板带式高温摩擦磨损试验机及其试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种试验机及其试验方法，特别是涉及一种板带式高温摩擦磨损试验 机及其试验方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国内对于金属板带在热冲压中的摩擦磨损行为的研究还较少，已有的一种 高温摩擦磨损试验机专利是由嘉兴职业技术学院申请的，专利公开号为CN103364296A，其 试验机包括机架，机架上设置有转轴，转轴的顶端具有托盘，托盘的表面固定有摩擦盘;试 验机还包括高温炉，高温炉内开设有加热腔，加热腔的底部开设有一个开口，托盘位于开口 外，摩擦盘位于加热腔内；专利公开号为CN103364296A的试验机所涉及摩擦试验机是为转 轴托盘式，适用于旋转类的高温销盘式摩擦试验，无法模拟板带式坯料与模具之间的摩擦 行为。南京林业大学发明的一种多功能摩擦磨损试验机，专利公开号为CN104655511A，其试 验机包括上摩擦副联接座、旋转主轴、旋转盘下摩擦副组件、旋转盘下摩擦副等;专利公开 号为CN104655511A的试验机所涉及试验机亦为销盘旋转式摩擦试验机，但不能进行高温下 的摩擦磨损试验。本专利发明人曾经提交过"薄金属板带摩擦耦合变形试验装置"（专利公 开号为CN101266201A)的专利申请，实现了往复式板带与压头之间的摩擦行为，但该设计仅 适用于常温环境，无法进行高温下的板带摩擦磨损试验。
[0003] 为了研究板带在热冲压过程中的摩擦磨损性能，同时在摩擦滑动过程中实现高温 板带的快速冷却(冷却速度>30k/秒），从而促使板带从高温奥氏体状态向马氏体转化，本发 明提出了一种板带式高温摩擦磨损试验机，其测试温度可高达1000度，并且配有快速冷却 系统，摩擦接触处压强施加范围为l-l〇〇MPa，摩擦速度范围为0.02mm/s-50mm/s，有效摩擦 长度可达500mm。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种板带式高温摩擦磨损试验机及其试验方 法，其研究板带在热冲压过程中的摩擦磨损性能，同时在摩擦滑动过程中实现高温板带的 快速冷却(冷却速度>30k/秒），从而促使板带从高温奥氏体状态向马氏体转化。
[0005] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种板带式高温摩擦磨损试 验机，其特征在于，其主要由加热炉、加载装置和拉伸装置组成，拉伸装置由滚珠丝杠与电 机组成，加载装置位于加热炉和拉伸装置之间，电机通过一个联轴器与滚珠丝杠连接。
[0006] 优选地，所述电机采用步进电机。
[0007] 优选地，所述加热炉长度为600_，最高加热温度为1100°C。
[0008] 优选地，所述加热炉内分布有六个长度为6_、直径为4mm的陶瓷柱。
[0009] 优选地，所述加载装置安装在一个支撑架上，支撑架的下方设有有一个固定底座， 加载装置的底端通过一个摩擦头连接件与一个摩擦头连接，一个摩擦底座位于摩擦头和固 定底座之间，摩擦头与摩擦底座间放置板带，摩擦头和摩擦底座上设有冷却孔。
[0010] 优选地，所述板带与一个力传感器连接。
[0011] 本发明还提供一种板带式高温摩擦磨损试验机的试验方法，其特征在于，其包括 以下步骤： 步骤一，试验机装配:将加热炉、加载装置和拉伸装置布置到位； 步骤二，板带装夹:板带放在平台上，板带一端在加热炉内，另一端与力传感器连接； 步骤三，电源和控制连接:接通电源，加热炉开始加热板带，力传感器接入电脑系统； 步骤四，当板带加热到所需温度，板带即被拉动一段距离，使被加热部分处于加载装置 下并通过砝码施加一定压力，之后拉伸装置以一定速度拉动板带，同时通入冷却水进行高 温板带的快速降温，从而实现摩擦过程中的高温奥氏体板带的马氏体相变，有效摩擦长度 为500mm; 步骤五，试验完成后，可通过正压力和力传感器测得的摩擦力由电脑输出摩擦系数，其 中该试验的正压力除了砝码施加的压力外，摩擦头和摩擦头连接件的重量同样作用在板带 上，另外还有不加砝码时杠杆的自重所产生的力，因此，计算正压力时，摩擦头和摩擦头连 接件的重量也应计算在内，杠杆本身产生的自重也计算在内，砝码施加的压力通过砝码的 质量和杠杆比例换算得到。
[0012] 本发明的积极进步效果在于:基于系统的摩擦学理论，本发明设计了一种可以模 拟金属板带在热冲压过程中相变过程和摩擦磨损行为的试验机，用以研究热成型钢在热冲 压过程中的相变行为和摩擦磨损性能。本发明研究板带在热冲压过程中的摩擦磨损性能， 同时在摩擦滑动过程中实现高温板带的快速冷却(冷却速度>30k/秒），从而促使板带从高 温奥氏体状态向马氏体转化。本发明针对热成型钢板带在成形过程中相变行为和与模具间 的摩擦磨损问题，设计了有快速冷却系统的板带式高温摩擦磨损试验机，采用直接方法测 得摩擦系数，用以研究热成型钢与热作模具钢在高温下的相变过程和摩擦磨损行为。为优 化板带的相变行为和模具材料的摩擦磨损行为、延长模具使用寿命提供试验基础。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明板带式高温摩擦磨损试验机的原理图。
[0014] 图2为本发明板带式高温摩擦磨损试验机的结构图。
[0015] 图3为杠杆加载装置示意图。
[0016] 图4为加热炉俯视图。
[0017] 图5为加载装置施力部分示意图。
[0018]图6为摩擦头连接件示意图。
[0019]图7为摩擦头示意图。
[0020] 图8为摩擦底座示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0022] 本发明板带式高温摩擦磨损试验机的结构图见图2,通过本试验机可以实现金属 板带在高温下的摩擦，对热冲压成形过程中板带与模具间摩擦磨损行为进行研究。
[0023] 本发明板带式高温摩擦磨损试验机主要由加热炉1、加载装置2和拉伸装置组成， 拉伸装置由滚珠丝杠3与电机4组成，加载装置2位于加热炉1和拉伸装置之间，电机通过一 个联轴器5与滚珠丝杠连接。电机采用步进电机。
[0024] 如图4所示，加热炉长度为600mm，最高加热温度为1100°C，要求能将板带加热至 1000°C。加热炉一端通透，可将板带放入。加热炉内分布有六个长度为6mm、直径为4mm的陶 瓷柱，可支撑板带运动。加热炉底端加轮子，便于加热炉的移动。