    作用,它涉及到载荷循环、温度循环、蠕变、摩擦磨损和环境效应等多种因素的影响,从而使
    热作模具的工作条件复杂化。研究表明热作模具在工作时的主要失效形式之一是热机疲劳
    失效。热作模具在处于交变循环的热机载荷工况下,由于受到交变热应力和机械应力的作
    用,热作模具上的某些点尤其是工作面上的电汇产生局部的永久性结构变化,在一定的循
    环次数之后形成热裂、撕裂、粘接或发生断裂,将会导致疲劳损坏;而其恶劣的服役条件往
    往导致研究和分析更加困难和复杂,若要在实际生产中直接对热作模具进行疲劳性能试验
    的检测,试验周期长,成本较高,因此提供一种准确预测热作模具热机疲劳寿命的装置就显
    得尤为重要。

    在授权的公告号为CN104568570A的中国专利文件中公开了一种热作模具材料热
    机疲劳试验装置,其包括动力系统、加热系统、传动系统、回复系统和控制测试系统,其中通
    过多个电加热管直接对热作模具进行加热,并通过冷却水使热作模具满足温度循环工况;
    同时,通过动力系统、传动系统和回复系统使热作模具满足载荷循环的工况,并通过控制测
    试系统来对热作模具的温度数据信息和受力数据信息进行分析处理。但是,该试验装置中
    通过液压机上的冲头直接对热作模具施加压力,只能模拟热冲压过程中热作模具受载荷循
    环的应力,不能模拟锻模和压铸模的受载荷循环的应力变化;通过导热管对热作模具直接
    加热,不满足实际的生产中通过已经被加热的预成型材料与热作模具之间的热传导对热作
    模具进行加热,因此其不能有效的满足实际热作模具的服役工况,从而对热作模具的热机
    疲劳寿命做出的预测准确度效果较差。

    发明内容

    本发明的目的在于提供一种热作模具热机疲劳试验装置,以解决现有技术中的试
    验装置由于对热作模具直接加热、通过不属于预成型材料的冲头对热作模具施压而不能有
    效的满足热作模具的实际服役工况的问题。

    为实现上述目的,本发明一种热作模具热机疲劳试验装置的技术方案是:

    一种热作模具热机疲劳试验装置,包括热作模具安装座和预成型材料块安装座,所述
    试验装置还包括用于驱动热作模具安装座和预成型材料块安装座相对运动和相背运动的
    动力机构,所述试验装置还包括用于对预成型材料块安装座上的预成型材料块加热的加热
    装置。

    加热装置包括加热炉,所述动力机构通过与预成型材料块安装座传动配合实现预
    成型材料块与热作模具之间的相对顶压和相背脱离,所述预成型材料块安装座设置在加热
    炉内,所述预成型材料块与热作模具分离时,动力机构可驱动预成型材料块安装座返回至
    加热炉内。

    动力机构置于加热炉外,动力机构的输出端通过导杆驱动预成型材料块安装座移
    动。

    导杆上串设有施力端压力传感器,所述试验装置还包括控制部分,控制部分包括
    与施力端压力传感器采样连接的控制器,所述控制器与动力机构控制连接。

    动力机构包括用于驱动导杆移动的液压装置,所述液压装置与控制器之间连接有
    液压控制装置。

    加热炉上与导杆穿过的一侧相背的侧壁上设置有供预成型材料块安装座穿过的
    通道,所述通道上设置有炉门,所述炉门上控制连接有炉门驱动。

    热作模具安装座上设置有与控制器采样连接的受力端压力传感器。

    试验装置还包括用于将热作模具冷却的冷却装置,所述冷却装置包括冷却喷头和
    与冷却喷头控制连接的冷却压力产生装置,所述冷却压力产生装置与控制器控制连接。

    试验装置还包括监测部分,监测部分还包括与控制器信号连接的用于对热作模具
    进行实时监测的显微镜,所述显微镜上连接有显微镜移动装置。

    监测部分还包括与控制器信号连接的计数装置,所述计数装置包括与液压装置采
    样连接的计数器。

    本发明的有益效果是:相比于现有技术,本发明所涉及的热作模具热机疲劳试验
    装置,包括热作模具安装座和预成型材料块安装座,所述试验装置还包括用于驱动热作模
    具安装座和预成型材料块安装座相对运动以实现热作模具与预成型材料块顶压配合的动
    力机构,所述试验装置还包括用于对预成型材料块安装座上的预成型材料块加热的加热装
    置,通过设置加热装置对预成型材料块加热,在预成型材料块加热后受动力机构的驱动与
    热作模具顶压配合,同时实现预成型材料块与热作模具之间的热传导,使热作模具获得升
    温,以此来实现热作模具受机械应力循环和温度循环的真实工况的模拟,实现热作模具在
    实际运行条件下所受的交变机械应力状态及所受的交变热载荷状态,可靠性较高,稳定性
    较好,测量值也更加逼近真实状况的特点。

    附图说明

    图1为本发明热作模具热机疲劳试验装置的具体实施例结构示意图。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

    本发明的热作模具热机疲劳试验装置的具体实施例,如图1所示,该试验装置包括
    动力机构、加热装置、冷却装置及控制监测装置,还包括用于安装热作模具9的热作模具安
    装座19,动力机构通过驱动预成型材料块对热作模具9施加交变机械应力,动力机构上连接
    有与计算机22即控制器信号连接的动力机构控制装置11,动力机构控制装置11上连接有液
    压装置10,动力机构控制装置11可以为流量控制阀、可以为电机、或者是油泵,液压装置10
    驱动导杆12前后动作,导杆12在设置在加热炉外的导轨13上滑移,其中导杆12由两个相互
    对接的连接杆组成,在两个连接杆之间夹设有施力端压力传感器8,该施力端压力传感器8
    与计算机22采样连接,在导杆12的末端连接有预成型材料块安装座6,预成型材料块安装座
    6上设置有预成型材料块7,热作模具安装座19设置在导杆12的移动路径上,预成型材料块7
    在动力机构的驱动下前后移动,可与热作模具9实现顶压配合和分离,进而实现热作模具9
    的交变机械应力循环。通过采集施力端压力传感器8的数据来调节动力机构控制装置11,使
    动力机构推动预成型材料块7与热作模具9顶压配合,并控制热作模具9与预成型材料块7之
    间的压力,并在压力达到设定的压力之后能够保持一定的时间,以充分模拟热作模具9受交
    变机械应力循环的真实服役条件,并在压力加工后预成型材料块7可在动力机构的驱动下
    与热作模具9分离。

    测力装置包括设置在热作模具安装座19上的与热作模具安装座信号连接的受力
    端压力传感器18,受力端压力传感器18与计算机22采样连接,主要是检测热作模具9在加载
    过程中的加载力的大小和变化情况,并传输给电脑,以确定热作模具9的受压值的大小和变
    化过程。

    加热装置主要用于对预成型材料块7加热,其包括设置在导杆12的移动路径上的
    加热炉1,预成型材料块7设置在加热炉1内,加热炉1的前后侧壁上均开有供导杆12移动穿
    行的通道,加热炉1上靠近热作模具安装座19的侧壁上设置有炉门5,在炉门5上设置有炉门
    驱动4,炉门驱动4与计算机22信号连接,在加热炉1内还设置有测温装置2和控温装置3,且
    控温装置3与计算机22信号连接,加热炉1通过计算机22控制控温装置3对预成型材料块7进
    行加热,加热形式可以是辐射加热或对流加热,当测温装置2显示预成型材料块7的温度达
    到设定温度后,计算机22控制炉门驱动4,使炉门驱动4控制炉门5开启,准备进行动力机构
    驱动预成型材料块7穿过加热炉1与热作模具9进行压力加工。

    冷却装置主要用于对受预成型材料块7热传导后与预成型材料块7分离的热作模
    具9进行冷却,其包括冷却喷头15,与冷却喷头15连接的冷却管道16及向冷却管道16提供冷
    却压力介质的冷却压力产生装置17,在此实施例中,冷却压力介质为水,通过对热作模具9
    喷水使其冷却,在其他实施例中,冷却压力介质可以设置为油或高压冷却气体,通过喷油或
    吹气使其冷却,可以采用多种强冷或自然冷却方式。通过计算机22控制冷却压力产生装置
    17如高压缩气体罐,打气泵等,来实现对热作模具9的冷却。

    控制监测装置主要用于对试验装置的其他各个装置进行控制和温度压力的数据
    分析,其包括计算机22,还包括用于与计算机22采样连接的原位实时监测装置,该原位实时
    监测装置包括光学显微镜20及光学显微镜移动装置21,主要是通过光学显微镜20来监测经
    过一段时间的热力交变应力循环后,热作模具9的表面裂纹、氧化现象等,该光学显微镜20
    与计算机22采样连接,通过计算机22来分析显微镜20中显示的图像。

    控制检测装置还包括模具寿命记录装置,其包括与液压装置采样连接的计数器
    14,其可以通过统计液压装置10驱动导杆12的循环次数来计算热作模具9在循环条件下的
    工作循环的次数。计数器14与计算机22采样连接,通过计算机22来分析循环次数,进而计算
    热作模具9的热机械疲劳寿命。

    在使用时,通过加热装置对预成型材料块7加热,使其满足预先设置好的温度后,
    通过动力机构推动预成型材料块7穿过加热炉1,将加热后的预成型材料块7顶压在热作模
    具9上,预成型材料块7与热作模具9间热传导使热作模具9升温,并通过测力装置来测量热
    作模具9的受压值,在顶压一定的时间后,满足实际的工况,动力机构带动预成型材料块7反
    向移动至加热炉1内,预成型材料块7与热作模具9分离,然后通过冷却装置将热作模具9冷
    却,此过程为一个循环,在此过程中,热作模具9受到交变机械应力循环和交变热应力循环
    符合实际的工况,能够准确良好的模拟热作模具9热机械疲劳服役情况,通过计数器14来计
    算热作模具9的交变应力循环次数,进而确定其热机械疲劳寿命,通过显微镜20来实时监测
    热作模具9表面的裂纹现象,测量值更加逼近真实状况,可靠性高,且更换模具材料简单方
    便,操作便捷,适用于基础实验研究。

    在其他实施中,动力机构可以设置为除液压驱动之外的其他形式,如凸轮驱动,弹
    簧储能驱动等,通过凸轮的转动或弹簧的势能释放来带动导杆移动,进而带动预成型材料
    块与热作模具的顶压配合;可不设置施力端压力传感器,直接通过受力端压力传感器上的
    数据来调节动力机构控制装置;计数器可以与导杆采样连接或者与炉门驱动采样连接;加
    热炉可以设置为单通道,通过将动力机构设置为多自由度,在加热后从加热炉通道内将预
    成型材料块取出,并驱动预成型材料块与热作模具顶压配合;控制监测装置的计算机可以
    为一个,也可以为多个并分别与各个装置的控制装置连接;导杆也可设置为能够进出加热
    炉的曲柄滑块机构;动力装置可以作用于热作模具侧,也可以同时驱动预成型材料块和热
    作模具相互靠近和脱离;加热装置可以设置为包括连接在预成型材料块上的电加热管,直
    接对预成型材料块加热;导杆中的两个连接杆可以设置为相互插接的形式,将施力端压力
    传感器设置在两个连接杆的顶压端之间。

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