薄板冲压成形中的模具拉毛损伤定量测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种模具寿命定量检测分析方法，特别是涉及一种模具拉毛损伤定量 测试方法，应用于板材冲压成形技术领域。
【背景技术】
[0002] 汽车用高强度钢在冲压成形的过程中需要较高的成形力，导致了钢板在冲压中易 与模具黏着，形成黏结瘤而产生拉毛缺陷，从而使模具的修模成本提高。但拉毛是个逐渐的 过程，仅靠定性的表面凸起判定不利于工程上快速检定拉毛程度，需要提出拉毛损伤定量 判断标准及相应测试方法。
[0003] 目前，在国内外所报道的可用来评价模具磨损的量化指标主要有以下几种。澳大 利亚的D.M.Fabijanic等人用粗糙度（Ra、Rt)来表征模具表面的磨损程度，R值越大磨损 越严重。荷兰的V.F.Sajewski研究了模具表面单位尺寸内的峰值数PPI和磨损性能之 间的关系，PPI越大磨损会越严重，其原理和用粗糙度作为参数一样，单位尺寸的峰值数越 多，认为拉毛越严重。瑞典的B.Podgornik用产生磨损的临界接触压力和接触面间的摩擦 系数评价抗磨损性能，临界接触压力越大、摩擦系数越小，抗磨损性能越好。另外，还有一些 比较典型的参数如磨损面积相对比值、模具重量变化、拉伸过程中的声波以及摩擦系数也 被用来评估模具的抗磨损性能。
[0004] 如上所述中报道的评价参数从外观性貌、力学性能、重量变化以及声学特征等不 同的角度来描述了板料拉毛，对评价拉毛缺陷有一定的借鉴意义。同时也应该认识到，拉毛 缺陷虽然起源于模具磨损，但终究不能和模具磨损完全划等号，它主要表现为划伤，是模具 磨损的一种特殊表现形式，如果单纯运用传统的测试方法来评价拉毛行为，必然会有许多 局限性，所以需要根据对拉毛缺陷的几何特征描述，寻找合适的评价参数。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种 薄板冲压成形中的模具拉毛损伤定量测试方法，基于耦合变形的摩擦试验对钢板成形时的 拉毛损伤行为及机理进行了研究，提出了一种定量评价拉毛损伤的判据，并确定了拉毛损 伤萌生的阀值，最后通过板材表面形貌的动态演变观测及分析对拉毛损伤的萌生进行了验 证。本发明克服了现有对拉毛损伤评价方式的缺陷，直观的评估了板材成形中拉毛损伤的 萌生，以期指导实际冲压成形过程中高强度钢板拉毛损伤的定量识别与抑制，从而可以降 低修模成本。
[0006] 为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思： 1.评价拉毛参数的确定 拉毛缺陷虽然起源于模具磨损，但终究不能和模具磨损完全划等号，它主要表现为划 伤，是模具磨损的一种特殊表现形式，需要根据对拉毛缺陷几何特征描述，寻找合适的评价 参数。
[0007] 拉毛缺陷从外观上讲就是成形件表面划伤或划痕，可以从这个角度入手寻找适合 评价冲压中钢板的表面拉毛缺陷。表面粗糙度是表示零件表面的微观几何形状，是表示零 件表面微小不平程度的参数。
[0008] 表面的损伤程度，因此选择粗糙度参数对板料表面损伤进行定量评价。各表面粗 糙度的物理意义如下： (1) .轮廓算数平均偏差Ra 取样长度L内被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的算数平均值，即
【主权项】
1. 一种薄板冲压成形中的模具拉毛损伤定量测试方法，其特征在于：模拟实际冲压过 程中模具压头的圆角部位和金属板材的摩擦条件，以一大批量的金属板材作为试验中的对 偶材料试样试验对象，试验过程模具压头固定不换，金属板材依次替换，以保证模具压头表 面与各金属板材表面一直处于初次摩擦的状态或初次往复摩擦状态，实验中实时测量模具 压头和金属板材接触的摩擦力和正压力，并分别计算平均摩擦系数，同时实验中还测量模 具压头和金属板材表面接触部位的粗糙度变化量△Ry，此外实验中还拍摄测量模具压头 和金属板材表面接触部位的显微照片，以批量试验中测量到的一系列平均摩擦系数和粗糙 度变化量△Ry作为数据基础，同时结合对批量显微照片的观察模具压头和金属板材的表 面接触部位形貌，在模具压头和金属板材在滑动一段距离后，当粗糙度变化量△Ry和平均 摩擦系数都会有一个明显的跳跃性增长时，并且通过对显微照片的观察发现模具压头表面 形成了块状的黏结瘤，通过对显微照片的还观察发现滑动过程中在金属板材表面造成了清 晰的划痕或沟槽，则确定达到拉毛萌生临界状态，产生拉毛损伤，此时对应的粗糙度变化量 A Ry和平均摩擦系数则达到拉毛萌生的定量评价标准阀值。
【专利摘要】本发明公开了一种薄板冲压成形中的模具拉毛损伤定量测试方法，基于耦合变形的摩擦试验对钢板成形时的拉毛损伤行为及机理进行了研究，提出了一种定量评价拉毛损伤的判据，并确定了拉毛损伤萌生的阀值，最后通过板材表面形貌的动态演变观测及分析对拉毛损伤的萌生进行了验证。本发明克服了现有对拉毛损伤评价方式的缺陷，直观的评估了板材成形中拉毛损伤的萌生，以期指导实际冲压成形过程中高强度钢板拉毛损伤的定量识别与抑制，从而可以降低修模成本。
【IPC分类】G01N3-56
【公开号】CN104614264
【申请号】CN201410827373
【发明人】王武荣, 韦习成, 王凯, 郑先坤, 赵玉璋
【申请人】上海大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月26日