用于板料三點彎曲性能測試的實時檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種用于板料三點彎曲性能測試的實時檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三點彎曲試驗是常用的檢驗材料彎曲力學(xué)性能的實驗方法，即用不同圓角半徑的凸模將板料彎曲成規(guī)定角度的形狀，觀察變形區(qū)外表面是否產(chǎn)生裂紋，以不產(chǎn)生裂紋的最小半徑作為彎曲性能評價指標。為了消除材料實際厚度不一致帶來的影響，一般用相對彎曲半徑來評價材料的彎曲性能，即彎曲凸模的底部弧面半徑與材料實際厚度的比值。
[0003]傳統(tǒng)方法在觀察變形區(qū)初生裂紋前需要先卸載、取出彎件進行觀察，無法實時觀察變形區(qū)表面初生的裂紋，只能逐次增加凸模行程、卸載后再觀察才能找到臨界破裂點，屬于費時費力的試錯方法。而且在試驗過程中，為尋找破裂的臨界相對彎曲半徑，需要多次更換凸模。
[0004]隨著室溫難變形金屬板材(如鈦合金、鎂合金)的廣泛應(yīng)用，采用熱成形工藝制造難變形金屬零件是常用的方法，板料及其零件在工作溫度下的彎曲行為測試是十分困難的，如何提供一個穩(wěn)定的工作溫度環(huán)境使得板料能夠在其中進行彎曲測試是一個技術(shù)難題，而以往都認為高溫環(huán)境的提供需要一個密閉的環(huán)境，以便對板料進行保溫和防止熱量損失。在這種密閉環(huán)境下對板料進行彎曲性能測試，無法實時觀測和記錄到材料表面裂紋的產(chǎn)生。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN103728186A，公開日2014.4.16，公開了一種在線觀測的高溫三點彎曲實驗系統(tǒng)，包括三點彎曲載荷施加裝置、高溫加熱爐、撓度測量裝置、溫度測量裝置和在線觀測裝置；所述三點彎曲載荷施加裝置包括拉伸試驗機和陶瓷夾具；陶瓷夾具安裝在高溫加熱爐內(nèi)，由上壓桿、下支撐桿、上壓頭、第一下支撐頭和第二下支撐頭組成；所述撓度測量裝置包括位移傳感器和位移處理顯示單元，位移傳感器設(shè)置在下支撐桿內(nèi)部，位移傳感器的上端與試件接觸；所述的溫度測量裝置包括設(shè)置在高溫加熱爐內(nèi)的熱電偶和溫度處理顯示單元；所述在線觀測裝置包括工業(yè)攝像機及圖像處理系統(tǒng)，所述的工業(yè)攝像機通過在高溫加熱爐爐壁上開的觀察孔進行拍攝；位移處理顯示單元通過數(shù)據(jù)線與位移傳感器連接；溫度處理顯示單元通過數(shù)據(jù)線與熱電偶連接；圖像處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與工業(yè)攝像機連接。但該技術(shù)在高溫加熱爐爐壁上開觀察孔，增加了設(shè)備的復(fù)雜程度，提高試驗難度，并且由于需要加熱整套彎曲模具，加熱速率慢，增加了試驗的時間和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于板料三點彎曲性能測試的實時檢測裝置及方法，通過二分法確定凸模的圓角半徑，采用高能脈沖電源直接加熱測試板料，結(jié)構(gòu)合理，每個尺寸凸模僅安裝一次就把該凸模對應(yīng)的相關(guān)所有試驗完成，為材料基于溫度場的彎曲性能測試提供了一種簡便快捷的新手段。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明涉及一種用于板料三點彎曲性能測試的實時檢測裝置，包括:三點彎曲模具、電加熱系統(tǒng)和實時觀測系統(tǒng)，其中:待測板料置于三點彎曲模具中，電加熱系統(tǒng)加熱待測板料達到預(yù)設(shè)試驗溫度，實時觀測系統(tǒng)采集待測板料進行三點彎曲性能測試時的圖像，根據(jù)二分法迭代測試，確定待測板料產(chǎn)生裂紋時的最小彎曲半徑。
[0009]所述的三點彎曲模具包括:導(dǎo)柱、平行設(shè)置的上模模塊和下模模塊，其中:導(dǎo)柱的一端與上模模塊接觸，另一端垂直固定在下模模塊上。
[0010]所述的上模模塊包括:上模座、設(shè)置于上模座下方的上絕緣片、凸模和凸模夾板，其中:上絕緣片一側(cè)與上模座相連，另一側(cè)分別與凸模和凸模夾板相連，凸模固定在凸模夾板的一側(cè)。
[0011]所述的下模模塊包括:下模座、圓柱滾子、滾子支座和下絕緣片，其中:圓柱滾子設(shè)置于滾子支座頂部，滾子支座垂直設(shè)置于下模座上方，并通過下絕緣片與下模座相連。
[0012]所述的電加熱系統(tǒng)為高能脈沖電源。
[0013]所述的實時觀測系統(tǒng)包括:平面鏡、補光燈、攝像頭和控制器，其中:平面鏡在補光燈的輔助作用下將測試板料的圖像反射入攝像頭，攝像頭采集后傳輸至控制器進行判斷。
[0014]本發(fā)明涉及上述三點彎曲測試裝置的實時測試方法，包括以下步驟:
[0015]S1:根據(jù)二分法原則，選擇圓角半徑處于各凸模圓角半徑中間值的凸模并將三點彎曲模具安裝于壓機上。
[0016]S2:將測試板料水平置于滾子支座上，并且測試板料兩端分別與高能脈沖電源的正負極相連。
[0017]S3:調(diào)整平面鏡的安裝角度為45°，并設(shè)置于凸模下方的滾子支座的間隙中，將攝像頭對準平面鏡，打開補光燈，調(diào)節(jié)控制器監(jiān)測畫面的清晰度。
[0018]S4:打開高能脈沖電源，加熱測試板料，根據(jù)測試板料中的熱電偶顯示的溫度調(diào)節(jié)其輸出電流的大小和頻率。
[0019]S5:當(dāng)測試板料達到設(shè)定的試驗溫度時，凸模下行，對測試板料進行三點彎曲試驗，通過控制器顯示畫面實時觀測測試板料表面裂紋產(chǎn)生的情況，當(dāng)測試板料在試驗溫度下未觀測到微裂紋時，運用二分法選擇圓角半徑更小的凸?；氐絊3進行測試；否則，在出現(xiàn)微裂紋的瞬間，停止凸模下壓，并運用二分法在上一個未出現(xiàn)微裂紋的凸模的圓角半徑和當(dāng)前凸模的圓角半徑之間選擇處于中間值的對應(yīng)的凸?；氐絊3進行測試，從而得到該試驗溫度下測試板料的最小相對彎曲半徑。
技術(shù)效果
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021 ] 1)通過高能脈沖電源直接給測試板料升溫，加熱速度快，減少試驗時間，無需在加熱爐中開口，節(jié)能環(huán)保；
[0022]2)合理組合補光燈和平面鏡，便于實時清晰觀察到彎曲表面微裂紋的產(chǎn)生情況，可以獲得測試板料準確的相對最小彎曲半徑；
[0023]3)采用二分法進行試驗，大幅減小試驗的次數(shù)，試驗效率高。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為測試板料示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明流程示意圖；
[0027]圖中:1為上模座，2為下模座，3為上絕緣片，4為下絕緣片，5為凸模，6為凸模夾板，7為測試板料，8為熱電偶，9為圓柱滾子，10為滾子支座，11為導(dǎo)套，12為導(dǎo)柱，13為大載流導(dǎo)線，14為高能脈沖電源，15為補光燈，16為平面鏡，17為攝像頭，18為數(shù)據(jù)線，19為控制器。
【具體實施方式】
[0028]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0029]如圖1所示，本實施例包括:測試板料7、實時觀測系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)和設(shè)