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锥形锻造润滑效果检测装置及方法
【专利摘要】一种塑性成形【技术领域】的锥形锻造润滑效果检测装置及方法，包括：用于连接材料试验机的上模固定板、固定于上模固定板下方的锥形上模、与锥形上模相对应的平面下模、两个定位圈以及经过待测润滑处理的试样，其中：一个定位圈与上模固定板的上表面间隙配合，另一个定位圈与锥形上模的上表面间隙配合，锥形上模的底部中间设有锥形型腔，该锥形型腔的上方设有通孔，试样位于锥形型腔的下方，平面下模的上方。本发明检测装置非常简单，安装调试方便，行程控制准确，制造方便且成本低廉，测试过程稳定性强。本发明通过测量变形后试样上锥形部分的高度，直接评估润滑效果；同时，利用材料试验机自带的力数据采集系统获得锻造成形力，辅助润滑效果的评价。
【专利说明】锥形锻造润滑效果检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种塑性成形【技术领域】的装置，具体是一种锥形锻造润滑效果检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]良好的润滑状态，是保证金属锻造成形工艺的顺利实施与锻件表面质量良好的重要工艺条件，同时有利于提高锻造模具的使用寿命。目前，工业界广泛使用的润滑剂或润滑方法，在环境友好性方面做得不够，部分企业正在努力尝试使用环保型润滑剂及润滑方法，这就需要合适的关于润滑性能评估方面的仪器、装置和方法。
[0003]标准的摩擦磨损试验机，如销盘式或四球摩擦磨损试验机等，通过测得的摩擦系数等指标对润滑性能进行评价，但此类摩擦磨损试验机成本较大，设备较为笨重。目前已有一些简化结构的润滑油综合性能评价试验装置，直接观测油温与磨痕大小得出两油品的相对级差，评价结果比较直观。但是，此类以摩擦副之间相对滑动或滚动的方式进行的摩擦磨损试验，不太适用于锻造润滑效果的评估，因为锻造过程中总会发生塑性变形并形成大量新生表面。
[0004]圆环镦粗测试法，于60年代提出，是一种测定塑性成形摩擦系数的方法，可以用来评价塑性成形润滑的效果，但是该方法需要进行一系列的圆环镦粗测试并结合标定曲线来确定不同润滑条件下的摩擦系数。然而，圆环镦粗过程的自身变形程度相对较小，所以在某些条件下不能识别锻造润滑效果。
[0005]锥形锻造变形过程同时融合了挤压变形与镦粗变形两种锻造过程中经常发生的塑性变形模式，具备典型的锻造工艺特征。经过现有文献的检索，Isogawa等人在论文“Proposal of an evaluating method on lubrication，， (CIRP Annals-ManufacturingTechnology, 1982,41(1):263-266.)(一种润滑的评价方法)中提出锥形锻造测试方法，在上模平面上设计了一组同心浅槽用于定位圆柱形试样，并在一套较为复杂的锥形锻造模具中放置了两个压力传感器，虽然可以采集锻造成形力数据，但是使模具结构更为复杂，增加整套测试系统的制造难度与实施成本。
[0006]锥形锻造测试方法应用较多，但每套装置均有各自的设计参数，且其模具装置需要与压力机配合，这使得实际测试的压下行程很难精确控制，尤其在使用液压机的条件下；然而不一致的行程，必然会影响最终评价结果，特别是对于两种润滑效果差异不大的情况。

【发明内容】

[0007]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种锥形锻造润滑效果检测装置及方法，采用对润滑较为敏感的锥形锻造模具参数，设计了一套可直接配合材料试验机的简易装置，利用材料试验机的控制系统控制锥形锻造模具精确平稳下行，通过定位圈与带倒角试样进行试样自动定位，使试样发生挤压与镦粗复合变形，通过测量变形后试样上锥形部分的高度，直接评估润滑效果；同时，利用材料试验机自带的力数据采集系统获得锻造成形力，辅助润滑效果的评价；整个检测装置非常简单，安装调试方便，行程控制准确，制造方便且成本低廉，测试过程稳定性强。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]本发明涉及一种锥形锻造滑润检测装置，包括:用于连接材料试验机的上模固定板、固定于上模固定板下方的锥形上模、与锥形上模相对应的平面下模以及两个定位圈，其中:一个定位圈与上模固定板的上表面间隙配合，另一个定位圈与锥形上模的上表面间隙配合，锥形上模的底部中间设有锥形型腔，该锥形型腔的上方设有通孔，该通孔的高度hi
与锥形型腔的高度h2满足
【权利要求】
1.一种锥形锻造滑润检测装置，其特征在于，包括:用于连接材料试验机的上模固定板、固定于上模固定板下方的锥形上模、与锥形上模相对应的平面下模以及两个定位圈，其中:一个定位圈与上模固定板的上表面间隙配合，另一个定位圈与锥形上模的上表面间隙配合； 所述的锥形上模的底部中间设有锥形型腔，所述的锥形型腔及平面下模之间设有经过润滑的待测试样； 所述的锥形型腔的上方设有通孔；所述的通孔的高度hi与锥形型腔的高度h2满足:
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的通孔的直径d与待测试样的直径DO满足:
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的锥形型腔的上锥角a为9。，下锥角^为15°，过渡半径r与待测试样直径DO满足
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征是，所述的锥形上模的下表面和锥形型腔的内表面的表面粗糙度值Ra ^ 0.20 u m。
5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征是，所述的平面下模的表面粗糙度值Ra ^ 0.20 u m。
6.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征是，所述的待测试样为圆柱形状，其直径和高度之比为0.8。
7.一种应用上述任一项所述的装置测试润滑效果的方法，其特征在于，将经过不同待测的润滑方案润滑处理的高度和直径之比满足的圆柱形待测试样设于所述锥形锻造滑润检测装置中，启动锥形上模下压，其压下行程至待测试样高度的60%~75%，然后测量变形后待测试样形成的锥形部分的高度，比较采集到的变形待测试样的锥形部分的高度H和测试过程中的压力数据，锥形部分的高度H值越大，锻造成形的压力峰值越小，则润滑效果越好。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的待测试样的端面设有30°倒角。
【文档编号】G01N33/30GK103776989SQ201410056769
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】胡成亮, 赵震 申请人:上海交通大学