[發明專利]基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置

有效

• 申請號: 201310245776.5
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103335907A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 戴蘭宏;蔡松林;汪海英;郇勇;葉貴根
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術領域

本發明涉及超細晶材料的制備實驗裝置，特別涉及基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置。

背景技術

材料在嚴重塑性變形條件下，材料內部晶粒能夠得到細化，甚至可以產生超細晶粒或者納米晶粒；這種超細晶粒或者納米晶粒材料具有許多優異的力學性能，如：高強度、高斷裂韌性和提高塑性等。塑性變形程度直接影響著材料晶粒細化程度，進而影響材料的力學性能。為了得到應用于不同工況下的具有不同力學性能的材料，就要求弄清塑性變形程度是如何影響材料微觀組織結構的，進而弄清如何影響材料力學性能的。目前，關于塑性變形程度在材料的微結構演化中扮演的角色還不清楚，這嚴重制約了超細晶粒或者納米晶粒材料的發展。為了更好地理解塑性變形程度在超細晶粒或者納米晶粒材料生產中的作用，急需發展有效的實驗手段來研究材料在不同塑性變形程度下的微結構演化規律。

傳統的嚴重塑性變形方法有等通道擠壓、高壓扭轉、累積軋合和往復擠壓。這些嚴重塑性變形方法需要多次塑性變形過程才能在材料內部產生大的塑性變形；對于一些高強度和高硬度的材料，不能利用這些傳統的嚴重塑性變形方法在室溫下使材料產生嚴重塑性變形。自由切削作為一種產生嚴重塑性變形的方法，能夠在一次變形過程中使材料產生嚴重塑性變形。但是，自由切削無法有效地實現對切削過程中的塑性變形程度的控制；同時，高應變率下的切削過程中產生的溫度升高會再次導致晶粒細化后的材料中的晶粒長大。因此，需要研制新的實驗裝置來研究低應變率下不同塑性變形程度與材料微結構演化之間的關系。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的是提出一種基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置，以實現在低應變率前提下，進行不同塑性變形程度的約束切削實驗，為研究不同塑性變形程度與材料微結構演化之間的關系創造條件。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置，其特征在于：其包括切削支座、切削滑軌、切削刀具和切削試樣約束件，所述切削支座的中心開設有切削作業空間，且其橫縱兩個方向上分別開設有通向切削作業空間的橫向安裝孔和縱向安裝孔，所述切削滑軌可滑動地安裝在縱向安裝孔內，其一端伸入切削作業空間內，且在該端安裝切削試樣，另一端置于切削支座外，以用于傳遞材料試驗機的加載力，所述切削刀具直接或間接地安裝在橫向安裝孔內，其刀頭伸入切削作業空間內，并置于切削試樣前端的切削路徑上，所述切削試樣約束件直接或間接地設置在切削支座上，并緊貼切削試樣前部的側面，以防止切削試樣在切削過程中因受力變形而偏離切削路徑。

優選地，上述基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置還包括約束固定塊，所述切削刀具安裝在該約束固定塊上，該約束固定塊安裝在所述切削支座的橫向安裝孔內。

優選地，所述切削試樣約束件由限位塊和限位銷構成，所述限位塊可調節地安裝在所述約束固定塊上，所述限位銷可調節地安裝在所述切削支座上與所述限位塊正對的橫向安裝孔內。

優選地，所述約束固定塊上切削刀具和限位塊間還設置有調節二者間間隙的調整墊片。

優選地，所述切削支座呈長方體形。

優選地，所述切削刀具上設置有用于檢測切削過程中切削力的傳感器。

優選地，所述切削支座上設置有用于實時測量切削過程中變形場的攝像裝置。

本發明通過調節材料試驗機的加載速率來獲得1μm/s～20μm/s的切削速度，從而可以進行低應變率的準靜態切削實驗，再通過調節切削刀具與切削試樣約束件間的間距獲得不同的塑性變形程度，從而可以利用本發明的實驗裝置進行低應變率的準靜態約束切削實驗，為研究材料在低應變率下不同塑性變形程度與材料微結構演化之間的關系創造條件，進而得以研究材料在低應變率下不同塑性變形程度對材料力學性能的影響。

本發明結構簡單，操作方便，能通過一次切削就使材料產生嚴重塑性變形，且塑性變形程度可控，解決了現有技術存在的相應問題，是研究材料在低應變率下不同塑性變形程度與材料微結構演化間規律的理想實驗用具。

附圖說明

圖1是本發明實施例的基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置的結構示意圖；

圖2是圖1所示基于材料試驗機加載技術的準靜態約束切削實驗裝置置于材料試驗機加載時的示意圖。

圖中：1、底座；2、導軌；3、加載壓頭；4、找平接頭；5、切削支座；6、加載限位座；7、切削滑軌；8、切削試樣；9、限位銷；10、約束固定塊；11、切削刀具；12、限位塊；13、調整墊片。

具體實施方式