本发明涉及物理性质测试技术，具体涉及一种双向压缩提高板材成形性能的方法及装置。
背景技术：
近年来高强度板材成形材料的使用量大大增加，为了提高板材零件的成品利用率及成形性能，尽可能的节约成本，需要对板材的成形能力进行尽可能的提升。
用于冲压成形的板材多为轧制板材。轧制板材尤其是镁合金板材具有极强的轧制基面织构。此织构类型导致镁合金板材在板面内及垂直于板面方向的力学性能有极大的差别，即具有极强的各向异性，导致镁合金板材在成形过程中板面内的变形很难得到厚度方向上的协调变形。镁合金的成形性能受到极大的限制。
目前提高镁合金板材成形性能的方式有：
1）提升冲压温度
大量文献表明镁合金在温度达到150℃以上时即可激活基体内的非基面滑移系。非基面滑移系的大量开动可以促进板材厚度方向对板面内方向上的协调变形，从而提升板材的成形性能。但提升温度附带要大幅提升生产成本。模具及镁合金板材在高温下因不同比热系数会产生不同的热膨胀，导致模具设计难度增加，难以进行高精度高效率生产。
2）合金化
通过添加稀土元素可以降低镁合金板材的层错能，促进非基面滑移及孪生的启动，增加厚度方向为板面方向变形提供协调。但由于国内稀土行情的逐渐走高，镁合金的稀土合金化成本也在迅速上升。
3）采用特种成形方式
近年来发展出的多点渐进成形方式可有效提升板材的成形性能。多点渐进成形采用多道次或多点渐进加载模具可以使板材各部分更加充分变形，降低板材变形不均匀性，进而提升板材的冲压性能。但渐进成形需要复杂的成形模具，精密配合的加工工艺，难以大范围低成本普及。其他特种成形方式如超声辅助成形等也都能在一定程度上提升镁合金板材的成形性能，但都各自有难以克服的缺点。
因此，开发新型板材成形性能提升工艺及装置对镁合金板材大范围应用具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种双向压缩提高板材成形性能的方法及装置，其能够方便调节板材双向压缩加载比例，并且结构简单，成本低。
本发明所述的双向压缩提高板材成形性能的方法，其包含如下步骤：
1）将待处理的板材加工成矩形，然后对矩形板材进行双向同步预压缩，预压缩变形量根据板材的材质确定；
2）对步骤1）预压缩后的板材进行退火处理，去除应力集中。
进一步，所述板材的材质为镁合金，预压缩变形量为3.5~5%。
进一步，所述步骤2）中的退火温度为350±20℃，退火时间为0.5~1h。
进一步，所述步骤1）中在矩形待处理板材的待压缩邻边转角处设置缺口，以减少压缩过程中材料流动在缺口处聚集导致的开裂。
一种双向压缩提高板材成形性能的装置，包括底座、第一过渡块、夹紧机构、第二过渡块、加载块和压头；所述第一过渡块和第二过渡块相对设置，相对的侧面分别设有第一直角槽和第二直角槽；第一过渡块和第二过渡块分别与底座上表面和压头下表面通过齿形结构啮合，形成转动连接关系；所述夹紧机构位于第一过渡块和第二过渡块之间，包括前、后相对设置的两个矩形夹板；夹板靠近第一过渡块的两个邻边分别与第一直角槽贴合，且通过直角连接块连接，所述直角连接块开口朝向第二直角槽；所述加载块数量为两个，设于夹板之间，分别位于夹板远离直角连接块的两个邻边，走向与夹板邻边一致，突出于夹紧机构，其突出侧壁分别与第二直角槽贴合；直角连接块、夹板合围成用于放置板材的腔体，当板材置于腔体内时，侧边分别与直角连接块和加载块贴合，前、后侧面与夹板贴合。
进一步，所述底座上表面设有第一齿形槽，其横截面呈弧形，所述第一过渡块下部为与第一齿形槽啮合的第一扇形齿轮。
进一步，所述压头下表面设有第二齿形槽，其横截面呈弧形，所述第二过渡块上部为与第二齿形槽啮合的第二扇形齿轮。
进一步，所述直角连接块与后方的夹板为一体结构。提高夹紧机构的结构强度。
进一步，夹板与第一直角槽贴合的转角、夹板与加载块配合的转角和直角连接块远离板材的转角均通过圆弧平滑过渡。
进一步，所述第一直角槽和第二直角槽外转角处通过圆弧平滑过渡。
具体操作时，将矩形板材放于夹紧机构内夹紧，缺口朝向上方，板材左下侧和右下侧与直角连接块的两个呈直角的斜面贴合，板材左上侧和右上侧分别与加载块贴合，夹紧机构整体置于第一过渡块的第一直角槽内，转动调节第一过渡块、第二过渡块以及夹紧机构，使得板材的纵对角线与水平面呈一定角度，以实现不同加载比例的调节，加载比例与纵对角线倾斜角度有关，转动调节第二过渡块，然后通过驱动电机驱动压头向下移动，第二过渡块的第二直角槽呈直角的两个斜面分别与两个加载块贴合，实现对板材的双向同步加载。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明所述的双向压缩提高板材成形性能的方法，针对性地对材料组分不同的板材进行成形性能改良，有效提升了板材的冲压成形性能。
2、本发明所述的双向压缩提高板材成形性能的装置构造简单，便于加工及维护，能够更好的完成板材双向压缩；能够方便调节板材双向压缩加载比例；并且结构简单，制造成本较低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的工作示意图之一；
图3为本发明的爆炸示意图；
图4为本发明工作示意图之二；
图5为本发明工作示意图之三；
图6为试验组和对照组的杯突试验曲线图，横坐标为冲压深度，纵坐标为载荷，a为试验组杯突值，b为对照组杯突值。
图中，1—底座，11—第一齿形槽，2—第一过渡块，21—第一扇形齿轮，22—第一直角槽，3—压头，31—第二齿形槽，4—第二过渡块，41—第二扇形齿轮，42—第二直角槽，5—夹板，6—直角连接块，7—加载块，8—板材，9—螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例一，一种双向压缩提高板材成形性能的方法，其包含如下步骤：
1）取1mm厚的az31镁合金轧制板材，拆剪成方形，方形板材的边长为62mm，在板材的待压缩邻边转角处设置缺口，以减少压缩过程中材料流动在缺口处聚集导致的开裂，所述缺口呈方形，边长为4mm；
2）将拆剪好的板材在温度为350℃下退火1h，消除板材内的残余应力，使组织更均匀；
3）将步骤2）处理后的板材两两重叠放入双向压缩装置内夹紧，缺口向上，设置压头压下量为5mm；
4）压缩完成后取出板材，测得板材边长平均减小1.5mm，等效于总体平均应变量为5%，然后在温度为350℃的条件下退火0.5h，消除内部残余应力。
实施例二，为了验证板材的成形性能，进行杯突试验，其包含如下步骤：
1）选取未压缩的板材作为对照组，将其在温度为350℃的条件下退火0.5h，
2）选取实施例一中经双向压缩得到的板材作为试验组，
3）分别对试验组和对照组的板材进行杯突试验，加载速率为3mm/min，压头直径为20mm。
参见图6，对照组的杯突值为2.1mm，试验组的杯突值为6.4mm，表面通过双向压缩有效提高了az31板材的冲压成形性能。
参见图1至图3，所示的双向压缩提高板材成形性能的方法及装置，包括底座1、第一过渡块2、夹紧机构、第二过渡块4、加载块7和压头3。所述第一过渡块2和第二过渡块4相对设置，相对的侧面分别设有第一直角槽22和第二直角槽42。所述底座1上表面设有第一齿形槽11，其横截面呈弧形，所述第一过渡块2下部为与第一齿形槽11啮合的第一扇形齿轮21；所述压头3下表面设有第二齿形槽31，其横截面呈弧形，所述第二过渡块4上部为与第二齿形槽31啮合的第二扇形齿轮42，第一过渡块2和第二过渡块4分别与底座1上表面和压头3下表面通过齿形结构啮合，形成转动连接关系。
所述夹紧机构位于第一过渡块2和第二过渡块4之间，包括前、后相对设置的两个矩形夹板5。夹板5靠近第一过渡块2的两个邻边分别与第一直角槽22贴合，且通过直角连接块6连接，所述直角连接块6开口朝向第二直角槽42。加载块7数量为两个，设于夹板5之间，分别位于夹板5远离直角连接块6的两个邻边，走向与夹板5邻边一致，突出于夹紧机构，其突出侧壁分别与第二直角槽42贴合。直角连接块6、夹板5合围成用于放置板材8的腔体，当板材8置于腔体内时，侧边分别与直角连接块6和加载块7贴合，前、后侧面与夹板5贴合。
夹板5与第一直角槽22贴合的转角、夹板5与加载块7配合的转角和直角连接块6远离板材8的转角均通过圆弧平滑过渡。圆弧过渡使得夹紧机构与第一过渡块2和第二过渡块4的接触更平滑，避免压缩时因直角转角对第一过渡块2和第二过渡块4造成损伤，增加了第一过渡块2和第二过渡块4的使用寿命。
所述第一直角槽22和第二直角槽42外转角处通过圆弧平滑过渡。
作为本发明另一种实施方式，所述直角连接块6与后方的夹板5为一体结构，前方夹板与后方夹板螺栓连接。能够显著提高夹紧机构的结构强度，增加板材压缩的稳定性。
具体工作时，将矩形板材8放于夹紧机构内夹紧，缺口向上，板材8左下侧和右下侧与直角连接块6的两个呈直角的斜面贴合，板材8左上侧和右上侧分别与加载块7贴合，夹紧机构整体置于第一过渡块2的第一直角槽22内，通过第一齿形槽11和第一扇形齿轮21的配合转动调节第一过渡块2、第二过渡块2以及夹紧机构，使得板材8的纵对角线与水平面呈一定夹角，以实现板材双向不同加载比例的调节，加载比例与纵对角线倾斜角度有关，转动调节第二过渡块4，然后通过驱动电机驱动压头3向下移动，第二过渡块4的第二直角槽42呈直角的两个斜面分别与两个加载块7贴合，实现对板材8的双向同步加载。
参见图2、图4和图5，所示的三种不同加载比例的板材双向压缩，图2的板材的纵对角线与水平面垂直，其加载比例为1：1，图4和图5的板材的对角线倾斜于水平面，其加载比例分别是1：2和1：3，图中虚线表示压缩后的板材形状，随着加载比例的不同，压缩后的板材形状也不同。