[發(fā)明專利]一種金屬線材強(qiáng)化裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410123600.7
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103898298A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈超明;田阿利;葉仁傳;呂瑋慶
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: C21D7/02
• 分類號: C21D7/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：包括用于夾緊金屬線材的夾具、用于對金屬線材進(jìn)行拉伸的拉伸伺服電機(jī)（2）和用于對金屬線材進(jìn)行扭轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12），所述拉伸伺服電機(jī)（2）通過第一傳動裝置對金屬線材施加拉力或進(jìn)行拉伸冷作硬化，所述扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12）通過第二傳動裝置對金屬線材進(jìn)行扭轉(zhuǎn)冷作硬化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：所述第一傳動裝置包括第一傳動皮帶（3）、與第一傳動皮帶（3）連接的第一傳動輪（16）和絲杠（5），所述絲杠（5）上安裝有第一橫梁（4），所述絲杠（5）的一端與第一傳動輪（16）通過鍵連接，絲杠（5）的另一端位于絲杠支座（7）上；所述第二傳動裝置包括減速齒輪箱（13）、第二傳動皮帶（11）和與第二傳動皮帶（11）連接的第二傳動輪（17）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：所述第一傳動帶輪（16）有兩個，兩個第一傳動帶輪（16）通過第一傳動皮帶（3）同時與拉伸伺服電機(jī)（2）連接，所述絲杠（5）有兩個，每個絲杠（5）分別與一個第一傳動帶輪（16）連接，拉伸伺服電機(jī)（2）轉(zhuǎn)動同時帶動兩個第一傳動帶輪（16）轉(zhuǎn)動，從而帶動兩個絲桿（5）同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動第一橫梁在絲杠（5）上前進(jìn)或后退。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：所述夾具包括用于分別夾緊金屬線材兩端的第一楔形夾具（14）和第二楔形夾具（18），第一楔形夾具（14）安裝在第一橫梁（4）上，第二楔形夾具（18）安裝在第二橫梁（10）上，并且該第二楔形夾具（18）跟隨第二傳動輪（17）動作。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：所述第一楔形夾具（14）和第二楔形夾具（18）上分別設(shè)置有力傳感器（15）和角度傳感器（9），第一橫梁（4）上設(shè)置有位移傳感器（23），所述力傳感器（15）、角度傳感器（9）和位移傳感器（23）分別通過導(dǎo)線（19）與控制系統(tǒng)（21）連接，導(dǎo)線（19）與控制系統(tǒng)（21）之間連有運動控制卡（20）。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：所述拉伸伺服電機(jī)（2）和扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12）分別安裝在支架（1）上，支架（1）上安裝有起支撐和導(dǎo)向作用的第一橫梁滑動軌道（6）。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬線材強(qiáng)化裝置，其特征在于：還包括外罩（22），所述外罩（22）將拉伸伺服電機(jī)（2）、扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12）、絲杠（5）、第一楔形夾具（14）、第二楔形夾具（18）包覆。

8.一種基于權(quán)利要求1至7任一項所述的金屬線材強(qiáng)化裝置的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）根據(jù)金屬材料所需的強(qiáng)化程度要求，將金屬線材的直徑、屈服時拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率臨界值k及強(qiáng)化目標(biāo)參數(shù)輸入控制系統(tǒng)（21），然后根據(jù)金屬線材的長度調(diào)節(jié)第一楔形夾具（14）和第二楔形夾具（18）之間的距離，并將金屬線兩端可靠地裝夾在第一楔形夾具（14）和第二楔形夾具（18）中；

2）啟動拉伸伺服電機(jī)（2）帶動絲杠（5）運動從而使金屬線材承受一定的拉力，該拉力通過力傳感器（15）傳遞到控制系統(tǒng)（21）中，控制系統(tǒng)（21）根據(jù)采集的力和位移數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并實時計算應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率k'，當(dāng)金屬線材進(jìn)入屈服階段后，力-位移曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線的斜率均會明顯變小；對金屬線材持續(xù)施加拉伸載荷，當(dāng)實時應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率k'<k時，控制系統(tǒng)（21）判定金屬線材發(fā)生屈服，控制系統(tǒng)（21）發(fā)出指令使拉伸伺服電機(jī)（2）停止轉(zhuǎn)動，此時金屬線材被完全拉直，實現(xiàn)良好的同軸性；與此同時，位移傳感器（23）將此時的位移數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)（21）；

3）啟動扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12），開始對金屬線材施加扭矩，當(dāng)達(dá)到控制系統(tǒng)（21）設(shè)定的單位長度扭轉(zhuǎn)角后，扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12）停止轉(zhuǎn)動；之后控制系統(tǒng)（21）給出指令使扭轉(zhuǎn)伺服電機(jī)（12）反轉(zhuǎn)，從而使第二楔形夾具（18）緩慢反轉(zhuǎn)，以卸除金屬線材上的扭矩，當(dāng)金屬線材上的扭矩完全卸除后卸下金屬線材。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述步驟3）中，卸下硬化后的金屬線材，其兩端的夾具夾緊部分并未充分硬化，可通過切割方式將該夾具夾緊的部分去掉。