一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法技术

本发明专利技术涉及利用高频脉冲电流的趋肤效应和临近效应辅助高强度耐磨不锈钢/碳钢复合加工的实验设备及其加工方法。包括绝缘支架、压紧支架、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置。上导电装置和下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端连接且置于绝缘支架的上部和下部，用于提供复合过程中的电载荷且可在绝缘支架上沿水平方向移动用以调节复合角度。上压紧装置和下压紧装置分别置于压紧支架的上部和下部，可沿竖直方向相互靠近或远离，用以提供复合过程中的机械载荷，有益效果：能在热‑电‑力耦合作用下实现高强度耐磨不锈钢/碳钢小压下复合，为研制高频脉冲电流辅助不锈钢/碳钢轧制复合设备及其工艺提供实验研究基础。

An Electrically Assisted Experimental Equipment and Processing Method for Composite Processing of Stainless Steel and Carbon Steel

The invention relates to an experimental equipment and a processing method for assisting the composite processing of high strength wear-resistant stainless steel/carbon steel by using skin effect and proximity effect of high frequency pulse current. The utility model comprises an insulating bracket, a compacting bracket, an upper compacting device, a lower compacting device, an upper conducting device and a lower conducting device. The upper conductive device and the lower conductive device are respectively connected with the two output terminals of the high frequency pulse power supply and placed on the upper and lower parts of the insulating bracket to provide the electric load in the composite process and to move horizontally on the insulating bracket to adjust the composite angle. The upper pressing device and the lower pressing device are respectively placed on the upper and lower parts of the pressing bracket, which can be close or far from each other along the vertical direction to provide mechanical loads in the composite process. The beneficial effect is that the high strength wear-resistant stainless steel/carbon steel can be compounded by small pressing under the coupled action of heat and electricity, and the high frequency pulse current assisted stainless steel/carbon steel rolling composite equipment and its workmanship can be developed. Art provides the basis for experimental research.

【技术实现步骤摘要】
一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法
本专利技术涉及一种高效电辅助塑性成型装置，尤其涉及一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法。
技术介绍
目前我国生产不锈钢/碳钢双金属复合板的工艺方法仍多采用热轧和爆炸复合以及冷轧复合。诸如不锈钢等高熔点的硬金属复合轧制时存在的轧机负荷较大问题，极大限制了冷轧复合技术的推广应用。但由于不锈钢/碳钢板硬度较大，使不锈钢/碳钢板在室温下塑性变形能力很差，所以不锈钢/碳钢板复合成形必须在高温下进行。现行不锈钢/碳钢板复合成形工艺是：仍多采用热轧和爆炸复合以及冷轧复合。诸如不锈钢等高熔点的硬金属复合轧制时存在的轧机负荷较大问题，极大限制了冷轧复合技术的推广应用。热轧生产效率高，规模大，能量消耗少，成本低，机械化、自动化程度高，适用于大批量连续生产。但是由于轧制是轧件温度不易均匀，表面有氧化层存在等原因，产品的尺寸精度和表面粗糙度都不如冷轧产品。国内现在制备不锈钢/碳钢复合板主要是爆炸复合，虽然工艺简单，生产灵活，但是存在但是技术要求高，难于精确控制，复合界面由直接结合区、熔化层和漩涡组成。结合界面存在原子扩散，结合区发生了严重的塑性变形并伴有加工硬化等难题。电脉冲是由电容或者是间歇式电源产生的非稳态电流场，是在很短时间内变一次电压的过程。现代的电脉冲技术越来越向高频、高频量的趋势发展，并且在材料领域有着广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法，能够在常温下短时间内使不锈钢和碳钢复合成形。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，包括绝缘支架、压紧支架、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置，所述上导电装置和所述下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端电连接且分别设于所述绝缘支架的上部和下部，所述上导电装置和所述下导电装置用于提供复合过程中的电载荷，所述下压紧装置设于所述压紧支架内的底部，所述上压紧装置设于所述压紧支架内的所述下压紧装置的上方处，所述上压紧装置和所述下压紧装置可沿竖直方向相互靠近或远离用以提供复合过程中的机械载荷，所述上导电装置和所述下导电装置可在所述绝缘支架上沿水平方向移动用以调节复合角度。本专利技术的有益效果是：能在热-电-力耦合作用下实现高强度耐磨不锈钢/碳钢小压下复合，为探究高频脉冲电流辅助不锈钢/碳钢轧制复合设备及其工艺提供实验研究基础。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述绝缘支架包括绝缘支架水平板和两个竖直设置的绝缘支架立柱，两个所述绝缘支架立柱的底部固定连接于所述绝缘支架水平板顶部的两端，两个所述绝缘支架立柱的相互靠近的一侧对称开设有两个绝缘支架上滑槽和两个绝缘支架下滑槽，所述绝缘支架水平板和两个竖直设置的绝缘支架立柱的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。采用上述进一步方案的有益效果是，两个绝缘支架上滑槽和两个绝缘支架下滑槽为上导电装置和下导电装置的安装和调节提供前提条件，绝缘支架水平板和两个竖直设置的绝缘支架立柱的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全。进一步，所述上导电装置包括均为水平设置的上压紧顶板、上绝缘顶板、上导电板、上绝缘底板和上压紧底板，所述上压紧顶板、所述上绝缘顶板、所述上导电板、所述上绝缘底板和所述上压紧底板的宽度均与两所述绝缘支架立柱两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述上绝缘顶板和所述上绝缘底板分别抵接于所述上导电板的顶部和底部，所述上压紧顶板和所述上压紧底板分别抵接于所述上绝缘顶板的顶部和所述上绝缘底板的底部，所述上压紧顶板和所述上压紧底板上对应的开设有多个上压紧板螺栓孔，所述上压紧顶板和所述上压紧底板通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述上导电板的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架上滑槽一一对应且匹配的两个上导电板翅片，两个所述上导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽内并可使所述上导电板沿水平方向移动；所述上绝缘顶板和所述上绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述上导电板材料为铜。采用上述进一步方案的有益效果是，使得不锈钢板或碳钢板能与上导电板紧密接触；两个所述上导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽内并可使所述上导电板沿水平方向移动，便于根据钢材所需的加工长度调节上导电装置的位置；所述上绝缘顶板和所述上绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全，所述上导电板材料为铜，保证良好的导电性。进一步，所述下导电装置包括下压紧顶板、下绝缘顶板、下导电板、下绝缘底板和下压紧底板，所述下压紧顶板、所述下绝缘顶板、所述下导电板、所述下绝缘底板和所述下压紧底板的宽度均与两所述绝缘支架立柱两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述下绝缘顶板和所述下绝缘底板分别抵接于所述下导电板的顶部和底部，所述下压紧顶板和所述下压紧底板分别抵接于所述下绝缘顶板的顶部和所述下绝缘底板的底部，所述下压紧顶板和所述下压紧底板上对应的开设有多个下压紧板螺栓孔，所述下压紧顶板和所述下压紧底板通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述下导电板的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架下滑槽一一对应且匹配的两个下导电板翅片，两个所述下导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽内并使得所述下导电板可沿水平方向移动；所述下绝缘顶板和所述下绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述下导电板材料为铜。采用上述进一步方案的有益效果是，使得不锈钢板或碳钢板能与下导电板紧密接触；两个所述下导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽内并可使所述下导电板沿水平方向移动，便于根据钢材所需的加工长度调节下导电装置的位置；所述下绝缘顶板和所述下绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全，所述下导电板材料为铜，保证良好的导电性。进一步，所述压紧支架包括压紧支架水平板和四个竖直设置的压紧支架立柱，所述压紧支架水平板为长方形板，四个所述压紧支架立柱的底部均固定连接于所述压紧支架水平板的顶部的四个顶点处，每两个相邻的所述压紧支架立柱之间的空间形成压紧支架滑槽，所述压紧支架水平板的底部固定连接有绝缘底板，所述绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。采用上述进一步方案的有益效果是，为上压紧装置的安装和调节与下压紧装置的安装提供前提条件，压紧支架水平板的底部固定连接有绝缘底板，所述绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全。进一步，所述上压紧装置包括上压块、绝缘平衡压块和上压头，所述上压块包括上压块方柱和四个上压块滑块，四个所述上压块滑块分别固定连接于所述上压块方柱的四个侧壁，所述上压块方柱的顶部开设有半球状的上压块球形槽，所述绝缘平衡压块的上部为圆柱台状，所述绝缘平衡压块的下部为与所述上压块球形槽相匹配的半圆球状，所述绝缘平衡压块的下部嵌入所述上压块球形槽内，所述上压块方柱嵌设于四个所述压紧支架立柱所围成的空间内，四个所述上压块滑块与四个所述压紧支架滑槽一一对应，每个所述上压块滑块嵌入对应的所述压紧支架滑槽内并可沿竖直方向移动从而使得所述上压块方柱可沿竖直方向移动，所述上压块方柱的底部开设有半圆柱状的上压块槽，所述上压头为水平设置的圆柱状且与所述上压块槽相匹配，所述上压头嵌设于所述上压块槽内；所述绝缘平衡压块的材料为酚醛树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，包括绝缘支架(1)、压紧支架(2)、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置，所述上导电装置和所述下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端电连接且分别设于所述绝缘支架(1)的上部和下部，所述上导电装置和所述下导电装置用于提供复合过程中的电载荷，所述下压紧装置设于所述压紧支架(2)内的底部，所述上压紧装置设于所述压紧支架(2)内的所述下压紧装置的上方处，所述上压紧装置和所述下压紧装置可沿竖直方向相互靠近或远离用以提供复合过程中的机械载荷，所述上导电装置和所述下导电装置可在所述绝缘支架(1)上沿水平方向移动用以调节复合角度。

【技术特征摘要】
1.一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，包括绝缘支架(1)、压紧支架(2)、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置，所述上导电装置和所述下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端电连接且分别设于所述绝缘支架(1)的上部和下部，所述上导电装置和所述下导电装置用于提供复合过程中的电载荷，所述下压紧装置设于所述压紧支架(2)内的底部，所述上压紧装置设于所述压紧支架(2)内的所述下压紧装置的上方处，所述上压紧装置和所述下压紧装置可沿竖直方向相互靠近或远离用以提供复合过程中的机械载荷，所述上导电装置和所述下导电装置可在所述绝缘支架(1)上沿水平方向移动用以调节复合角度。2.根据权利要求1所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述绝缘支架(1)包括绝缘支架水平板(21)和两个竖直设置的绝缘支架立柱(22)，两个所述绝缘支架立柱(22)的底部固定连接于所述绝缘支架水平板(21)顶部的两端，两个所述绝缘支架立柱(22)的相互靠近的一侧对称开设有两个绝缘支架上滑槽(23)和两个绝缘支架下滑槽(24)，所述绝缘支架水平板(21)和两个竖直设置的绝缘支架立柱(22)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。3.根据权利要求2所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述上导电装置包括均为水平设置的上压紧顶板(5)、上绝缘顶板(6)、上导电板(7)、上绝缘底板(8)和上压紧底板(9)，所述上压紧顶板(5)、所述上绝缘顶板(6)、所述上导电板(7)、所述上绝缘底板(8)和所述上压紧底板(9)的宽度均与两所述绝缘支架立柱(22)两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述上绝缘顶板(6)和所述上绝缘底板(8)分别抵接于所述上导电板(7)的顶部和底部，所述上压紧顶板(5)和所述上压紧底板(9)分别抵接于所述上绝缘顶板(6)的顶部和所述上绝缘底板(8)的底部，所述上压紧顶板(5)和所述上压紧底板(9)上对应的开设有多个上压紧板螺栓孔，所述上压紧顶板(5)和所述上压紧底板(9)通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述上导电板(7)的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架上滑槽(23)一一对应且匹配的两个上导电板翅片(12)，两个所述上导电板翅片(12)嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽(23)内并可使所述上导电板(7)沿水平方向移动；所述上绝缘顶板(6)和所述上绝缘底板(8)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述上导电板(7)材料为铜。4.根据权利要求2所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述下导电装置包括下压紧顶板(28)、下绝缘顶板(29)、下导电板(30)、下绝缘底板(31)和下压紧底板(32)，所述下压紧顶板(28)、所述下绝缘顶板(29)、所述下导电板(30)、所述下绝缘底板(31)和所述下压紧底板(32)的宽度均与两所述绝缘支架立柱(22)两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述下绝缘顶板(29)和所述下绝缘底板(31)分别抵接于所述下导电板(30)的顶部和底部，所述下压紧顶板(28)和所述下压紧底板(32)分别抵接于所述下绝缘顶板(29)的顶部和所述下绝缘底板(31)的底部，所述下压紧顶板(28)和所述下压紧底板(32)上对应的开设有多个下压紧板螺栓孔，所述下压紧顶板(28)和所述下压紧底板(32)通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述下导电板(30)的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架下滑槽(24)一一对应且匹配的两个下导电板翅片(33)，两个所述下导电板翅片(33)嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽(24)内并使得所述下导电板(30)可沿水平方向移动；所述下绝缘顶板(29)和所述下绝缘底板(31)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述下导电板(30)材料为铜。5.根据权利要求1所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述压紧支架(2)包括压紧支架水平板(25)和四个竖直设置的压紧支架立柱(26)，所述压紧支架水平板(25)为长方形板，四个所述压紧支架立柱(26)的底部均固定连接于所述压紧支架水平板(25)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮金华，王龙，王志刚，刘昌明，郭宇飞，杨丹，赵三星，李友荣，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42