[發(fā)明專利]一種電輔助單拉試驗(yàn)溫度控制裝置及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910974610.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN110849737B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小強(qiáng);董紅瑞;郭貴強(qiáng);李東升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/04;H05B3/14;H05B3/20
• 代理公司: 北京航智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

本發(fā)明公開了一種電輔助單拉試驗(yàn)溫度控制裝置及在試驗(yàn)過(guò)程中控制試樣上溫度均勻性的方法，包括電源控制柜；第一耐高溫絕緣膠帶；第二耐高溫絕緣膠帶；第一恒直流電源；第二恒直流電源；第一夾鉗；第二夾鉗；第一陶瓷加熱片；第二陶瓷加熱片；吹風(fēng)機(jī)。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以提高試樣與夾鉗交界處的溫度，進(jìn)而降低試樣上的溫度分布梯度，實(shí)現(xiàn)電輔助單拉試驗(yàn)中試樣上溫度的均勻控制，使得試樣變形均勻，更加準(zhǔn)確的描述材料的變形流動(dòng)行為，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中因試樣與夾鉗之間的傳熱問(wèn)題導(dǎo)致溫度分布不均從而引起的變形集中問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于塑性成形性能基礎(chǔ)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種研究金屬板料電致塑性過(guò)程中電輔助單拉試驗(yàn)溫度控制裝置及其使用方法，可用于研究電場(chǎng)對(duì)金屬板料成形性能的影響規(guī)律，揭示電場(chǎng)對(duì)材料流動(dòng)行為的影響機(jī)理。

背景技術(shù)

在工業(yè)領(lǐng)域中，輕量化可以直接降低油耗、減小廢氣排放、提高效益，因此各行各業(yè)對(duì)輕量化提出了迫切要求，一些輕質(zhì)合金(鈦合金、鎂合金、高強(qiáng)鋁合金)以其比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。但其常溫下塑性成形性能差，成形窗口小，限制了其應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，金屬等材料在加載電流后其成形性能發(fā)生了顯著變化，如塑性提高、變形抗力降低等，這種現(xiàn)象稱為電致塑性效應(yīng)。因此，電輔助成形是實(shí)現(xiàn)難變形材料難成形結(jié)構(gòu)精確成形制造的極具前景的技術(shù)之一。一方面電流通過(guò)焦耳熱效應(yīng)提高材料溫度，使材料發(fā)生熱軟化(熱致塑性/熱效應(yīng))，另一方面電流可以直接降低材料的流動(dòng)應(yīng)力(純電致塑性/非熱效應(yīng))。對(duì)于純電致塑性的機(jī)理，目前存在很多爭(zhēng)論。有的學(xué)者認(rèn)為純電致塑性是由于運(yùn)動(dòng)電子與位錯(cuò)發(fā)生交互作用，加速位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)從而降低流動(dòng)應(yīng)力、提高材料塑性；有的學(xué)者認(rèn)為純電致塑是由于電子對(duì)溶質(zhì)原子、異質(zhì)相、析出相、回歸的影響等。因此，為了將純電塑性應(yīng)用于塑性成形過(guò)程中，需要對(duì)其機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的研究。而單向拉伸試驗(yàn)是研究材料流動(dòng)行為的基礎(chǔ)性試驗(yàn)，因此電輔助單拉試驗(yàn)被廣泛用于研究電場(chǎng)對(duì)材料流動(dòng)行為的影響機(jī)理。

在電輔助單拉試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)電流通過(guò)金屬材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。由于試樣與單拉夾鉗之間的熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致試樣上與夾鉗接觸的交界處溫度很低，使得試驗(yàn)過(guò)程中單拉試樣上存在很大的溫度梯度，這對(duì)試樣上標(biāo)距段的變形均勻性造成很嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致變形集中，提早斷裂。因此，需要通過(guò)一種方法來(lái)控制單拉試樣上的溫度均勻性。

目前對(duì)于溫度均勻性控制的方法主要有：1.改變?cè)嚇拥某叽纾s小標(biāo)距段；2.改變?cè)嚇拥男螤睿?.利用吹風(fēng)機(jī)等裝置控制溫度；4.試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)整電流大小等。但這些方法對(duì)控制溫度均勻性的效果有限，使電輔助單拉試驗(yàn)的結(jié)果，尤其是延伸率存在很大誤差，不利于研究電場(chǎng)對(duì)金屬材料流動(dòng)行為影響的機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供電輔助單拉試驗(yàn)溫度控制裝置及在試驗(yàn)過(guò)程中控制試樣上溫度均勻性的方法，解決因溫度分布不均導(dǎo)致的變形集中問(wèn)題。試驗(yàn)過(guò)程中的溫度梯度主要是由試樣與夾鉗之間的傳熱造成的，因此最直接的方法也是對(duì)試樣與夾鉗的交界處進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明提出在試樣與夾鉗的交界處進(jìn)行輔助加熱，即將陶瓷加熱片貼到試樣與夾鉗的交界處，然后用外接的恒直流電源對(duì)陶瓷加熱片進(jìn)行加熱，提高交界處的溫度，進(jìn)而降低試樣上的溫度分布梯度。同時(shí)，在試樣的兩端粘貼耐高溫絕緣膠帶，提高接觸部位的電阻值，進(jìn)一步提高交界處的溫度。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種電輔助單拉試驗(yàn)溫度控制裝置，其特征在于，包括電源控制柜；第一耐高溫絕緣膠帶；第二耐高溫絕緣膠帶；第一恒直流電源；第二恒直流電源；第一夾鉗；第二夾鉗；第一陶瓷加熱片；第二陶瓷加熱片；吹風(fēng)機(jī)，其中，

所述電源控制柜通過(guò)導(dǎo)線與單拉試樣的兩端連接；

所述第一耐高溫絕緣膠帶和所述第二耐高溫絕緣膠帶粘貼包裹于單拉試樣的兩端，能夠提高單拉試樣在試驗(yàn)時(shí)的接觸電阻；