一种高压扭转变形设备制造技术

本发明专利技术公开了一种高压扭转变形设备，包括扭转模具、用以提供轴向压力的增压装置和用以提供扭矩的旋转装置，扭转模具包括上模和下模，增压装置包括气液增压缸，气液增压缸通过其液压系统中的换向阀将气源的气压转化为压力更高的油压，通过高压油推动气液增压缸活塞杆移动，活塞杆端部设有压头及上模安装座，上模安装在上模安装座上；气液增压缸通过其液压系统中的比例控制阀调节压头作用在试样上的压力；旋转装置包括变频电机，变频电机连接减速器以降低转速放大扭矩；减速器输出轴经联轴器将扭矩传递给下模固定座，下模安装在下模固定座上。本发明专利技术能够提供更高的压力及扭矩，并能够对压力和扭矩进行精确控制，实现晶粒尺寸的进一步细化。的进一步细化。的进一步细化。

【技术实现步骤摘要】
一种高压扭转变形设备


[0001]本专利技术涉及材料塑性成形设备，具体涉及一种高压扭转变形设备。

技术介绍

[0002]高压扭转法是大塑性变形法的一种，其用于制备块状细晶材料，能够得到亚微米或纳米级的晶粒尺寸。高压扭转法的原理为：上模下行接触试样表面，同时上模施加轴向压力，待压力值足够时，下模旋转，上、下模表面具有不同的摩擦系数，通过摩擦对试样表面施加一个扭矩，再加上轴向施加的压力，使试样同时发生剪切和压缩变形，保证材料流动只发生在试样内部，而试样的尺寸几乎不发生变化。
[0003]目前，高压扭转仍处于研究阶段，市面上尚无专门的高压扭转设备，现有设备通常由压力机经简单改造而来，设备的压力和扭矩不能满足制备细晶材料的条件，而且不能精确控制，导致晶粒尺寸得不到进一步的细化。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提出一种可提供高压高扭矩，并且可精确控制的扭转变形设备。
[0005]技术方案：本专利技术所述的高压扭转变形设备，包括扭转模具、用以提供轴向压力的增压装置和用以提供扭矩的旋转装置，扭转模具包括上模和下模，增压装置包括气液增压缸，气液增压缸通过其液压系统中的换向阀将气源的气压转化为压力更高的油压，通过高压油推动气液增压缸活塞杆移动，活塞杆端部设有压头及上模安装座，上模安装在上模安装座上；气液增压缸通过其液压系统中的比例控制阀调节压头作用在试样上的压力；旋转装置包括变频电机，变频电机连接减速器以降低转速放大扭矩；减速器输出轴经联轴器将扭矩传递给下模固定座，下模安装在下模固定座上。
[0006]本专利技术中，通过变频调节电机转速，可相应地调节下模的转速以及试样受到的扭矩；采用气液增压缸作为动力源，通过比例控制阀控制成形所需压力；能够进一步细化晶粒，提高试样材料的综合力学性能。
[0007]进一步地，增压装置还包括锁止机构；气液增压缸活塞杆端部固定有压装连接板，压头及上模安装座固定在压装连接板底部；锁止机构包括锁止齿条和接近开关，锁止齿条竖直穿过水平固定设置的锁止导向块，锁止齿条底部与压装连接板固定；在锁止导向块的导向槽中设有锁止楔形快，锁止导向块端部设有锁止气缸，用以推动锁止楔形快在所述导向槽中移动；接近开关设置在锁止导向块上，当其检测到锁止楔形快的楔形齿与锁止齿条啮合时即达到锁止效果。
[0008]进一步地，增压装置还包括固定设置的位移传感器，位移传感器采用磁致伸缩式位移传感器，压装连接板底部设有顶杆，用以推动位移传感器的磁块，实现压头行程的检测。
[0009]进一步地，气液增压缸固定在压机安装架上，压装连接板上固定有直线导柱，直线
导柱与压机安装架上的直线轴承滑动配合。
[0010]进一步地，减速器上设有用以检测扭转圈数的计数器。
[0011]进一步地，下模固定座底部设有推力调心滚子轴承，用以承受轴向载荷；推力调心滚子轴承安放在推力球轴承轴承座上，推力球轴承轴承座内部还通过深沟球轴承与下模固定座配合，以承受径向载荷。
[0012]进一步地，现有设备对于室温下塑性较差的材料缺乏加热条件或者加热温度较低。为此，上述高压扭转变形设备还包括加热装置，加热装置包括感应加热头，感应加热头上安装有感应线圈，感应线圈套在扭转模具上进行加热；扭转模具旁设有温度传感器，用以检测加热温度。通过感应加热方式加热模具，最高温度可以达到800℃左右。
[0013]进一步地，气液增压缸活塞杆端部设有隔热块，压头及上模安装座固定在隔热块上；下模固定座上固定隔热板，隔热板上再固定下模底座，下模固定座、隔热板和下模底座内部设槽，并通过插设一块旋转键来传递较大的扭矩。
[0014]进一步地，上述高压扭转变形设备还包括风冷管道，用以对加热结束的扭转模具进行冷却。
[0015]进一步地，扭转模具还包括下冲头、上冲头、垫片、张紧内环和张紧外环，下冲头置于下模的凹槽中，垫片套在下冲头上，试样放置在下冲头的上端面上；张紧外环套在垫片上，张紧内环套在下冲头上并与张紧外环过盈配合，试样位于张紧内环的内孔中；上冲头穿过张紧内环的内孔，并紧贴试样表面；上冲头于上模的凹槽中。本技术方案中的模具为方便拆卸安装的快换模具，基本可以实现对试样(试样为直径10mm，高度2mm的圆盘)全约束。
[0016]本申请提供的扭转变形设备，将模具组装好后，压头下行对上模施加足够的压力，同时电机通过减速器放大扭矩后再经过减速器输出轴将扭矩传递到下模，使试样能够轴向受压，切向受剪。通过相关控制器和传感器对压力、扭矩、扭转速度、扭转圈数、温度等相关参数进行精确控制，即可实现利用不同参数制备不同的细晶材料。
[0017]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：能够提供更高的压力及扭矩，并且能够对压力和扭矩进行精确控制，实现晶粒尺寸的进一步细化。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构示意图；
[0019]图2是图1的主视图；
[0020]图3是图1的左视图；
[0021]图4是增压装置的结构示意图；
[0022]图5是图4的俯视图；
[0023]图6是升降机构的结构示意图；
[0024]图7是锁止机构的结构示意图；
[0025]图8是增压装置液压系统原理图；
[0026]图9是旋转装置的结构示意图；
[0027]图10是图9的剖视图；
[0028]图11是图9的仰视图；
[0029]图12是加热装置的结构示意图；
[0030]图13是扭转模具的结构示意图；
[0031]附图标记：增压装置1，气液增压缸101，压机安装板102，升降机构103a，端部限位板103a1，直线导柱103a2，聚氨酯缓冲垫103a3，直线轴承103a4；锁止机构104a，锁止齿条104a1，锁止导向块104a2，锁止气缸104a3，锁止气缸活塞杆104a4，锁止气缸浮动接头104a5，锁止楔形快104a6，齿条定位块104a7，接近开关104a8；压机安装架105，顶杆安装架106，顶杆107，位移传感器108，隔热块109，压头110，上模安装座111，压装连接板112，浮动接头113，换向阀114，比例控制阀115，液压系统管接头116，油压表117；
[0032]旋转装置2，变频电机201，计数器202a，旋转发信件支架202a1，金属发信件202a2，接近开关安装支架202a3，计数器接近开关202a4；减速器203，减速器输出轴204，减速器安装架205，联轴器206，下模固定座207，轴承端盖208，推力球轴承轴承座209，推力调心滚子轴承210，隔热板211，旋转键212，下模底座213；
[0033]加热装置3，调节底板301，安装支架302，快换夹块底座303，快换夹块304，快换垫块305，感应线圈306，感应加热头307，定位块308；
[0034]扭转模具4，下模401，下冲头402，试样403，上冲头404，上模405，垫片406，张紧内环4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压扭转变形设备，包括扭转模具(4)、用以提供轴向压力的增压装置(1)和用以提供扭矩的旋转装置(2)，扭转模具(4)包括上模(405)和下模(401)，其特征在于：增压装置(1)包括气液增压缸(101)，气液增压缸(101)通过其液压系统中的换向阀(114)将气源的气压转化为压力更高的油压，通过高压油推动气液增压缸(101)活塞杆移动，活塞杆端部设有压头(110)及上模安装座(111)，上模(405)安装在上模安装座(111)上；气液增压缸(101)通过其液压系统中的比例控制阀(115)调节压头(110)作用在试样(403)上的压力；旋转装置(2)包括变频电机(201)，变频电机(201)连接减速器(203)以降低转速放大扭矩；减速器输出轴(204)经联轴器(206)将扭矩传递给下模固定座(207)，下模(401)安装在下模固定座(207)上。2.根据权利要求1所述的高压扭转变形设备，其特征在于：增压装置(1)还包括锁止机构(104a)；气液增压缸(101)活塞杆端部固定有压装连接板(112)，压头(110)及上模安装座(111)固定在压装连接板(112)底部；锁止机构(104a)包括锁止齿条(104a1)和接近开关(104a8)，锁止齿条(104a1)竖直穿过水平固定设置的锁止导向块(104a2)，锁止齿条(104a1)底部与压装连接板(112)固定；在锁止导向块(104a2)的导向槽中设有锁止楔形快(104a6)，锁止导向块(104a2)端部设有锁止气缸(104a3)，用以推动锁止楔形快(104a6)在所述导向槽中移动；接近开关(104a8)设置在锁止导向块(104a2)上，当其检测到锁止楔形快(104a6)的楔形齿与锁止齿条(104a1)啮合时即达到锁止效果。3.根据权利要求2所述的高压扭转变形设备，其特征在于：增压装置(1)还包括固定设置的位移传感器(108)，位移传感器(108)采用磁致伸缩式位移传感器，压装连接板(112)底部设有顶杆(107)，用以推动位移传感器(108)的磁块，实现压头(110)行程的检测。4.根据权利要求2所述的高压扭转变形设备，其特征在于：气液增压缸(101)固定在压机安装架(105)上，压装连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱陈豪，边润雨，董莹，吴思远，何祖伟，孙文旭，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：