專利名稱：擠壓模具溫度場的測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種金屬擠壓處理技術領域的裝置，具體是一種擠壓模具溫度場的測試裝置。
背景技術：
在金屬擠壓過程中，模具溫度是一非常重要的工藝參數，特別是在溫、熱擠壓中。 模具溫度過高，易引起模具硬度下降、磨損加劇，縮短模具壽命；擠壓過程中模具溫差過大， 易產生較大的熱應力，增加模具熱疲勞失效的概率。此外，模具的受熱變形直接影響擠壓件精度，隨著對擠壓件精密化的要求，由溫度變化引起的模具熱變形是必須考慮的。因此，準確測量擠壓模具溫度場設有重要意義，通過溫度場的監測一方面可以為模具溫度控制提供參考，另一方面為模具受熱變形及熱應力計算提供實用數據。目前，在金屬擠壓過程中的溫度測試方面，實際中常用手持式紅外測溫儀檢查坯料加熱溫度，關于模具溫度還沒有現成的測試裝置；紅外熱像儀，是把紅外輻射分布通過光學-機械掃描方式的光電探測器二維紅外成像裝置，轉換成可見光圖像。紅外熱像儀可以顯示物體表面溫度場，只能測到可見模具表面的溫度場，在擠壓過程中模具不停地循環開合，模具溫度采集非常困難。經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN101487740，
公開日2009_07_22， 記載了一種“三CXD溫度場測量裝置及方法”，該技術包括光學鏡頭，用于光學成像，將待測物體的輻射聚焦在分光棱鏡組的入射面上；分光棱鏡組，將投射的輻射等分為三束不同方向的波段輻射，分別從三個出射面出射；三個CCD面陣傳感器，分別設置于分光棱鏡組的三個出射面處，對三路經過不同光譜透過率分布的濾光片的出射輻射進行成像，獲得三路光譜非相關的CCD圖像；數據采集分析單元，對三路CCD圖像數據進行采集，并利用多光譜測溫法進行溫度場計算。中國專利文獻號CN101144742，
公開日2008_03_19，記載了一種“金屬粉末激光成形過程中溫度場檢測方法及其系統裝置”，該技術采用雙波長紅外圖像比色測溫方法，通過將兩種波長的濾光片分時交替位于采集光路中，有步驟的連續采集來自于兩種波長的熔池的圖像，再對來自不同波長的兩幅紅外圖像進行灰度比色計算，根據比色值與溫度值的關系，求得圖像上各點的溫度值，用灰度值代表溫度值形成灰度圖像，再對所形成的灰度圖像進行圖像處理，進而求其形狀和溫度場變化趨勢。上述方法主要依靠CCD探頭采集信息并轉化成溫度場信息，與紅外測溫法相似， 只能采集到可見表面的溫度，難以用于模具溫度場的測試。進一步檢索發現，中國專利文獻號CN2583649，
公開日2003_10_29，記載了一種 “復合材料成型過程中的溫度場測試裝置”，該技術是由BH315-T01溫度場采集系統和溫度-時間-位置三維模擬、顯示系統組成；BH315-T01溫度場采集系統包括溫度傳感器K氟塑熱電偶和巡環檢測儀。溫度-時間-位置三維模擬、顯示系統包括界面顯示、自動保存、 溫度場模擬、時實溫度場可視化，可實時地顯示出在該環境下的溫度場變化情況，并提供數
4字顯示。測量時，將K氟塑熱電偶垂直放在復合材料預浸料片層的不同位置，測試的是復合材料的溫度，該裝置不能用于測試模具內部的溫度。綜上所述的，現階段急需一種用于測試模具溫度的裝置，特別針對于擠壓模具在金屬擠壓過程中的溫度場的監測。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種擠壓模具溫度場的測試裝置，能夠在金屬擠壓成形過程中實時監測并記錄擠壓模具的溫度分布及變化情況。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括包括雙層組合凹模、退料器、 若干臺階式熱電偶、數據采集單元和數據處理單元，其中雙層組合凹模和退料器分別固定設置于模座上，若干臺階式熱電偶分別固定設置于雙層組合凹模和退料器上的預留孔中并分別與數據采集單元相連，數據采集單元與數據處理單元相連并傳輸金屬擠壓過程中的溫度數據并獲得擠壓模具溫度場分布及變化情況；所述的雙層組合凹模包括凹模內圈及凹模外圈；所述的退料器包括相互固定連接上部和下部，其中退料器上部和退料器下部分別對稱設有8個不同深度的豎直盲孔及8個豎直通孔。所述的凹模內圈的兩側端面設有以圓心為對稱中心的9個軸向盲孔，凹模內圈的內部等角度均勻分布有12組且每組3個徑向盲孔。所述的徑向盲孔在高度方向上分布在待測材料的主要變形區內，即在凹模內圈高度的1/4至1/2區域內，以保證監測金屬擠壓變形過程中模具溫度的變化。所述的凹模外圈設有與凹模內圈的徑向盲孔相對應的通孔。所述的數據采集單元為具有多個數據采集通道的一塊通用數據采集卡或多塊并聯的通用數據采集卡。所述的數據處理單元通過數據處理程序對所采集數據進行實時處理。本發明通過以下方式實現具體測試1)利用N型熱電偶校準K型熱電偶，對K型熱電偶進行篩選，并進行相應的冷端補償，確保測試數據的一致性，減少系統誤差；2)將所述的特殊結構的雙層組合凹模和退料器，安裝在模座上；3)將熱電偶插入到雙層組合凹模、退料器上的預留孔中并固定，并與數據采集單元相連；4)在壓力機上實現金屬擠壓過程，并通過數據采集單元監測該過程中模具的溫度數據；5)數據采集單元將數據傳輸到計算機，通過數據處理程序存儲并分析，進而獲得擠壓模具溫度場分布及變化情況。本發明設有如下特點①該測試裝置，可安裝在通用的擠壓模架上，適應性好；② 采用通用的數據采集單元及標準熱電偶，測試裝置搭建方便；③數據采集單元與計算機連接，數據存儲與分析方便，便于實時的在線溫度監測；④整個技術方案實現成本低，可應用于冷、溫、熱擠壓模具，在實驗室與工業生產中易于推廣。


圖1為本發明結構示意圖。圖2是退料器上部結構示意圖。圖3是退料器下部結構示意圖。圖4是雙層組合凹模結構示意圖；圖中(a)為側視圖，(b)為俯視圖。圖5是實施例中測得模具預熱的溫度變化曲線。圖6是實施例中測得擠壓過程中模具溫度變化曲線。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1所示，為本實施例涉及的測試裝置示意圖，該裝置包括雙層組合凹模1、8 孔拼接式退料器2、若干臺階式熱電偶3、數據采集單元4和數據處理單元5，其中雙層組合凹模1和退料器2分別固定設置于通用模架的模座6上，若干臺階式熱電偶3分別固定設置于雙層組合凹模1和退料器2上的預留孔中并分別與數據采集單元4相連，數據采集單元4與數據處理單元5相連并傳輸金屬擠壓過程中的溫度數據并獲得擠壓模具溫度場分布及變化情況。如圖2和圖3所示，所述的退料器2包括相互固定連接上部和下部，其中圓柱體結構的退料器上部和退料器下部分別對稱設有8個不同深度的豎直盲孔12及8個豎直通孔13。所述的豎直盲孔12的內徑為Imm ；所述的不同深度是指8個豎直盲孔12的內底與退料器上部的上端面，即頂面的距離分別為lmm、2mm、4mm或8mm，每兩個豎直盲孔12深度相同且深度與距離軸心距離呈反比，如圖1所示。所述的豎直通孔13直徑2mm所述的退料器上部的下端面，即底面刻有用于布置熱電偶3的引線的十字槽。所述的熱電偶3為經過校準的臺階式K型熱電偶3。如圖4(a)和(b)所示，所述的雙層組合凹模1包括凹模內圈7及凹模外圈8，其中凹模內圈7的兩側端面設有以圓心為對稱中心的9個軸向盲孔9，軸向盲孔9的內徑為Imm且深度分別為1mm、2mm或10mm，且以循環周期性設置；凹模內圈7的內部等角度均勻分布有12組，每組3個，共36個徑向盲孔10，徑向盲孔10的孔底距離凹模內圈7的內壁分別為1mm、2mm、5mm或10mm，且以循環周期性設置。所述的徑向盲孔10的與內圈中心軸的夾角，即斜度為55° 75°，內徑為2mm。所述的徑向盲孔10，在高度方向上孔應分布在主要變形區內，即在凹模內圈高度的1/4至1/2區域內，以保證監測金屬擠壓變形過程中模具溫度的變化。所述的凹模外圈8設有與凹模內圈7的徑向盲孔10相對應的通孔11，通孔11的斜度與徑向盲孔10的斜度一致，通孔11的內徑為4mm。該裝置通過以下方式實現測試1、校準并篩選熱電偶3，利用N型熱電偶3校準K型熱電偶3并篩選。2、組裝退料器，將退料器上部與退料器下部通過銷釘連接裝配，把相應的熱電偶3 插入退料器的預留孔中并固定好。3、安裝并調試模具，將組裝后的退料器與特殊結構的雙層組合凹模1安裝到通用模架的模座6上，再把通用模架固定到3200kN四柱液壓機上，調試模具使其正常工作，如圖 4所示。4、根據需要，將熱電偶3插入雙層組合凹模1的預留孔中并固定，本次雙層組合凹模1的凹模內圈7內徑為Φ 35. 2mm，雙層組合凹模1預留孔的斜度為70°。5、連接并調試溫度數據采集流程，將所有熱電偶3連接到數據采集單元4，再把數據采集單元4與計算機相連，調試使其正常工作，采用冷端補償法減小溫度測試數據的系統誤差。6、預熱模具，采集模具溫度數據并實時監控，使模具平均溫度穩定在120°C左右。 本實施例中模具預熱溫度的變化曲線，如圖5所示。7、將事先加熱到850°C的直徑為35. 0mm、高徑比為1的55鋼坯料，放入模具中進行溫態反擠壓試驗，對擠壓模具溫度的進行實時監測。本實施例中獲得的金屬擠壓過程中模具溫度變化曲線，如圖6所示。
權利要求
1.一種擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征在于，包括雙層組合凹模、退料器、若干臺階式熱電偶、數據采集單元和數據處理單元，其中雙層組合凹模和退料器分別固定設置于模座上，若干臺階式熱電偶分別固定設置于雙層組合凹模和退料器上的預留孔中并分別與數據采集單元相連，數據采集單元與數據處理單元相連并傳輸金屬擠壓過程中的溫度數據并獲得擠壓模具溫度場分布及變化情況；所述的雙層組合凹模包括凹模內圈及凹模外圈；所述的退料器包括相互固定連接上部和下部，其中退料器上部和退料器下部分別對稱設有8個不同深度的豎直盲孔及8個豎直通孔。
2.根據權利要求1所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的豎直盲孔的內徑為Imm;所述的不同深度是指8個豎直盲孔的內底與退料器上部的上端面，即頂面的距離分別為lmm、2mm、4mm或8mm，每兩個豎直盲孔深度相同且深度與距離軸心距離呈反比； 所述的豎直通孔直徑2mm。
3.根據權利要求1所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的退料器上部的下端面，即底面刻有用于布置熱電偶的引線的十字槽。
4.根據權利要求1所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的凹模內圈的兩側端面設有以圓心為對稱中心的9個軸向盲孔，凹模內圈的內部等角度均勻分布有12組且每組3個徑向盲孔。
5.根據權利要求4所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的徑向盲孔在高度方向上分布在待測材料的主要變形區內，即在凹模內圈高度的1/4至1/2區域內，以保證監測金屬擠壓變形過程中模具溫度的變化。
6.根據權利要求4或5所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的軸向盲孔的內徑為Imm且深度分別為lmm、2mm或10mm，且以循環周期性設置；所述的徑向盲孔的孔底距離凹模內圈的內壁分別為1mm、2mm、5mm或10mm，且以循環周期性設置。
7.根據權利要求4或5或6所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的徑向盲孔的與內圈中心軸的夾角，即斜度為 75°，內徑為2mm。
8.根據權利要求1所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的凹模外圈設有與凹模內圈的徑向盲孔相對應的通孔，通孔的斜度與徑向盲孔的斜度一致，通孔的內徑為 4mm。
9.根據權利要求1所述的擠壓模具溫度場的測試裝置，其特征是，所述的數據采集單元為具有多個數據采集通道的一塊通用數據采集卡或多塊并聯的通用數據采集卡；所述的數據處理單元通過數據處理程序對所采集數據進行實時處理。
10.一種根據上述任一權利要求所述測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟1)利用N型熱電偶校準K型熱電偶，對K型熱電偶進行篩選，并進行相應的冷端補償；2)將所述的特殊結構的雙層組合凹模和退料器，安裝在模座上；3)將熱電偶插入到雙層組合凹模、退料器上的預留孔中并固定，并與數據采集單元相連；4)在壓力機上實現金屬擠壓過程，并通過數據采集單元監測該過程中模具的溫度數據；5)數據采集單元將數據傳輸到計算機，通過數據處理程序存儲并分析，進而獲得擠壓模具溫度場分布及變化情況。
全文摘要
一種金屬擠壓處理技術領域的擠壓模具溫度場的測試裝置，包括雙層組合凹模、退料器、若干臺階式熱電偶、數據采集單元和數據處理單元，雙層組合凹模和退料器分別固定設置于模座上，若干臺階式熱電偶分別固定設置于雙層組合凹模和退料器上的預留孔中并分別與數據采集單元相連，數據采集單元與數據處理單元相連并傳輸金屬擠壓過程中的溫度數據并獲得擠壓模具溫度場分布及變化情況；雙層組合凹模包括凹模內圈及凹模外圈；退料器包括相互固定連接上部和下部，其中圓柱體結構的退料器上部和退料器下部分別對稱設有8個不同深度的豎直盲孔及8個豎直通孔。本發明能夠在金屬擠壓成形過程中實時監測并記錄擠壓模具的溫度分布及變化情況。
文檔編號G01K7/02GK102538999SQ20121000819
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者胡成亮, 趙震 申請人:上海交通大學