[發明專利]推拉式多槽雙側箱熱應力預制微裂紋冷卻裝置

有效

• 申請號: 201210184218.8
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102706767A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張立軍;馬宏智
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及一種預制棒料V型槽尖端微裂紋的實驗裝置，屬于機械制造領域。?

二、背景技術

目前低應力精密下料方法均先采用車削方法預制棒料V型槽，由于車削磨損及其壽命問題，導致V型槽的根部圓角半徑不能太小，從而使V型槽尖端應力集中不可能太大，導致下料力仍很大，并且對具有較大圓角半徑的環狀V型槽加載后形成初始微裂紋所用時間占據了下料總時間的80％以上，進而下料效率低。因而提出了在下料前，首先對帶有環形V型槽的實驗棒料在其V型槽尖端預制微裂紋，以盡量縮短裂紋的萌生時間，提高下料效率。?

熱應力預制裂紋方法是利用材料的熱脹冷縮原理，通過在棒料的不同位置處制造溫度梯度而在棒料內產生熱應力，由于V型槽底部附近的三向應力作用，在塑性變形時V型槽底部附近將產生很大的熱拉應力，當該熱拉應力超過相對應溫度下材料的強度極限后，就會在V型槽底部附近彈塑性區的交界處產生微裂紋。在熱應力預制裂紋方法中，通過先將棒料整體加熱到高溫，然后用石棉墊保護棒料的V型槽部分，并對V型槽之間的棒料部分進行噴水快速冷卻，即分段同時冷卻。在冷卻過程中，由于棒料內部和表面、V型槽和水流直接作用的棒料表面都存在溫度差，這將導致強烈的熱應力效果，由于V型槽尖端的三向應力的作用，V型槽的底部附近的熱拉應力將會更大。當該熱拉應力超過相對應溫度下材料的強度極限后，就會在V型槽底部附近彈塑性區的交界處產生微裂紋。?

經過多次的熱應力預制裂紋實驗，發現現有的實驗裝置存在棒料V型槽處被保護程度差、棒料表面冷卻不均、棒料送入冷卻裝置困難等缺點。導致出現上述不足的主要原因是，在現有的冷卻裝置中，每個獨立的插片是一體的，由于既要保證棒料V型槽部分被石棉墊密實保護，又要確保使熱的棒料快速沿各個插片孔送入到位，這樣棒料送入冷卻裝置時就很困難，且只有一個進水口將冷卻水噴射在棒料的上表面，因此熱應力預制V型槽尖端裂紋效果不是很好，特別是對有些塑性金屬材料，效果更不明顯。?

綜上所述，本發明提出了一種新的推拉式多槽雙側箱熱應力預制微裂紋冷卻裝置，并完成了其機械結構部件的設計開發。?

三、發明內容

為了實現棒料的快速有效冷卻，本發明設計了一種熱應力預制裂紋冷卻裝置。該裝置操作簡單、效率高、可靠性。其主要部件包括上端蓋、固定側箱、帶有推拉手柄的活動側箱、插片、石棉墊、進水管支撐、隔板以及水槽等。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：采用帶有推拉手柄的多槽式可活動側箱，針對不同直徑的實驗棒料，利用不同幾何尺寸的兩半可配插片來有效保護棒料V型槽部分，同時棒料可迅速送入冷卻裝置并能準確地對準V型槽，進而實現棒料的充分激冷。采用在棒料圓周上及其軸向上4個均布位置處分別設置多排進水口，使不被石棉墊保護的長棒料環形表面在較短的時間內冷卻均勻。為了對具有不同V型槽間距的棒料進行分段強制快速冷卻，采用插片的形式來調節間距，即在冷卻體的左右內壁上加工出相隔一定距離的多組插槽。插片由圓形夾緊板、矩形插板、石棉墊等連接組成。冷卻時根據棒料上V型槽的位置調整插片的位置，以達到不被石棉墊保護的長棒料環形表面的最佳冷卻效果。插片分成兩部分，其中一半固定，一半隨活動側箱運動。棒料送入冷卻裝置后，確認各個V型槽與相應石棉墊對準后，將活動側箱合上，從進水口進入一定壓力和流量的冷水對棒料表面進行噴水冷卻。若棒料直徑改變，可以替換不同幾何尺寸的插片。進水處設有與進水管相連的進水管支撐裝置，四個出水口流出的水最終進入水槽。?

本發明的有益效果是，棒料可以快速準確地送入冷卻裝置，V型槽可以有效的被保護，四個不同方向對棒料表面噴水，實現充分水冷，且棒料V型槽間距可調，操作簡單。?

四、附圖說明

圖1是本發明的內部結構示意圖。?

圖2是整體結構示意圖。?

圖3是插片示意圖。?

下面結合附圖和實例對本發明進一步說明。?

五、具體實施方式

在圖1中，一定幾何尺寸的棒料(1)放入該冷卻裝置后，此時棒料V型槽所在位置恰好與相應插片(11)對齊，之后合上活動側箱(2)，冷卻水從四個不同方向進入冷卻裝置并對棒料表面進行快速噴射。上端蓋(10)底部、活動側箱(2)內側、固定側箱(8)內側、水槽(3)上都設置有類似隔板(6)結構的對應隔板。隔板上鉆螺紋孔(5)。活動側箱和固定側箱的隔板上均有插槽(9)。活動側箱上還設有推拉手柄。水槽下端設出水口(4)。?