用于板料三点弯曲性能测试的实时检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种材料力学性能测试领域的技术，具体是一种用于板料三点弯曲性能测试的实时检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]三点弯曲试验是常用的检验材料弯曲力学性能的实验方法，即用不同圆角半径的凸模将板料弯曲成规定角度的形状，观察变形区外表面是否产生裂纹，以不产生裂纹的最小半径作为弯曲性能评价指标。为了消除材料实际厚度不一致带来的影响，一般用相对弯曲半径来评价材料的弯曲性能，即弯曲凸模的底部弧面半径与材料实际厚度的比值。
[0003]传统方法在观察变形区初生裂纹前需要先卸载、取出弯件进行观察，无法实时观察变形区表面初生的裂纹，只能逐次增加凸模行程、卸载后再观察才能找到临界破裂点，属于费时费力的试错方法。而且在试验过程中，为寻找破裂的临界相对弯曲半径，需要多次更换凸模。
[0004]随着室温难变形金属板材(如钛合金、镁合金)的广泛应用，采用热成形工艺制造难变形金属零件是常用的方法，板料及其零件在工作温度下的弯曲行为测试是十分困难的，如何提供一个稳定的工作温度环境使得板料能够在其中进行弯曲测试是一个技术难题，而以往都认为高温环境的提供需要一个密闭的环境，以便对板料进行保温和防止热量损失。在这种密闭环境下对板料进行弯曲性能测试，无法实时观测和记录到材料表面裂纹的产生。
[0005]经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103728186A，公开日2014.4.16，公开了一种在线观测的高温三点弯曲实验系统，包括三点弯曲载荷施加装置、高温加热炉、挠度测量装置、温度测量装置和在线观测装置；所述三点弯曲载荷施加装置包括拉伸试验机和陶瓷夹具；陶瓷夹具安装在高温加热炉内，由上压杆、下支撑杆、上压头、第一下支撑头和第二下支撑头组成；所述挠度测量装置包括位移传感器和位移处理显示单元，位移传感器设置在下支撑杆内部，位移传感器的上端与试件接触；所述的温度测量装置包括设置在高温加热炉内的热电偶和温度处理显示单元；所述在线观测装置包括工业摄像机及图像处理系统，所述的工业摄像机通过在高温加热炉炉壁上开的观察孔进行拍摄；位移处理显示单元通过数据线与位移传感器连接；温度处理显示单元通过数据线与热电偶连接；图像处理系统通过数据线与工业摄像机连接。但该技术在高温加热炉炉壁上开观察孔，增加了设备的复杂程度，提高试验难度，并且由于需要加热整套弯曲模具，加热速率慢，增加了试验的时间和成本。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于板料三点弯曲性能测试的实时检测装置及方法，通过二分法确定凸模的圆角半径，采用高能脉冲电源直接加热测试板料，结构合理，每个尺寸凸模仅安装一次就把该凸模对应的相关所有试验完成，为材料基于温度场的弯曲性能测试提供了一种简便快捷的新手段。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明涉及一种用于板料三点弯曲性能测试的实时检测装置，包括:三点弯曲模具、电加热系统和实时观测系统，其中:待测板料置于三点弯曲模具中，电加热系统加热待测板料达到预设试验温度，实时观测系统采集待测板料进行三点弯曲性能测试时的图像，根据二分法迭代测试，确定待测板料产生裂纹时的最小弯曲半径。
[0009]所述的三点弯曲模具包括:导柱、平行设置的上模模块和下模模块，其中:导柱的一端与上模模块接触，另一端垂直固定在下模模块上。
[0010]所述的上模模块包括:上模座、设置于上模座下方的上绝缘片、凸模和凸模夹板，其中:上绝缘片一侧与上模座相连，另一侧分别与凸模和凸模夹板相连，凸模固定在凸模夹板的一侧。
[0011]所述的下模模块包括:下模座、圆柱滚子、滚子支座和下绝缘片，其中:圆柱滚子设置于滚子支座顶部，滚子支座垂直设置于下模座上方，并通过下绝缘片与下模座相连。
[0012]所述的电加热系统为高能脉冲电源。
[0013]所述的实时观测系统包括:平面镜、补光灯、摄像头和控制器，其中:平面镜在补光灯的辅助作用下将测试板料的图像反射入摄像头，摄像头采集后传输至控制器进行判断。
[0014]本发明涉及上述三点弯曲测试装置的实时测试方法，包括以下步骤:
[0015]S1:根据二分法原则，选择圆角半径处于各凸模圆角半径中间值的凸模并将三点弯曲模具安装于压机上。
[0016]S2:将测试板料水平置于滚子支座上，并且测试板料两端分别与高能脉冲电源的正负极相连。
[0017]S3:调整平面镜的安装角度为45°，并设置于凸模下方的滚子支座的间隙中，将摄像头对准平面镜，打开补光灯，调节控制器监测画面的清晰度。
[0018]S4:打开高能脉冲电源，加热测试板料，根据测试板料中的热电偶显示的温度调节其输出电流的大小和频率。
[0019]S5:当测试板料达到设定的试验温度时，凸模下行，对测试板料进行三点弯曲试验，通过控制器显示画面实时观测测试板料表面裂纹产生的情况，当测试板料在试验温度下未观测到微裂纹时，运用二分法选择圆角半径更小的凸模回到S3进行测试；否则，在出现微裂纹的瞬间，停止凸模下压，并运用二分法在上一个未出现微裂纹的凸模的圆角半径和当前凸模的圆角半径之间选择处于中间值的对应的凸模回到S3进行测试，从而得到该试验温度下测试板料的最小相对弯曲半径。
技术效果
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0021 ] 1)通过高能脉冲电源直接给测试板料升温，加热速度快，减少试验时间，无需在加热炉中开口，节能环保；
[0022]2)合理组合补光灯和平面镜，便于实时清晰观察到弯曲表面微裂纹的产生情况，可以获得测试板料准确的相对最小弯曲半径；
[0023]3)采用二分法进行试验，大幅减小试验的次数，试验效率高。
【附图说明】
[0024]图1为本发明结构示意图；
[0025]图2为测试板料示意图；
[0026]图3为本发明流程示意图；
[0027]图中:1为上模座，2为下模座，3为上绝缘片，4为下绝缘片，5为凸模，6为凸模夹板，7为测试板料，8为热电偶，9为圆柱滚子，10为滚子支座，11为导套，12为导柱，13为大载流导线，14为高能脉冲电源，15为补光灯，16为平面镜，17为摄像头，18为数据线，19为控制器。
【具体实施方式】
[0028]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
[0029]如图1所示，本实施例包括:测试板料7、实时观测系统、电加热系统和设