本发明专利技术公开了一种铝板成形表面质量的评估装置及其方法，包括上模结构、与其相对设置的下模结构以及设于所述上模结构与所述下模结构之间的压料结构；所述上模结构包括上模座以及设于所述上模座上的导套；所述下模结构包括下模座以及设于所述下模座上的外侧导柱，所述外侧导柱与所述导套相适配；所述上模座的下表面与所述下模座的上表面相对设置；所述上模座、所述下模座与压力机连接。本发明专利技术能够有效地评估板材的冲压成形表面质量，应着重关注板材塑性变形的屈服平台阶段，且保证铝板在成形过程中的受力状态与冲压加工时相似。过程中的受力状态与冲压加工时相似。过程中的受力状态与冲压加工时相似。
【技术实现步骤摘要】
一种铝板成形表面质量的评估装置及其方法
[0001]本专利技术涉及金属塑性加工与模具
，更具体地说，涉及一种铝板成形表面质量的评估装置及其方法。
技术介绍
[0002]铝合金质轻、耐腐蚀、比强度高、成形性好且易于回收，是优质的工程材料。然而，部分牌号铝合金板在经过冲压塑性成形后，表面容易产生吕德斯带或橘皮组织等表面缺陷，无法满足下游企业的生产要求。因此，如何快速地评估铝板塑性成形表面质量，从而确定合适的轧制及热处理工艺，已成为铝合金板材生产企业亟待解决的问题。
[0003]目前，用来评估铝合金板成形表面质量的方法主要有拉伸法和光学法。其中拉伸法主要是通过拉伸机及高精度应变测试设备观测板材在单向拉伸过程中的应力应变曲线，并基于曲线的屈服平台长度及加工硬化过程中曲线的波动情况来综合评估，但该方法不仅无法直观和实时地观察到板材表面质量的全局变化过程，且应力应变曲线的波动并不能与板材表面状态一一对应。光学法现主要有阴影法、多区域激光扫描引伸计法和数字化散斑法等方法，该类方法虽然可以较为直观地实时观测到铝板变形时铝板表面状态变化过程，但不适用于复杂加载及多向应变状态，且对操作人员有着较高的理论要求，较为适合进行复杂屈服效应的实验室研究。
[0004]在现有的专利申请中，如中国专利202010626078.X提供了一种合金的PLC效应的检测系统以及检测方法，能准确的测量高温环境下合金PLC带的形核、增殖以及时空演化行为，直观形象地展示PLC效应产生时的变形局域化现象。但该系统较为复杂，适合于研究板材后继屈服过程中的微观变形机理。
[0005]如中国专利201810433933.8提供了一种脉冲电流辅助汽车用铝合金PLC效应消除的方法，通过在拉伸过程中施加脉冲电流，加快了铝合金试样内可动位错的运动速度，降低了位错密度，从而减少了溶质原子与可动位错之间的相互作用，达到了消除PLC效应的目的。
[0006]又如中国专利202011175418.8提供了一种减少表面橘皮缺陷的冷轧低碳钢及其生产方法，通过控制冷轧低碳钢中溶质元素的含量，消除了钢板拉伸过程中的屈服平台，同时也消除了钢板冲压加工时的橘皮缺陷。
[0007]综合以上专利分析可知，现有专利着重于表征金属材料屈服过程的微观变形效应，或着重于通过成形工艺和材料生产工艺的改变来消除材料成形过程的表面缺陷。关于系统评估铝板塑性成形表面质量的方法未见报道。
[0008]结合图1所示，为典型的5xxx系铝合金板材的单向拉伸应力应变曲线，该曲线由4部分组成：弹性阶段、屈服平台阶段、加工硬化阶段和颈缩断裂阶段。在屈服平台阶段，由于不均匀的塑性变形，造成应力软化的出现，即吕德斯效应，并在表面形成明显的火焰状应变条纹，并伴有橘皮缺陷的产生。结合图2中的(a)和(b)，该效应是冲压生产时极力避免的。在加工硬化阶段，由于微观组织的动态应变时效，应力应变曲线呈现锯齿状波动，既PLC效应，
在板材表面形成不易观察的条状痕迹，结合图2中的(c)和(d)。通过改进铝板的生产制造工艺，可以有效的消除吕德斯效应和弱化PLC效应。
[0009]与单向拉伸不同，板材冲压是一个复杂的塑性变形过程，不同位置材料的加载历程和受力状态均有较大差异，因此，往往无法针对特定位置调整冲压工艺参数来保证零件表面质量。结合图3所示是某铝制冲压零件，在合理的冲压工艺条件下，仍在A位置出现了明显的吕德斯带，被判定为不合格品。
技术实现思路
[0010]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种铝板成形表面质量的评估装置及其方法，能够有效地评估板材的冲压成形表面质量，应着重关注板材塑性变形的屈服平台阶段，且保证铝板在成形过程中的受力状态与冲压加工时相似。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]一方面，一种铝板成形表面质量的评估装置，包括上模结构、与其相对设置的下模结构以及设于所述上模结构与所述下模结构之间的压料结构；
[0013]所述上模结构包括上模座以及设于所述上模座上的导套；
[0014]所述下模结构包括下模座以及设于所述下模座上的外侧导柱，所述外侧导柱与所述导套相适配；
[0015]所述上模座的下表面与所述下模座的上表面相对设置；
[0016]所述上模座、所述下模座与压力机连接。
[0017]较佳的，所述压料结构包括设于所述上模座的下表面的压料模、以及设于所述下模座的上表面的下模；或
[0018]所述压料结构包括设于所述上模座的下表面的冲头、以及依次设于所述下模座的上表面的下模、压料模；
[0019]所述压料模通过压料辅助块固定于所述下模上。
[0020]较佳的，所述压料模的中心位置上开设有通孔，所述通孔的周圈位置上设有环形凸起，所述环形凸起的周圈位置上设有四个螺栓孔；
[0021]所述环形凸起、所述螺栓孔均设于所述压料模的同一侧面上；
[0022]所述压料模的另一侧面上设有环形定位槽，所述环形定位槽与所述螺栓孔连通；
[0023]所述压料模的四个角位置上均开设有导向孔。
[0024]较佳的，所述下模的中心位置上开设有中间通孔，所述中间通孔的周圈位置上设有环形凹槽，所述环形凹槽的周圈位置上设有四个螺栓盲孔和四个螺栓通孔；
[0025]所述环形凹槽与所述环形凸起相适配；
[0026]所述螺栓盲孔与所述螺栓孔相适配；
[0027]所述下模的四个角位置上均开设有与所述导向孔相适配的内侧导柱。
[0028]较佳的，所述冲头的头部设置为球形曲面，尾部设置为与所述上模座相连的螺纹柱。
[0029]另一方面，一种铝板成形表面质量的评估方法，包括以下步骤：
[0030]1)试样准备；
[0031]2)安装完成所述的评估装置；
[0032]3)利用所述评估装置对所述试样进行环形成形测试或凸起成形测试；
[0033]4)结果评估。
[0034]较佳的，所述试样为通过剪板机在原始板料上截取一块170mm
×
170mm的板材。
[0035]较佳的，所述环形成形测试具体如下：
[0036]将所述压料模和所述下模分别固定在所述上模座和所述下模座，将所述试样放置于所述下模的中心位置上，运行所述压力机，直至所述压料模与所述下模闭合；
[0037]取出成形后的所述试样，在平行光下观察；或
[0038]所述凸起成形测试具体如下：
[0039]将所述压料模从所述上模座取下后，装入所述冲头，将通过环形成形测试后的所述试样放置于所述下模的中心位置上，再通过所述压料辅助块将所述压料模连接固定在所述下模上，将所述试样压紧；
[0040]启动所述压力机，直至所述试样的中心位置凸起后，取出所述试样，在平行光下观察。
[0041]较佳的，所述试样的中心位置凸起至10mm高度后，取出所述试样，在平行光下观察，若未有任何缺陷产生，继续成形凸起至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铝板成形表面质量的评估装置，其特征在于：包括上模结构、与其相对设置的下模结构以及设于所述上模结构与所述下模结构之间的压料结构；所述上模结构包括上模座以及设于所述上模座上的导套；所述下模结构包括下模座以及设于所述下模座上的外侧导柱，所述外侧导柱与所述导套相适配；所述上模座的下表面与所述下模座的上表面相对设置；所述上模座、所述下模座与压力机连接。2.根据权利要求1所述的铝板成形表面质量的评估装置，其特征在于：所述压料结构包括设于所述上模座的下表面的压料模、以及设于所述下模座的上表面的下模；或所述压料结构包括设于所述上模座的下表面的冲头、以及依次设于所述下模座的上表面的下模、压料模；所述压料模通过压料辅助块固定于所述下模上。3.根据权利要求2所述的铝板成形表面质量的评估装置，其特征在于：所述压料模的中心位置上开设有通孔，所述通孔的周圈位置上设有环形凸起，所述环形凸起的周圈位置上设有四个螺栓孔；所述环形凸起、所述螺栓孔均设于所述压料模的同一侧面上；所述压料模的另一侧面上设有环形定位槽，所述环形定位槽与所述螺栓孔连通；所述压料模的四个角位置上均开设有导向孔。4.根据权利要求3所述的铝板成形表面质量的评估装置，其特征在于：所述下模的中心位置上开设有中间通孔，所述中间通孔的周圈位置上设有环形凹槽，所述环形凹槽的周圈位置上设有四个螺栓盲孔和四个螺栓通孔；所述环形凹槽与所述环形凸起相适配；所述螺栓盲孔与所述螺栓孔相适配；所述下模的四个角位置上均开设有与所述导向孔相适配的内侧导柱。5.根据权利要求2所述的铝板成形表面质量的评估装置，其特征在于：所述冲头的头部设置为球形曲面，尾部设置为与所述上模座相连的螺纹柱。6.一种铝板成形表面质量的评估方法，其特征在于，包括以...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓，曹高辉，冯伟骏，杨兵，张文，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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