[發(fā)明專利]一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410449798.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN104198371A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎利輝;蔡高參;李曉星;郭禪;劉康寧;楊希英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用，屬于熱介質(zhì)成形技術(shù)及材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱介質(zhì)成形技術(shù)是21世紀(jì)初期迅速發(fā)展起來的最具創(chuàng)新性的柔性成形技術(shù)。熱介質(zhì)成形是采用高溫?zé)崃黧w介質(zhì)作為傳力介質(zhì)，并以此代替部分模具成形零件的一種制造方法。熱介質(zhì)成形具有熱成形與流體成形的雙重優(yōu)點(diǎn)，在流體壓力誘導(dǎo)的厚向應(yīng)力參與下，材料的塑性和延展性顯著提高，屈服強(qiáng)度迅速下降，破裂傾向減小，鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，越來越多的研究者對(duì)熱介質(zhì)成形技術(shù)展開了更深入的研究工作，而在這個(gè)領(lǐng)域開展研究工作需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。材料的摩擦性能影響其成形性能，而在熱流體介質(zhì)提供厚向應(yīng)力作用的成形環(huán)境中對(duì)材料進(jìn)行摩擦性能測(cè)試還是一個(gè)難題，也沒有進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試的試驗(yàn)裝置。

常見的摩擦性能試驗(yàn)方法多種多樣，試驗(yàn)裝置五花八門，有時(shí)為了全面評(píng)價(jià)一種材料的摩擦磨損性能，需要同時(shí)配置多臺(tái)不同用途的試驗(yàn)機(jī)。南京航空航天大學(xué)研制了一種多功能摩擦試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)分別夾持上試樣和下試樣，通過加載桿對(duì)上試樣施加外加載荷，夾持下試樣的夾頭連接主軸，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)使上試樣和下試樣產(chǎn)生摩擦。這是常規(guī)的摩擦性能試驗(yàn)方法，不適用于流體壓力提供厚向應(yīng)力作用下的板材摩擦性能測(cè)試，且對(duì)高溫環(huán)境下材料的摩擦性能測(cè)試不具備通用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前沒有專門的試驗(yàn)裝置能夠測(cè)試高溫環(huán)境下材料的摩擦性能，也沒有專門的試驗(yàn)裝置能夠測(cè)試流體壓力提供厚向應(yīng)力作用下板材的摩擦性能的問題，提出了一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，該裝置在試驗(yàn)過程中，流體介質(zhì)能夠?yàn)榘宀奶峁┖裣驊?yīng)力。

一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，包括密閉箱體、拉伸裝置、壓力裝置、流體壓力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓力測(cè)量系統(tǒng)、溫度測(cè)量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置；

密閉箱體包括箱體、箱體蓋板和墊塊；箱體中心具有凹腔，凹腔分為上、下兩個(gè)部分，下部凹腔側(cè)面開有凹槽，上部凹腔設(shè)有拉伸桿安裝孔，箱體蓋板和箱體固定連接，箱體蓋板與箱體之間設(shè)有高溫密封圈，箱體蓋板中間開孔，箱體底部固定墊塊上，墊塊安裝固定在機(jī)架上；

拉伸裝置包括拉伸缸、拉伸缸活塞、拉伸桿、支撐塊、連接器、模具和固定模塊；拉伸桿水平穿透箱體的拉伸桿安裝孔，拉伸桿在箱體外與拉伸缸活塞連接，活塞設(shè)置于拉伸缸中，拉伸桿在箱體內(nèi)通過連接器與模具連接，連接器固定連接在模具外壁上；拉伸缸固定連接在機(jī)架上；支撐塊固定在箱體外壁上，用于支撐拉伸桿；模具位于箱體的凹腔居中位置，模具底部有滑輪，模具采用上表面開口，內(nèi)部空腔的結(jié)構(gòu)，其上表面開槽放置可更換的固定模塊，固定模塊與模具采用螺釘連接，下試樣固定在模塊上，模具內(nèi)部是工作油腔，其側(cè)面設(shè)置有高壓油口；

壓力裝置包括壓力缸、壓力缸活塞、壓桿、支撐塊和夾具；壓桿豎直穿透箱體蓋板的中間開孔，壓桿在箱體外與壓力缸活塞連接，活塞設(shè)置于壓力缸中，壓桿在箱體內(nèi)與夾具相連；壓力缸位于密閉箱體的上方處，并與上部機(jī)架連接；支撐塊固定在箱體蓋板上，用于支撐壓桿；夾具用于夾持上試樣；

流體壓力系統(tǒng)包括流體壓力產(chǎn)生裝置和溢流閥；流體壓力產(chǎn)生裝置包括低壓腔和高壓腔，高壓腔通過高壓管路與工作油腔相連，低壓腔與溢流閥連接，通過設(shè)定溢流閥的壓力，間接控制工作油腔中的壓力；流體壓力產(chǎn)生裝置將高壓流體壓入工作油腔；

加熱系統(tǒng)包括保溫層、加熱單元和防濺隔板；保溫層、加熱單元和防濺隔板依次安裝在密閉箱體的下部凹腔的凹槽中，防濺隔板與上部凹腔的內(nèi)部側(cè)壁、底部壁板分別進(jìn)行固定，用于防止高壓流體與加熱單元接觸；加熱單元安裝在保溫層與防濺隔板之間；

在箱體壁上開出冷卻水孔，通循環(huán)冷卻水對(duì)箱體外壁進(jìn)行冷卻，形成冷卻系統(tǒng)；

壓力測(cè)量系統(tǒng)包括壓力傳感器和壓力測(cè)量裝置；壓力傳感器安裝在拉伸桿上，用于測(cè)量試驗(yàn)時(shí)對(duì)模具施加的拉力；壓力測(cè)量裝置通過高壓管路與模具的工作油腔相通，固定在箱體外壁上，用于測(cè)量試驗(yàn)時(shí)油腔中的實(shí)際壓力；

溫度測(cè)量裝置固定在箱體外壁上，熱電偶伸入工作油腔中用于測(cè)量模具工作油腔中的實(shí)際溫度；

數(shù)據(jù)采集和處理裝置通過線路分別與壓力測(cè)量系統(tǒng)、溫度測(cè)量裝置連接，用于實(shí)時(shí)采集、處理和顯示試驗(yàn)過程中的壓力和溫度數(shù)據(jù)。

應(yīng)用上述裝置在常溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作上試樣和下試樣；將固定模塊固定在模具上，下試樣焊接在固定模塊上，上試樣通過夾具夾持；