[發明專利]低頻振動輔助等溫拉伸表征測定裝置

在審

• 申請號: 202011488525.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112697606A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 莊新村;許亞坤;鄭啟德;趙震
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種低頻振動輔助等溫拉伸表征測定裝置，包括：設置于萬能試驗機上的液壓激振裝置和溫度控制裝置，以及信息采集系統其中：待測金屬試樣設置于萬能試驗機上，溫度控制裝置對待測試樣進行加熱并保溫的同時液壓激振裝置通過夾頭對待測金屬試樣施加振動，整個過程中萬能試驗機保持對待測金屬試樣的夾持并測試，由信息采集系統采集等溫振動條件下的材料力學性能。本發明實現對低頻振動塑性成形過程中金屬振動軟化與熱致軟化行為的定量表征，可控性好，測量精度高，所能提供的激振力大。

技術領域

本發明涉及的是一種振動塑性加工領域的技術，具體是一種低頻振動輔助等溫拉伸表征測定裝置。

背景技術

振動塑性加工是指通過將超聲波、機械波等形式的振動施加在塑性成形的模具或坯料上，以達到提高坯料變形能力和加工質量的目的。相關技術在金屬拉拔、擠壓、拉深和焊接等領域已有所應用，形成了一些振動輔助金屬成形工藝裝置?，F有振動塑性加工技術中，超聲振動裝置激振頻率高，所能承受的載荷較小，激振能量的傳遞很多情況下無法直接施加在材料的核心變形區，使得材料的成形質量無法獲得最大化的提升。相比而言，低頻振動憑借激振力大、結構穩定性好等優點更具有實際的工業應用價值。從實踐效果來看，振動塑性加工能起到改善成形質量的作用，但是關于振動輔助金屬成形工藝所帶來的振動軟化效應，以及由溫升帶來的熱致軟化效應的作用機制尚不清晰。因此，針對上述問題，亟需一種測定裝置表征材料在低頻振動輔助下的力學響應行為，為振動塑性加工領域提供理論基礎。

發明內容

本發明針對現有振動塑性加工領域缺乏低頻振動輔助下材料力學行為表征手段的不足，提出一種低頻振動輔助等溫拉伸表征測定裝置，實現對低頻振動塑性成形過程中金屬振動軟化與熱致軟化行為的定量表征。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種低頻振動輔助等溫拉伸表征測定裝置，包括：設置于萬能試驗機上的液壓激振裝置和溫度控制裝置，以及信息采集系統，其中：待測金屬試樣設置于萬能試驗機上，溫度控制裝置對待測試樣進行加熱并保溫的同時液壓激振裝置通過夾頭對待測金屬試樣施加振動，整個過程中萬能試驗機保持對待測金屬試樣的夾持并測試，由信息采集系統采集等溫振動條件下的材料力學性能。

所述的液壓激振裝置包括：通過高頻伺服閥連接的激振缸和液壓站。

所述的激振缸包括：激振桿、磁環、油缸、有桿油腔和無桿油腔，其中：磁環設置于激振桿的內部，有桿油腔位于激振桿的上方，無桿油腔位于激振桿的下方，有桿油腔和無桿油腔通過液壓管道與伺服閥的工作油口連接。

所述的溫度控制裝置包括：中頻感應加熱電源、中頻感應加熱機分機和帶有鐵磁體的感應加熱線圈，以及通過氣管連接的空氣壓縮機和空氣噴嘴，其中：加熱電源為加熱線圈提供交變電流，加熱分機與加熱線圈連接，加熱線圈和空氣噴嘴均設置于待測試樣旁。

所述的信息采集系統包括：拉伸模塊、激振模塊和溫控模塊，其中：拉伸模塊采集電子萬能試驗機的活動橫梁運動信息并將信息通過電腦輸出計算，激振模塊通過設置在激振缸內部的位移傳感器采集激振幅值傳輸至PLC位置控制單元，并轉換為激振信號至伺服閥控制激振缸內油腔油壓以實現激振，溫控模塊通過紅外線測量儀測量待測試樣的溫度并將信號傳輸至溫控儀以調整加熱電源的輸出電流強度與功率。

技術效果

本發明整體解決了現有技術中振動塑性加工帶來的振動力學性能與熱致力學性能變化難以區分與測量以及無法定量表征的材料力學性能的問題，通過控制振動拉伸試樣的測試溫度，可實現不同溫度下難變形金屬熱輔助振動狀態的力學性能測試，拓寬了簡單振動拉伸設備的測試范圍。

附圖說明

圖1為本實施例的示意圖；

圖2為溫度控制裝置的示意圖；

圖3為激振缸的示意圖；

圖4為本實施例的原理圖；