专利名称：一种在模拟成形试验中试样失稳的检测方法
技术领域：
本发明属于金属塑性加工成型技术领域，具体涉及一种在模拟成形试验中试样失稳的检测方法。
背景技术：
板料冲压成形是一种用途非常广泛的制造工程技术，拉深、胀形、扩孔(翻边)和 弯曲是其最基本的4种成形方式，各自具有不同特征性质的应力(应变)，而板料的成形性 能是决定冲压工艺成败的重要因素。成形性能是冲压用钢极为重要的性能之一，它包括基本成形性能和模拟成形性 能。由于板材成形过程极其复杂多样，是不可能用一两个指标所能概括和确切表征的。基 本成形性研究的是成形性的共性问题，而模拟成形性研究的是成形的特殊性(即个性)问 题。因此，板材的基本性能和模拟成形性能可以分别由基本性能试验和模拟成形性能试验 所取得的有关指标来加以表示。对板料冲压成形性能进行模拟试验，是一种根据冲压成形技术物理特性，并利用 相似性分析、相似性设计以及聚类和分类方法，是针对各种各样的冲压成形制品及其相应 的冲压成形工艺过程可能具有的普遍性变形力学性质、冲压成形方式和冲压失稳现象(或 冲压成形缺陷)所进行的典型化抽象试验技术。用标准拉伸试件求得的基本成形性能，虽有其重要和普遍意义，但由于在生产中 直接应用这些参数，往往难以掌握，且对具体生产所要求的性能也难以估计，再者，不少具 体成形过程，牵涉到的参数不止一个，往往不能只用一个参数来说明全部问题；因而常求助 于与实际生产性质接近的试验方法，即所谓模拟试验，来测定材料对某种工艺的适用性。这 些试验比拉伸试验，往往更易于在生产现场进行，为生产人员乐于采用。对于实际的冲压工 艺和模具设计更具有指导意义。模拟成形性能包括极限拉深直径(LDR)试验、拉深潜力试验(TZP)试验，杯突 (Erichsem)试验，KWI扩孔(翻边)试验，拉深-胀形复合成形(CCV)试验和成形极限图 (FLD)试验等。模拟试验具体的方法是模拟一种典型冲压工艺，在板料出现失稳时候试验机停 止。根据板料的变形程度来评估板料的成形性能。在上述模拟成形性能试验中，都会碰到如何判断板料在试验过程中出现了的冲压 失稳现象。过去一般采用人工肉眼判断的方法，这种方法的稳定和准确性都不理想，目前已 基本不用，而采用透光或压差控制。所谓透光控制即在板料的一面安装上光源在另一面光信号接收装置，在板料发生 破裂时，光透过板料的裂缝到达光信号接收装置，控制成形试验，这种方法控制稳定但这种 方式检测到的是板料的开裂，不是失稳。另外对于扩孔试验板料的失稳形式是边裂，光透法 无法检测。压差控制是利用板料失稳时抵抗变形力下降而使成形力下降，通过检测成形力下降而控制模拟成形试验。这种方法可以检测到板料发生失稳的准确时刻，但不是所有模拟 试验都是随着变形增大成形力一直在上升的，如极限拉深直径(LDR)试验和扩孔试验等。 对于这种模拟试验压差控制方法就不适用了。
发明内容
本发明所提供的一种在模拟成形试验中试样失稳的检测方法，本发明所依据的原 理是电磁感应及涡流的趋肤效应。
电磁感应原理检测板料失稳，当导电体靠近变化着的磁场或导体作切割磁力线运 动时，由电磁感应定律可知，导电体内必然会感生出呈涡状流动的电流，即所谓涡流。此涡 流是因一通以交变电流的检测线圈靠近导电体而生，则由电磁感应理论可知，与涡流伴生 的感应磁场会与原磁场叠加，结果使得检测线圈的复阻抗发生改变。由于导电体内感生涡 流的幅值、相位、流动形式以及其伴生磁场不可避免要受导电体的物理以及其制造工艺件 能的影响，因此通过监测检测线圈阻抗的变化即可非破坏地评价被检材料或工件的物理或 工艺性能及发现某些工艺性缺陷。同样在板料发生失稳的时候监测检测线圈阻抗也会发生 变化，从而控制试验。由于是薄板模拟成形试验，而且失稳首先在试样上表面发生，故此涡 流的集肤效应正适合于薄板模拟成形试验。根据以上原理，本发明提供一种在模拟成形试验中试样失稳的检测方法，该检测 方法具体如下(1)首先在普通成形试验机中接入高频振荡器和数据过滤器，将一组涡流探头放 置于板料表面上方，具体位置示意如图1，2所示；也可将涡流探头安装在板料表面下方，如 图3所示。高频振荡器与涡流探头的电源输入端相接，涡流探头的信号输出端接入数据过滤 器，数据过滤器信号输出接入成形试验机控制器，具体连接如图4所示。主要技术参数涡流探头数1-12个，涡流探头直径5-300mm，高频震荡器电流频率范围0Hz 300MHz，信号增益0 200dB，步长0. 5dB，信号相位旋转0 360°，步进1° ；(2)在完成上述部件的连接和安装后，安装好板料，启动试验机进行试验，凸模运 行，板料开始变形，当板料变形到一定程度，板料表面刚出现失稳，即将出现微裂纹时，涡流 探头的阻抗即刻发生变化，发出信号；信号经数据过滤器输入成形机控制器，控制成形机的 运行。使用该发明技术保证了板料模拟成形试验的准确性和稳定性同时扩展了试验范围。
图1本检测装置连接示意图；图2涡流探头位置正视图3涡流探头位置俯视图；图4涡流探头另一种布置正视图，图5实施例1试验后板料的变形失稳情况。。图中1-成形试验机凸模，2-涡流探头，3-板料，4-成形试验机压边装置，5-高频震荡器，6-数据过滤器，7-成形试验机控制器。
具体实施例方式实施例1 :NHB-30A多功能板料成型机进行成形极限图(FLD)试验，将准备好的试 样放置于压边圈上，试样厚度为1mm，材质为低碳钢，启动压边液压缸，压边装置将板料压紧。将6个直径为20mm的涡流探头放置于试验板料上，涡流探头激励线圈的输入端接 到一个高频震荡器上，涡流探头检测线圈输出端接到数据过滤器的输入端，最后数据过滤 器的输出端接入NHB-30A多功能板料成型机的控制器。由于是薄板成形试验，检测的仅为试样的上表面，调整检测频率为100MHz，信号增 益为80dB，信号相位120°。启动试验机进行试验，凸模运行，板料开始变形，当板料表面出现失稳一微裂纹， 涡流探头的阻抗即刻发生变化，发出信号，使成形机停机。试验后板料的变形失稳情况如图5所示。实施例2 :NHB-30A多功能板料成型机进行杯突(Erichsem)试验，将准备好的试样 放置压边圈上，试样厚度为0. 6mm，材质为低碳钢，启动压边液压缸，压边装置将板料压紧。将9个直径为IOmm的涡流探头放置于试验板料上表面，涡流探头激励线圈的输入 端接到一个高频震荡器上，涡流探头检测线圈输出端接到数据过滤器的输入端，最后数据 过滤器的输出端接入NHB-30A多功能板料成型机的控制器。由于是薄板成形试验，检测的仅为试样的上表面，调整检测频率为240MHz，增益为 40dB，信号相位60°。启动试验机进行试验，凸模运行，板料开始变形，当板料表面出现失稳一微裂纹， 涡流探头的阻抗即刻发生变化，发出信号，使成形机停机。实施例3 :NHB-30A多功能板料成型机进行极限拉深性能(LDR)试验，将准备好的 试样放置压边圈上，试样厚度为1. 2mm，材质为低碳钢，启动压边液压缸，压边装置将板料压紧。将2个直径为40mm的涡流探头放置于试验板料下表面，涡流探头激励线圈的输入 端接到一个高频震荡器上，涡流探头检测线圈输出端接到数据过滤器的输入端，最后数据 过滤器的输出端接入NHB-30A多功能板料成型机的控制器。由于是薄板成形试验，检测的仅为试样的下表面，调整检测频率为4MHz，增益为 160dB，信号相位200°。启动试验机进行试验，凸模运行，板料开始变形，当板料表面出现失稳一微裂纹， 涡流探头的阻抗即刻发生变化，发出信号，使成形机停机。
权利要求
一种在模拟成形试验中试样失稳的检测方法，其特征在于该检测方法具体如下(1)首先在普通成形试验机中接入高频振荡器和数据过滤器，将一组涡流探头放置于板料表面上方或板料表面下方，高频振荡器与涡流探头的电源输入端相接，涡流探头的信号输出端接入数据过滤器，数据过滤器信号输出接入成形试验机控制器，主要技术参数为涡流探头数1-12个，涡流探头直径5-300mm，高频震荡器电流频率范围OHz～300MHz，信号增益0～200dB，步长0.5dB，信号相位旋转0～360°，步进1°；(2)在完成上述部件的连接和安装后，安装好板料，启动试验机进行试验，凸模运行，板料开始变形，当板料变形到一定程度，板料表面刚出现失稳，即将出现微裂纹时，涡流探头的阻抗即刻发生变化，发出信号；信号经数据过滤器输入成形机控制器，控制成形机的运行。
全文摘要
本发明提供一种在模拟成形试验中试样失稳的检测方法，属于金属塑性加工成型技术领域。该检测方法首先在普通成形试验机上接上高频振荡器和数据过滤器，将一组涡流探头放置于板料上或下面，在完成上述部件的连接和安装后，启动试验机进行试验，凸模上行，板料开始变形，当板料表面出现失稳——微裂纹，探头的阻抗即刻发生变化，信号经数据过滤器输入成形机控制器，控制成形机的运行。使用该发明可以保证板料模拟成形试验的准确性和稳定性，同时扩展了试验范围。
文档编号G01N27/90GK101813664SQ20101013785
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者李胜袛, 钱健清 申请人:安徽工业大学