一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置，属于试验装置技术领域。本发明专利技术包括：基座；试样台，其设置于基座顶端，用于盛放试样；控温缸套，其与试样台通过法兰止口配合自定位，其与试样台构成试样压缩腔体；压头，其位于试样压缩腔体内，用于对试样进行压缩；控温缸套上装嵌有冷却气/液喷管。本发明专利技术具有结构简单，功能多样，适用于常规热压缩试验，也适用于半固态金属压缩试验、深冷粉末坯体压缩试验和电磁脉冲等复合能场作用下的压缩试验。验和电磁脉冲等复合能场作用下的压缩试验。验和电磁脉冲等复合能场作用下的压缩试验。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置


[0001]本专利技术涉及试验装置
，尤其涉及一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置。

技术介绍

[0002]目前，航空航天、交通运输和电子通信等领域不仅面临愈加严苛的服役环境，也要寻求高质量和高效率的发展，材料设计和成形制造一体化已经成为热门发展趋势。例如，针对新型高性能金属及其复合材料开发的粉末深冷成形技术、电磁复合能场加工技术和液固模锻成形技术等，要实现设计和制造的高质高效发展，需要在不同温阈内实现单向压缩或约束压缩试验，从而提高试验效率。
[0003]但是，由于传统的高温压缩试验机本身的复杂性和功能单一等因素，限制了新材料和新技术的试验研究效率，尤其是材料超低温和半固态温度区间内的压缩。而现有的大部分万能试验机受限于定制化模块的商业发展模式，大多只能实现单向拉伸或常规的单向压缩，无法满足日益多元的试验测试需求。
[0004]例如，已有研究者利用Gleeble试验机完成了金属材料半固态压缩力学试验，得到了相应材料半固态状态下压缩的应力
‑
应变曲线，并研究了半固态金属压缩变形时液固相协同变化规律等。但是，由于Gleeble试验时试样为水平悬空放置，半固态金属液相率超过一定值后极易发生坍缩，试验失败的概率大幅增加；另外，由于半固态金属复杂的触变特性，单一的平板压缩试验，剪切速率较小，无法对半固态金属成形行为开展全面的研究。
[0005]目前，专利CN107063851A公开了一种高温压缩试验夹具，通过采用交叉对接的上压缩体和下压缩体，将对上、下压缩体的拉力转化为对试样的压力，实现了用拉伸进行压缩性能测试的目的。该方法所用装置虽然利用万能试验机拉伸功能完成了单向压缩，但是，仍然存在样品控温精度低，高温压缩后试样快速冷却获取压缩特征组织困难的缺陷。其次，也无法实现深冷态或半固态等特殊状态下样品的压缩试验，至于深冷成形技术的超低温加工和电磁脉冲复合能场加工等其他特殊工况，传统的高温压缩机和万能试验机尚未有成熟的方案见诸报道。
[0006]因此，针对Gleeble试验机和现有压缩试验夹具专利技术的不足，本专利技术面向新材料及新技术的多元化试验需求，提出一种形式简便，测试可靠，功能多元，并且与常规万能试验机兼容性强的试验装置。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，针对现有技术中材料压缩试验夹具结构单一和操作复杂，无法实现新型材料的特殊压缩试验需求等技术问题和短板，本专利技术提供了一种操作简便，测控可靠，功能多样的宽温阈材料压缩试验装置，其适用于常规的万能试验机(含加热炉、外接冷却气/液装置以及电磁脉冲装置)；具有结构简单，功能多样，适用于常规热压缩试验，也适用于半固态金属压缩试验、深冷粉末坯体压缩试验和电磁脉冲等复合能场作用下的压缩试验。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0009]一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置，包括：
[0010]基座；
[0011]试样台，其设置于所述基座顶端，用于盛放试样；
[0012]控温缸套，其与所述试样台通过法兰止口配合自定位，其与所述试样台构成试样压缩腔体；
[0013]压头，其位于所述试样压缩腔体内，用于对所述试样进行压缩；
[0014]所述控温缸套上装嵌有冷却气/液喷管。
[0015]优选地，所述试样压缩腔体的试样台内嵌有基座测温热电偶，和
[0016]用于设置于所述试样表面的表面测温热电偶。
[0017]优选地，所述基座通过第一连接支座与试验机的底座相连接，试验机的移动横梁与所述压头自上至下依次通过第二连接支座和上端连接柱相连接。
[0018]优选地，所述控温缸套的上端开设圆孔，下端开口与所述控温缸套的内径等径；
[0019]所述压头由下往上穿过所述圆孔后与所述上端连接柱相连接，位于所述控温缸套内的所述压头的法兰直径大于所述圆孔的直径。
[0020]优选地，所述试样通过径向约束环进行约束或成型。
[0021]优选地，所述压头为平板型压头、台阶型压头、窄缝型压头和针型压头中的一种，可根据不同的压头需求进行灵活替换。
[0022]优选地，所述压缩试验装置由GH747或310s不锈钢材料制作。
[0023]优选地，所述冷却气/液喷管的材质为铜管。
[0024]优选地，在放置所述试样前，要在所述试样台和所述压头与所述试样接触的表面喷涂润滑剂。
[0025]优选地，所述润滑剂为石墨润滑剂或氮化硼润滑剂。
[0026]本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：
[0027]1)本专利技术提供的适用于宽温阈材料的压缩试验装置，其具有操作简便，测控可靠，功能多样，其适用于常规的万能试验机(含加热炉、外接冷却气/液装置以及电磁脉冲装置)；具有结构简单，功能多样，适用于常规热压缩试验，也适用于半固态金属压缩试验、深冷粉末坯体压缩试验和电磁脉冲等复合能场作用下的压缩试验。
[0028]2)本专利技术提供的适用于宽温阈材料的压缩试验装置，宽温阈是指包含了低温温阈、常温温阈和高温温阈的加工温度范围(
‑
196℃至1200℃)；借助加热炉或电磁脉冲装置和控温缸套协同实现350℃至1200℃的高温度范围；借助冷却气/液装置和控温缸套协同实现
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196℃至
‑
40℃的低温度范围在如此宽温阈下完成多种高性能金属及其复合材料的热压缩试验、超低温粉末压缩试验、半固态压缩试验和复合能场作用下的压缩试验等。
[0029]3)本专利技术提供的适用于宽温阈材料的压缩试验装置，基座和控温缸套间通过法兰止口配合，具有较高同轴度，有效控制压缩的载荷和位移方向，提高试验准确性。
[0030]4)本专利技术提供的适用于宽温阈材料的压缩试验装置，控温缸套构建了相对小的保温空间，并引入测温表，实现同步温度监测，有助于提高试验精度。
[0031]5)本专利技术提供的适用于宽温阈材料的压缩试验装置，结构简单，取放样品方便。基于普通的万能试验机，设计了一套取/放样方便，操作简单，试验过程流畅的装置。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提供的高温温阈压缩装置；
[0033]图2为本专利技术提供的低温温阈压缩装置；
[0034]图3为本专利技术提供的含有电磁脉冲装置的压缩装置；
[0035]图4为控温缸套的结构示意图；
[0036]图5为基座结构示意图；
[0037]图6为上端连接柱结构示意图；
[0038]图7为本专利技术提供的两种试样台结构示意图；
[0039]图8为本专利技术提供的四种压头的结构示意图；
[0040]图9为7075铝合金在不同类型压头压缩试验位移
‑
载荷曲线图；
[0041]图中，1.移动横梁；2.插销；3.电阻加热炉；4.冷水机；5.上端连接柱；6.压头；7.表面测温热电偶；8.冷却气/液喷管；9.控温缸套；10.试样；11.试样台；12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置，其特征在于，包括：基座；试样台，其设置于所述基座顶端，用于盛放试样；控温缸套，其与所述试样台通过法兰止口配合自定位，其与所述试样台构成试样压缩腔体；压头，其位于所述试样压缩腔体内，用于对所述试样进行压缩；所述控温缸套上装嵌有冷却气/液喷管。2.根据权利要求1所述的一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置，其特征在于，所述试样压缩腔体的试样台内嵌有基座测温热电偶，和用于设置于所述试样表面的表面测温热电偶。3.根据权利要求2所述的一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置，其特征在于，所述基座通过第一连接支座与试验机的底座相连接，试验机的移动横梁与所述压头自上至下依次通过第二连接支座和上端连接柱相连接。4.根据权利要求3所述的一种适用于宽温阈材料的压缩试验装置，其特征在于，所述控温缸套的上端开设圆孔，下端开口与所述控温缸套的内径等径；所述压头由下往上穿过所述圆孔后与所述上端连接柱相连接，位于所述控温缸套内的所述压头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，张万鹏，臧博，赵天闻，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：