一种通电热拉伸试验装置及拉伸试验方法制造方法及图纸

一种通电热拉伸试验装置及拉伸试验方法。所述通电热拉伸试验装置包括单向拉伸试验装置和温度控制装置。单向拉伸试验装置通过夹具实现绝缘。所述温度控制装置中的温度测量单元、功率调节器和电源装置串联。本发明专利技术采用了红外测温感应器时刻监测通电拉伸试件的表面温度，具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长的特点。同时本发明专利技术能够保证在通电热拉伸过程中拉伸试件的温度基本稳定，使拉伸试件的温度稳定在不同的温度下进行试验，增加了材料力学性能的研究范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】。所述通电热拉伸试验装置包括单向拉伸试验装置和温度控制装置。单向拉伸试验装置通过夹具实现绝缘。所述温度控制装置中的温度测量单元、功率调节器和电源装置串联。本专利技术采用了红外测温感应器时刻监测通电拉伸试件的表面温度，具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长的特点。同时本专利技术能够保证在通电热拉伸过程中拉伸试件的温度基本稳定，使拉伸试件的温度稳定在不同的温度下进行试验，增加了材料力学性能的研究范围。【专利说明】
本专利技术涉及材料的热成形研究领域，具体是一种通电热拉伸试验的方法及其装置。
技术介绍
对于一些结构材料来说，在常温下，它们的成形比较困难且回弹量大，但是若对材料毛坯进行热成形，则可大大改善其成形性能，回弹、起皱在热成形中基本可以排除，因此出现了热辐射加热、电炉加热、氧乙炔焰加热和电阻加热等各种的材料热成形法。电阻加热成形工艺是通过向待加工零件自身通电，加热到成形温度而成形的工艺。电阻加热的优点是加热速度快、能耗低、加热均匀等特点，并且工件处在高温下的时间短，这可以减少氧污染且不需要酸洗清除氧化皮工序，这又可以避免材料受氢污染，同时，电阻加热可以避免由于传输零件而产生的热量损失。对于钛合金，由于其材料特性，电阻加热可以大大的提高其加热速度。为了研究材料的热成形性能，有必要对拉伸试件进行电阻加热拉伸试验，电阻加热拉伸试验是通过向待加工拉伸试件自身通电，加热到成形温度后拉伸试件直到断裂的试验。在对拉伸试件通入直流电流进行单向拉伸试验时，随着通电时间的加长，拉伸试件温度也会不断的上升，在对材料进行热成形研究试验时，一般要求拉伸试件的温度升高达到一定值时，需要使其大概保持在这一温度下进行拉伸，目前试验室中采用的电阻加热成形方式无法满足拉伸试件温度基本保持在一定值的要求，中国专利CN103267685A (—种热辅助双向拉伸试验装置和方法)提出了利用热辐射对拉伸试件本身进行加热，通过这种加热方式可以获得拉伸试件的热成形性能，但是这种加热方式存在加热速度慢，能源利用率低、能够加热到的温度低以及拉伸试件受热不均匀等缺点，拉伸试件受热不均匀会导致拉伸试件中存在温度的梯度分布，产生残余应力，进而不能测量得到拉伸试件的准确热成形性能。因此，需要一种可以使拉伸试件受热均匀并且温度稳定的拉伸试验方法及其装置。
技术实现思路
为了解决在热拉伸过程中拉伸试件的温度受热不均匀问题以及需要使拉伸试件的温度基本保持在一个稳定的温度状态下进行单向拉伸试验，研究材料在不同温度状态下的力学性能，本专利技术提出了。所述通电热拉伸试验装置包括单向拉伸试验装置和温度控制装置。所述的温度控制装置包括温度测量单元、功率调节器和电源装置；所述的单向拉伸试验装置包括电子万能试验机和夹具。由于电子万能试验机为全金属结构，极易导电，无法满足加电试验要求，直接通电试验，会危及人员及设备安全，必须进行绝缘处理，因此，本专利技术中也提供了一种能够满足通电要求的单向拉伸试验夹具，本专利技术装置中夹具是基于CSS-44100电子万能试验机设计的。所述单向拉伸试验夹具主要包括:上横梁连接杆、绝缘板、夹持板、销钉、活动横梁连接杆。上横梁连接杆、夹持板和两块结构相同的绝缘板装配组成上夹具；活动横梁连接杆、夹持板和两块结构相同的绝缘板装配组成下夹具。所述上夹具和下夹具中夹持板位于所述绝缘板的一端，并固定在该两块绝缘板之间。连接杆位于所述绝缘板的另一端，并固定在该两块绝缘板之间。通过连接杆将所述上夹具和下夹具分别与电子万能试验机的上横梁和活动横梁连接；温度控制装置中电源装置的正极和负极分别与上夹具的夹持板和下夹具夹持板连通。所述夹持板的一端为连接端，另一端为拉伸试件的夹持端，在所述夹持端开有“U”形夹口。所述夹口的开口方向与夹持板的上下表面平行。夹口处内表面之间的间距根据所夹持拉伸试件的厚度确定，为I?4mm。所述温度控制装置中的温度测量单元、功率调节器和电源装置串联:温度测量单元与功率调节器连接以传递电信号，功率调节器和电源装置连接以调节电源的输出功率。其中温度测量单元包括红外测温感应器和温度比较器。红外测温感应器置于拉伸试件标距区域的正前方以方便监测试件标距区域的温度，将监测到的拉伸试件温度传递给温度比较器，通过温度比较器将所接收到的拉伸试件的当前温度与设定的温度阈值进行比较；温度比较器将所得出的温度差值转化为电信号输出给功率调节器。所述通电热拉伸试验装置进行拉伸试验的具体过程是:第一步，安装拉伸试件。启动电子万能试验机，根据试验要求调节活动横梁与上横梁之间的距离，通过上夹具和下夹具将拉伸试件的两端分别与电子万能试验机的上横梁和活动横梁固连；将电源的正极和负极分别通过电源线与上夹具的夹持板和下夹具的夹持板连通。安放温度测量单元，并连接温度测量单元、功率调节器和电源；第二步，设定试验参数。所述试验参数包括温度阈值和单向拉伸试验的拉伸速度。在温度测量单元中设定拉伸试件的温度阈值，所述拉伸试件温度阈值的选取根据拉伸试件的材料以及试验的要求采用常规方法确定，并使拉伸试件的温度稳定在该温度阈值内。所述试验拉伸速度按照常规方法选取。第三步，拉伸试件加温。对拉伸试件通电加温，红外测温感应器实时监测拉伸试件的当前温度，并将所监测到的拉伸试件的当前温度输入到温度测量单元的温度比较器中。温度比较器将得到的拉伸试件的当前温度与设定的温度阈值进行比较，得到拉伸试件的当前温度差值，即当前温度差值是指拉伸试件当前温度与设定的温度阈值之间的差值。温度比较器将得到的拉伸试件当前温度差值转化成电信号并将其输出给功率调节器。所述功率调节器根据接收到的电信号实时控制电源输出功率的大小，实现对拉伸试件温度的实时控制，使拉伸试件的温度达到温度阈值。第四步，单向拉伸试验。当拉伸试件的温度稳定在设定的温度阈值后，采用常规的单向拉伸试验方法对拉伸试件进行单向拉伸试验，得到拉伸过程中的应力-应变曲线。同时，随着拉伸试验的进行，拉伸试件标距段的横截面积减小，拉伸试件在标距段发生失稳而产生少量颈缩，导致通过拉伸试件的电流密度发生变化，从而引起拉伸试件温度上升进而产生波动，为了消除这种波动，温度控制装置继续动态调节电源的实时输出功率，使拉伸试件的温度稳定在设定的温度阈值，直至完成该拉伸试件的单向拉伸试验。所述电源的输出功率用输出功率百分比表示，电源的输出功率百分比是通过调节电流大小来控制功率的大小，是电源的实时功率占最大功率的百分比。电源输出功率的百分比与拉伸试件当前的温度差值之间的关系通过分段函数式(I)表示。【权利要求】1.一种通电热拉伸试验装置，其特征在于，包括单向拉伸试验装置和温度控制装置；所述的温度控制装置包括温度测量单元、功率调节器和电源装置；所述的单向拉伸试验装置包括电子万能试验机和夹具；所述夹具包括上夹具和下夹具，并且上夹具和下夹具分别与电子万能试验机的上横梁和活动横梁固定连接；温度控制装置中的电源装置的正极和负极分别与上夹具的夹持板和下夹具夹持板连通；温度控制装置中的温度测量单元置于拉伸试件标距区域的正前方，并与功率调节器和电源装置串连。2.如权利要求1所述通电热拉伸试验装置，其特征在于，所述的温度测量单元包括红外测温感应器和温度比较器；红外测温感应器将监测到的拉伸试件温度传递给温度比较器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通电热拉伸试验装置，其特征在于，包括单向拉伸试验装置和温度控制装置；所述的温度控制装置包括温度测量单元、功率调节器和电源装置；所述的单向拉伸试验装置包括电子万能试验机和夹具；所述夹具包括上夹具和下夹具，并且上夹具和下夹具分别与电子万能试验机的上横梁和活动横梁固定连接；温度控制装置中的电源装置的正极和负极分别与上夹具的夹持板和下夹具夹持板连通；温度控制装置中的温度测量单元置于拉伸试件标距区域的正前方，并与功率调节器和电源装置串连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王望，王永军，孙宝龙，武伟超，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61