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专利名称：钢板锌层粘附性试验装置及其方法
技术领域：
本发明涉及到一种钢板锌层粘附性试验装置及其方法，具体地说，是涉及一种模拟冲压状态下测定锌层粘附性的拉延筋间隙控制的试验装置及其方法。
背景技术：
随着汽车工业的快速发展，镀锌钢板在产量、品种和质量方面都有了长足进步，应用范围不断扩大，在发达国家，汽车用镀锌钢板约达薄钢板用量的三分之二，目前我国引进的奥迪、别克、富康等轿车也分别要求采用相当数量的镀锌钢板。
汽车用镀锌钢板成形性包括两个方面，一是镀锌钢板(基板)适应各种成形加工过程的能力，主要通过基本成形性能和模拟成形指标考核。二是镀锌钢板锌层适应各种成形加工的能力，主要通过各种锌层粘附性试验评估。
锌层和基板的结合附着性和表面抗摩擦性，该二项指标统称粘附性，是考核镀锌钢板成形性的一个重要指标。在成形时如粘附性差，脆质锌层会产生粉状脱落(粉化)的现象，软质锌层会粘附在模具表面呈小片脱落(鳞片状)的现象，这样，一方面降低了冲压件的耐腐蚀性，另一方面，脱落锌层聚集，重新粘附在冲压件表面或模具表面，使冲压件合格率降低。由于镀锌钢板锌层粘附性将直接影响其成形性能，因此检验镀锌钢板锌层粘附性具有重要意义。
工业上传统的评价镀锌钢锌层板粘附性的试验有折叠试验、球冲击试验和弯曲试验等，但是上述试验只模拟了特殊的折叠、冲击和弯曲工艺过程的锌层粘附性，而不能反映镀锌钢板在冲压过程中的成形和摩擦对锌层粘附性的综合影响。
国外工业发达国家，在车型开发阶段，对将采用的镀锌钢板进行严格的资格认证，其中之一是锌层粘附性，比如，美国通用汽车公司根据长期生产经验，开发了能模拟镀锌钢板冲压过程的试验设备和相应的评定锌层粘附性试验标准(GM9052P)。
国内镀锌钢板在汽车上应用起步较晚，一般采用传统的模拟试验对镀锌钢板进行锌层粘附性的测定，近年来，也有厂家在研究新颖的模拟试验设备和方法，以使锌层粘附性测定更接近实际，如“V”形模弯试验等。
尽管国内外有很多评价镀锌钢板锌层粘附性的试验方法，但均有其局限性，如折叠试验、球冲击试验和弯曲试验、“V”形模弯试验等，只能模拟特殊的折叠、冲击和弯曲工艺过程的锌层粘附性，通用的GM9052P没有考虑板厚对固定模具的影响及试验过程人为影响等等。

发明内容
本发明提出了一种钢板锌层粘附性试验装置及其方法，其试验过程能避免人为干预，其试验结果能反应镀锌钢板在冲压过程中成形和摩擦对锌层粘附性综合影响。
为达到上述目的，本发明提供的一种钢板锌层粘附性试验装置，其包含上、下模具和底座；所述的上模具包含压料面和拉延筋条形压头，该压料面和拉延筋条形压头采用镶嵌设置，当拉延筋条形压头产生磨损，或者需要增减拉延筋条形压头高度，又或者拉延筋条形压头需要更换形状时，方便拆卸掉换；该压料面的侧面呈圆弧倒角状，以避免由于钢板锌层试样的不平滑而产生的锌层刮落；所述的下模具包含左右两块模具，其可根据钢板锌层试样的不同板厚，对应于上模具的拉延筋条形压头的圆弧半径，进行拉延筋间隙调整；该左右两块模具的侧面呈圆弧倒角状，以避免由于钢板锌层试样的不平滑而产生的锌层刮落；所述的底座呈“山”字型，中间凸出的中心档板的中心和上模具的拉延筋条形压头的中心对齐，左右两边下凹的部分放置所述的下模具的左右两块模具；所述的底座的左右两侧各设置有两个下模具固定螺栓，对下模具进行固定；所述的底座还包含侧面档板，其分别设置在底座的前后两侧，该侧面档板比下模具高出一定的距离，使上模具在试验中，压住侧面档板，而不和下模具相接触，使上、下模具之间始终保持一定的距离(即为侧面档板高出下模具的距离)，这样可使上下模具的压面料根据钢板锌层试样的板厚进行间隙调整。
进一步，在底座中心档板和左右下模具之间，在侧面档板和底座之间设置垫片。
本发明提供的钢板锌层粘附性试验装置，使上、下模之间留有一定的试验钢板锌层试样需要的轴向和横向空间位置；同时上模具的拉延筋条形压头可更换，能降低消耗，扩大试验种类；模拟汽车厂实际模具的拉延筋，使试验更接近实际；下模具可根据试样板厚进行拉延筋间隙调整，使不同厚度试验结果具有可比性；上、下模具压料面有档板进行间隙控制，避免压力控制引起的有效试验面积不均。
本发明提供的钢板锌层粘附性试验方法，包含以下步骤1、准备过程①用毛刺机去掉钢板锌层试样边缘的毛刺；②用沾有乙醇的清洁布擦钢板锌层试样；③将钢板锌层试样置于内盛乙醇的超声波箱清洗，进行脱脂；④使用电子天平对钢板锌层试样进行多次称重，并记录；⑤采用浸没方式对钢板锌层试样长度的有效试验面积处涂油；⑥在凉干试样架上，将钢板锌层试样垂直放置，使其沥干；⑦用乙醇清洁拉延筋模具；⑧根据钢板锌层试样厚度，将中心垫片，下垫片置于拉延筋模具，并固定。
2、试验操作过程①将钢板锌层试样置于上、下模具中间，对上模具施加一定的正压力，使上模具和下模具闭合；②使试样形成与拉延筋条形压头具有相同半径的圆弧状，完成一次拉延；③松开上、下模具，取出试样，观察试样表面；④重复试验准备过程中②以后的步骤，即对该钢板锌层试样重新选取有效试验面积，并对其施加压力，使试样形成与拉延筋条形压头具有相同半径的圆弧状，再完成一次拉延；⑤松开模具，取出试样，观察试样表面；⑥重复试验准备中②到④的步骤。
3、试验结果处理①采用失重法分析将进行了两次拉延的钢板锌层试样按试验准备中的方法进行试样清洁；使用电子天平对试验后的钢板锌层试样进行三次称重，并记录；通过试验前后试样重量，计算试样失重值。
②采用形貌观察法分析对进行了两次拉延的钢板锌层试样，用透明胶带贴紧试验处；用试验处的透明胶带贴于白纸，以记录该处形貌，以便比较使用；也可用相机对试验区进行形貌记录，与试验前钢板锌层试样进行比较。
如果试验后钢板锌层试样的脱锌量较多，则说明其钢板锌层粘附性比较差，如果试验后钢板锌层试样的脱锌量较少，则说明其钢板锌层粘附性比较好。
本发明提供的钢板锌层粘附性试验方法，试验结果精度高、重复性好，更接近实冲状态，其真实性、可比性有了可靠的保证。尤其适合于对汽车用镀锌薄钢板锌层粘附性的测试。
本发明专利提供的钢板锌层粘附性试验装置及其方法有别于传统锌层粘附性评价方法，反映了汽车厂镀锌钢板在冲压过程中成形、摩擦对镀锌钢板锌层粘附性的综合影响，满足了科研，用户技术支持的需要，填补了国内外空白。


图1为本发明中钢板锌层粘附性试验装置的正面结构示意图；图2为本发明中钢板锌层粘附性试验装置的侧面结构示意图；图3为本发明中试验后的钢板锌层试样的示意图。
具体实施例方式
以下根据图1和图2，说明本发明的最佳实施方式。
如图1所示，为本发明中钢板锌层粘附性试验装置的正面结构示意图，如图2所示，为发明中钢板锌层粘附性试验装置的侧面结构示意图，其包含上模具101，下模具102和底座103；所述的上模具101包含压料面1011和拉延筋条形压头1012，该压料面和1011拉延筋条形压头1012采用镶嵌设置，当拉延筋条形压头1012产生磨损，或者需要增减拉延筋条形压头1012高度，又或者拉延筋条形压头1012需要更换形状时，方便拆卸掉换；该拉延筋条形压头1012分别设置有圆弧半径为1.6mm和3.0mm两种；该压料面1011的侧面呈圆弧倒角状，以避免由于钢板锌层试样2的不平滑而产生的锌层刮落(未在图中示出)；
所述的下模具102包含左右两块模具1021和1022，其可根据钢板锌层试样的不同板厚，对应于上模具101的拉延筋条形压头1012的圆弧半径，进行拉延筋间隙调整；该左右两块模具1021和1022的侧面呈圆弧倒角状，以避免由于钢板锌层试样2的不平滑而产生的锌层刮落；所述的底座103呈“山”字型，中间凸出的中心档板1031的中心和上模具101的拉延筋条形压头1012的中心对齐，该中心档板左右两侧均比上模具的拉延筋条形压头的直径多出0.1mm；使下模具和中心档板闭合时，拉延筋处的间隙比上模具的拉延筋条形压头直径大0.2mm，与实际相仿；左右两边下凹的部分放置所述的下模具的左右两块模具1021和1022；所述的底座103的左右两侧各设置有两个下模具固定螺栓1032，对下模具102进行固定；所述的底座103还包含侧面档板1033，其分别设置在底座103的前后两侧，该侧面档板1033比下模具102高出0.1mm，使上模具101在试验中，压住侧面档板1033，而不和下模具102相接触，使上、下模具101和102之间始终保持0.1mm，这样可使上下模具的压面料根据钢板锌层试样2的板厚进行间隙调整。
进一步，在底座103的中心档板1031和左右下模具1021，1022之间，在侧面档板1033和底座103之间设置垫片1034。
本发明提供的钢板锌层粘附性试验装置，使上、下模具101，102之间留有一定的试验钢板锌层试样需要的轴向和横向空间位置；同时上模具101的拉延筋条形压头1012可更换，能降低消耗，扩大试验种类；模拟汽车厂实际模具的拉延筋，使试验更接近实际；下模具102可根据试样板厚进行拉延筋间隙调整，使不同厚度试验结果具有可比性；上、下模具的压料面有档板进行间隙控制，避免压力控制引起的有效试验面积不均。
本发明提供的钢板锌层粘附性试验方法，包含以下步骤1、准备过程①用毛刺机去掉钢板锌层试样边缘的毛刺；②用沾有乙醇的清洁布擦钢板锌层试样；③将钢板锌层试样置于内盛乙醇的超声波箱清洗5分钟，进行脱脂；④使用电子天平对钢板锌层试样进行多次称重，并记录；⑤采用浸没方式对钢板锌层试样长度的有效试验面积处涂油(大约为钢板锌层试样的1/2)；⑥在凉干试样架上，将钢板锌层试样垂直放置2小时以上，使其沥干；⑦用乙醇清洁拉延筋模具；⑧根据钢板锌层试样厚度，将中心垫片，下垫片置于拉延筋模具，并固定。
2、试验操作过程①将钢板锌层试样置于上、下模具中间，对上模具施加10kN的正压力，使上模具和下模具闭合；②形成与拉延筋条形压头具有相同半径的圆弧状，完成一次拉延；③松开上、下模具，取出试样，观察试样表面A(请参见图3)；④重复试验准备过程中②以后的步骤，即对该钢板锌层试样重新选取有效试验面积，并对其施加压力，形成与拉延筋条形压头具有相同半径的圆弧状，再完成一次拉延；⑤松开模具，取出试样，观察试样表面B(请参见图3)；⑥重复试验准备中②到④的步骤。
3、试验结果处理①采用失重法分析将进行了两次拉延的钢板锌层试样按试验准备中的方法进行试样清洁；使用电子天平对试验后的钢板锌层试样进行三次称重，并记录；通过试验前后试样重量，计算试样失重值。
②采用形貌观察法分析对进行了两次拉延的钢板锌层试样，用透明胶带贴紧试验处；用试验处的透明胶带贴于白纸，以记录该处形貌，以便比较使用；也可用相机对试验区进行形貌记录，与试验前钢板锌层试样进行比较。
如果试验后钢板锌层试样的脱锌量较多，则说明其钢板锌层粘附性比较差，如果试验后钢板锌层试样的脱锌量较少，则说明其钢板锌层粘附性比较好。
本发明提供的钢板锌层粘附性试验方法，试验结果精度高、重复性好，更接近实冲状态，其真实性、可比性有了可靠的保证。尤其适合于对汽车用镀锌薄钢板锌层粘附性的测试。
本发明专利提供的钢板锌层粘附性试验装置及其方法有别于传统锌层粘附性评价方法，反映了汽车厂镀锌钢板在冲压过程中成形、摩擦对镀锌钢板锌层粘附性的综合影响，满足了科研，用户技术支持的需要，填补了国内外空白。
权利要求
1.一种钢板锌层粘附性试验装置，其包含上、下模具和底座，特征在于，所述的上模具包含压料面和拉延筋条形压头，该压料面和拉延筋条形压头采用镶嵌设置；所述的下模具包含左右两块模具；所述的底座呈“山”字型，其中间凸出的中心档板的中心和上模具的拉延筋条形压头的中心对齐，左右两边下凹的部分放置所述的下模具的左右两块模具。
2.如权利要求1所述的钢板锌层粘附性试验装置，其特征在于，所述的上模具的压料面，以及下模具中的左右两块模具的侧面均呈圆弧倒角状。
3.如权利要求1或2所述的钢板锌层粘附性试验装置，其特征在于，所述的底座的左右两侧各设置有下模具固定螺栓。
4.如权利要求3所述的钢板锌层粘附性试验装置，其特征在于，所述的中心档板左右两侧均比上模具的拉延筋条形压头的直径多出0.1mm。
5.如权利要求1所述的钢板锌层粘附性试验装置，其特征在于，所述的底座还包含侧面档板，其分别设置在底座的前后两侧，该侧面档板比下模具高出0.1mm。
6.如权利要求1所述的钢板锌层粘附性试验装置，其特征在于，在底座中心档板和左右模具之间，在侧面档板和底座之间设置有垫片。
7.一种利用权利要求1所述的钢板锌层粘附性试验装置进行钢板锌层粘附性试验的方法，其包含以下步骤A.准备过程去掉钢板锌层试样边缘的毛刺；擦拭钢板锌层试样；对钢板锌层试样进行脱脂；使用电子天平对钢板锌层试样进行多次称重，并记录；对钢板锌层试样长度的有效试验面积处涂油；沥干钢板锌层试样；清洁拉延筋模具；根据钢板锌层试样厚度，将中心垫片，下垫片置于拉延筋模具，并固定；B.试验操作过程将钢板锌层试样置于上、下模具中间，对上模具施加一定的正压力，使上模具和下模具闭合，使试样形成与拉延筋条形压头具有相同半径的圆弧状，完成一次拉延；松开上、下模具，取出试样；重复试验准备过程中清洁钢板锌层试样以后的步骤，即对该钢板锌层试样重新选取有效试验面积，并对其施加压力，使试样再形成与拉延筋条形压头具有相同半径的圆弧状，再完成一次拉延；松开模具，取出试样；C.采用失重法分析将进行了两次拉延的钢板锌层试样进行试样清洁；使用电子天平对试验后的钢板锌层试样进行三次称重，并记录；通过试验前后试样重量，计算试样失重值，测得钢板锌层的粘附性；D.采用形貌观察法分析对进行了两次拉延的钢板锌层试样，与试验前钢板锌层试样进行比较，测得钢板锌层的粘附性。
8.如权利要求7所述的钢板锌层粘附性试验的方法，其特征在于，步骤D中，采用形貌观察法分析是指用透明胶带贴紧进行了两次拉延的钢板锌层试样的试验处；用试验处的透明胶带贴于白纸，记录该处形貌；或使用相机对试验区进行形貌记录。
全文摘要
一种钢板锌层粘附性试验装置及其方法，该装置包含上、下模具和底座；该上模具包含压料面和拉延筋条形压头，该下模具包含左右两块模具，该底座呈“山”字型，其中心挡板的中心和上模具的拉延筋条形压头的中心对齐，左右两边下凹处放置下模具的左右两块模具。该方法包含以下步骤准备过程，包括对钢板锌层试样清洗、称重，将试样放置在装置中，对其进行两次拉延，并对两次的试样表面进行失重法分析或者形貌观察法分析，得到该钢板锌层试样的粘附性。其试验结果精度高、重复性好，更接近实冲状态，其真实性、可比性有了可靠的保证。
文档编号G01N5/04GK1755350SQ20041006687
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者俞宁峰 申请人:宝山钢铁股份有限公司