本发明专利技术涉及一种电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置及方法，装置包括拉伸试验机、脉冲电源、高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计、计算机和轴承钢拉伸试样；脉冲电源的输出端分别通过输出电极与上夹持装置和下夹持装置连接；高速显微红外摄影机固定安装于轴承钢拉伸试样一侧，镜头对准试样中部；陶瓷绝缘引伸计的探头夹持在轴承钢拉伸试样上；高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计分别通过数据线与计算机相连。本发明专利技术使用高速显微红外摄影机实时监测脉冲电流辅助拉伸的变形过程，在实时监测温度的同时，可以看到轴承钢微观组织以及孔洞缺陷的演变过程，通过对演变过程的观测，可以更好的调节电流参数，使电脉冲辅助变形对缺陷的愈合更全面。缺陷的愈合更全面。缺陷的愈合更全面。
【技术实现步骤摘要】
电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置及方法
[0001]本专利技术属于轴承制造
，具体涉及一种电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置及方法。
技术介绍
[0002]轴承是机械设备中极其重要的基础零部件，它主要承担着支撑轴颈和保证其他零件旋转运动的作用，在机械传动过程中固定以及降低摩擦系数，被称作“机械装备的关节”。轴承主要分为滑动轴承和滚动轴承两类，其中滚动轴承主要由内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成，其中内外套圈在轴承服役过程中会受到多方向的应力以及摩擦力等复杂交变载荷的作用，是最容易失效的组件，故其性能和精度对滚动轴承的服役寿命影响很大。
[0003]精密冷轧工艺成形作为目前主流的航发轴承套圈制造工艺，可以通过细化晶粒、细化马氏体、细化贝氏体和固溶强化等手段，大幅度提高轴承钢的强度和韧性。然而轴承的冷轧成形过程中由于变形温度低，轴承钢强度高，导致变形抗力大，难变形。同时轴承钢中存在着大量的脆硬相(碳化物)和软相(铁素体)，在大塑性变形的冷变形过程中，这些脆硬的碳化物和塑性好的铁素体之间的应变不匹配可能导致在碳化物与铁素体的界面处产生孔洞，对于成形性较差的高合金轴承钢，在冷变形过程中更容易形成孔洞，这些孔洞的存在可能会恶化轴承钢最终的机械性能。
[0004]目前，降低冷变形的难度，同时修复因冷变形而产生的孔洞是解决航发轴承钢冷轧工艺难点的关键。中国专利CN111054748B公开了一种脉冲电流辅助轧制难/易变形金属复合板的制备方法，在进行轧制时，利用尖端放电效应和电致塑性效应，通过在金属板材微小间隙的放电，使得两种金属板材塑性提高、变形抗力减小并且残余应力得到消除从而实现冶金结合。中国专利CN110106326B公开了一种轴承基体碳化物的复合场调控方法，先采用冷轧环成形工艺实现轴承基体的成形，获得轴承基体锻件；再通过脉冲电流发生器对轴承基体的各个分区进行多次连续脉冲电流处理，通过应变场与电场有机结合，能够在短时间内显著的改善轴承基体的碳化物形貌，细化碳化物的尺寸，提升轴承基体的疲劳寿命。上述专利只能根据变形后的金属进行取样表征测试，只能看到结果，不能看到脉冲电流影响微观组织以及孔洞缺陷的演变过程。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置及方法，可以实时监测到电冲击辅助拉伸变形作用下轴承钢的微观组织变化、断口裂纹扩展情况、孔洞缺陷的形成机理以及实时的温度变化，通过对演变过程的观测，可以更好的调节电流参数，使得电辅助变形对缺陷的愈合更全面。
[0006]本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0007]一种电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，所述监测装置包括拉伸试验机、脉冲电源、高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计、计算机和轴承钢拉伸试样；所述拉伸
试验机包括上夹持装置和下夹持装置，所述轴承钢拉伸试样的上下两端分别通过上夹持装置和下夹持装置夹持；所述脉冲电源的输出端分别通过输出电极与上夹持装置和下夹持装置连接；所述高速显微红外摄影机固定安装于轴承钢拉伸试样一侧，镜头对准试样中部；所述陶瓷绝缘引伸计的探头夹持在所述轴承钢拉伸试样上；所述高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计分别通过数据线与所述计算机相连。
[0008]上述方案中，所述脉冲电源提供的脉冲电流为0～1000A、频率0～1000Hz、占空比0～100％。
[0009]上述方案中，所述高速显微红外摄影机的放大倍数为0～2500倍，可监测温度范围为0～1000℃，拍摄的视场帧率为0～5000帧。
[0010]上述方案中，所述轴承钢拉伸试样采用板状，材料为包括铝合金、钛合金、镁合金、不锈钢、碳钢在内的金属材料。
[0011]上述方案中，所述拉伸试验机还包括与所述上夹持装置相连的拉伸机上机身，以及与所述下夹持装置相连的拉伸机下机身；所述拉伸机上机身与上夹持装置之间设置上绝缘套筒，所述拉伸机下机身与下夹持装置之间设置下绝缘套筒，保证机身绝缘。
[0012]上述方案中，所述输出电极为铜电极，所述铜电极通过螺纹连接在上夹持装置和下夹持装置上。
[0013]相应的，本专利技术还提出一种电脉冲辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测方法，该方法采用上述监测装置进行，包括以下步骤：
[0014]S1、准备原材料：选取所要监测轴承钢棒料，根据线切割工艺加工拉伸试样，厚度加工1
‑
3mm，对试样进行打磨光滑，防止表面线切割痕迹影响高速显微红外摄影机观察微观组织及缺陷演变过程；
[0015]S2、搭建监测装置：按要求搭建所述监测装置，轴承钢拉伸试样的上端通过上夹持装置夹持，轴承钢拉伸试样的下端通过下夹持装置夹持；
[0016]S3、调试监测装置：先将拉伸试验机进行机械调零，然后打开脉冲电源，调整好脉冲电源的参数，包括脉冲频率、平均电流、占空比；
[0017]S4、进行拉伸试验：调整好脉冲电源参数后，打开高速显微红外摄影机，镜头对准轴承钢拉伸试样中部，在计算机上能够看清试样微观组织和温度后，开始拉伸试样，直至拉断；试验过程中在计算机上观测轴承钢的演变过程，包括微观组织变化、断口裂纹扩展情况、孔洞缺陷的形成机理以及实时的温度变化；计算机同时记录拉伸过程中应力应变的数据。
[0018]上述方法还包括步骤S5、一次拉伸试验结束后，根据上一次对演变过程的观测，调节脉冲电流参数，按照步骤S4的方法进行多次拉伸试验；并通过对比分析多次拉伸试验的观测结果，确定针对测试材料的最佳脉冲电流参数。
[0019]上述方法中，所述按要求搭建所述监测装置，包括：将绝缘套筒安装在拉伸试验机上，保证机身绝缘；将脉冲电源的输出端接在拉伸试验机的上夹持装置和下夹持装置上；安装轴承钢拉伸试样；将陶瓷绝缘引伸计的探头夹持在轴承钢拉伸试样上；通过支架将高速显微红外摄影机固定在轴承钢拉伸试样的一侧，镜头对准试样中部；通过数据线分别将高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计与所述计算机相连。
[0020]上述方法还包括步骤S5、试样拉断后，先关闭脉冲电源，再关闭高速显微红外摄影
机，等试样冷却至室温后再取下试样，完成电脉冲辅助拉伸过程。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术使用高速显微红外摄影机实时监测脉冲电流辅助拉伸的变形过程，在能够实时监测温度的同时，可以看到轴承钢微观组织以及孔洞缺陷的演变过程，通过对演变过程的观测，可以更好的调节电流参数，使得电脉冲辅助变形对缺陷的愈合更全面。
附图说明
[0023]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0024]图1是本专利技术电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术监测方法的实施例中脉冲波形示意图。
[0026]图中：11、上夹持装置；12、拉伸机上机身；13、下夹持装置；14、拉伸机下机身；20、脉冲电源；31、上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，其特征在于，所述监测装置包括拉伸试验机、脉冲电源、高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计、计算机和轴承钢拉伸试样；所述拉伸试验机包括上夹持装置和下夹持装置，所述轴承钢拉伸试样的上下两端分别通过上夹持装置和下夹持装置夹持；所述脉冲电源的输出端分别通过输出电极与上夹持装置和下夹持装置连接；所述高速显微红外摄影机固定安装于轴承钢拉伸试样一侧，镜头对准试样中部；所述陶瓷绝缘引伸计的探头夹持在所述轴承钢拉伸试样上；所述高速显微红外摄影机、陶瓷绝缘引伸计分别通过数据线与所述计算机相连。2.根据权利要求1所述的电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，其特征在于，所述脉冲电源提供的脉冲电流为0～1000A、频率0～1000Hz、占空比0～100％。3.根据权利要求1所述的电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，其特征在于，所述高速显微红外摄影机的放大倍数为0～2500倍，可监测温度范围为0～1000℃，拍摄的视场帧率为0～5000帧。4.根据权利要求1所述的电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，其特征在于，所述轴承钢拉伸试样采用板状，材料为包括铝合金、钛合金、镁合金、不锈钢、碳钢在内的金属材料。5.根据权利要求1所述的电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，其特征在于，所述拉伸试验机还包括与所述上夹持装置相连的拉伸机上机身，以及与所述下夹持装置相连的拉伸机下机身；所述拉伸机上机身与上夹持装置之间设置上绝缘套筒，所述拉伸机下机身与下夹持装置之间设置下绝缘套筒，保证机身绝缘。6.根据权利要求1所述的电冲击辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测装置，其特征在于，所述输出电极为铜电极，所述铜电极通过螺纹连接在上夹持装置和下夹持装置上。7.一种电脉冲辅助轴承钢拉伸变形过程在线监测方法，其特征在于，该方法采用权利要求1
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6任一项所述监测装置进行，包括以下步骤：S1、准备原材料：选取所要监测轴承...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹飞，华林，张泽超，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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