一种双向加载的电辅助三点弯曲试验装置制造方法及图纸

一种双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，包括上、下模具，上模具包括压头，上模具通过压头施加垂直载荷作用到待弯曲实验的试样上；下模具包括底座、两根支撑棒和两套水平约束机构；待弯曲实验的试样放置于两根支撑棒上，两根支撑棒还分别连接外部电源的两极以将电流传导至试样；两套水平约束机构分设于两根支撑棒所在区域的两侧且沿同一轴线设置，以对放置于两根支撑棒上的试样的两端提供水平约束力；水平约束机构通过滚珠丝杠的旋转带动挡块作水平直线运动，并通过载荷传感器输出载荷到试样的端部。本发明专利技术能够实现双向加载的同时，对试样施加电流，这样能够较好地模拟真实服役环境下试样在电场作用时的疲劳断裂行为。境下试样在电场作用时的疲劳断裂行为。境下试样在电场作用时的疲劳断裂行为。

【技术实现步骤摘要】
Manufacturing Science and Engineering,2007,129(1):84
–
94.”对钛合金的电辅助镦粗研究也发现，当加载的电流密度大于某一阈值时，才会具有明显的电塑性效应。图6为钛合金压缩应力
‑
应变曲线，当电流密度达到19.7A/mm2时，塑性大幅度提高，流变应力明显降低。
[0008]“XU Z H,TANG G Y,TIAN S Q,et a1.Research of electroplastic rolling of AZ31 Mg alloy strip[J].Journal of Materials Processing Technology,2007,182(1
‑
3):128
‑
133.”和“LI X P,TANG G Y,KUANG J,et a1.Effect of current frequency on the mechanical properties,microstructure and texture evolution in AZ31 magnesium alloy strips during electroplastic rolling[J].Materials Science&Engineering:A,2014,612:406
‑
413.”对镁合金电塑性轧制工艺进行了研究。发现在AZ31镁合金轧制过程中加载205A/mm2、700Hz脉冲电流时，轧制力大约下降了8％，延伸率从2.5％提高到6.5％，同时镁合金在较低的温度下(473K)发生了动态再结晶，提高了工件的综合性能。
[0009]“POTLURI H，JONES J J,MEARS I.Comparison of electrically
‑
assisted and conventional friction stir welding processes by feed force and torque[C].ASME 2013International Manufacturing Science and Engineering Conference Collocated with the 41st North American Manufacturing Research Conference,2013.”在6061铝合金焊接过程中加载直流电，如图7所示。搅拌力降低了大约59％，搅拌深度大幅提高。
[0010]现有三点弯曲试验装置在水平方向和垂直方向上增加加载装置，实现了双向动/静加载条件下的三点弯曲试验，弯曲试验包括压缩式三点弯曲和疲劳式三点弯曲，使试验条件更加贴近构件真实服役状态，但是针对电辅助条件下试样疲劳断裂规律的三点弯曲试验装置尚未报道。因此，材料多样的微观结构和复杂的塑性变形过程，使得探明电辅助塑性成形的机理十分困难。

技术实现思路

[0011]基于此，本专利技术提供了一种双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，以研究不同微观结构难变形材料在电辅助塑性变形过程中的断裂失效机理。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供了一种双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，其包括上模具和下模具，其中：
[0013]所述上模具包括压头，所述上模具通过所述压头施加垂直载荷作用到待弯曲实验的试样上，且所述压头与试样绝缘；
[0014]所述下模具包括底座，以及安装在所述底座上的两根支撑棒和两套水平约束机构；两根所述支撑棒分设于所述压头轴线的两侧，待弯曲实验的试样放置于两根所述支撑棒上，两根所述支撑棒还分别连接外部电源的两极以将电流传导至试样，且所述支撑棒与所述底座绝缘；两套所述水平约束机构分设于两根所述支撑棒所在区域的两侧且沿同一轴线设置，以用于对放置于两根所述支撑棒上的试样的两端提供水平约束力；
[0015]所述水平约束机构包括滚珠丝杠、与所述滚珠丝杠连接的挡块，以及连接在所述挡块上的载荷传感器，所述水平约束机构通过所述滚珠丝杠的旋转带动所述挡块作水平直线运动，并通过载荷传感器输出载荷到试样的端部，且试样与所述载荷传感器绝缘。
[0016]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述压头的端部为矩形截面，并具有圆弧轮廓，外部设有尺寸匹配的陶瓷套。
[0017]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述底座整体为长方形且沿其长度方向开设有矩形的型槽，两套所述水平约束机构左右对称设置在所述型槽内。
[0018]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述滚珠丝杠为手动式结构，其包括螺杆、滚珠螺母、螺母座、螺杆支撑端、螺杆固定端和手轮，所述螺杆支撑端和所述螺杆固定端分别固定在所述型槽内，所述螺杆的两端分别与所述螺杆支撑端和所述螺杆固定端连接，所述螺母座通过所述滚珠螺母设置在所述螺杆上，所述挡块固定连接在所述螺母座上，所述手轮位于所述螺杆固定端的外侧并与所述螺杆连接，且通过手轮驱动螺杆旋转以通过滚珠螺母带动螺母座在螺杆上作直线运动。
[0019]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述型槽的槽壁上设有多组位于所述压头轴线的两侧的支撑孔，所述支撑棒插接在所述支撑孔内并通过陶瓷套管实现绝缘，且通过将支撑棒插接在不同的支撑孔中以改变两根支撑棒之间的跨距。
[0020]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述载荷传感器上贴设有陶瓷片，所述载荷传感器通过所述陶瓷片与试样接触以实现绝缘。
[0021]本专利技术的双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，通过采用上述技术方案，使得本专利技术能够实现双向加载的同时，对试样施加电流，这样能够较好地模拟真实服役环境下试样在电场作用时的疲劳断裂行为，从而能够探究双向应力约束状态下试样在电场作用时的断裂失效行为，为难变形材料电辅助塑性变形机理及工艺优化提供借鉴。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0023]图1为本专利技术双向加载的电辅助三点弯曲试验装置提供的一实施例的结构示意图；
[0024]图2为水平约束机构的结构示意图；
[0025]图3为现有技术中有效电流密度对工件弯曲成形力的影响；
[0026]图4为现有技术中电流密度对弯曲工件成形质量的影响；
[0027]图5为现有技术中钛合金不同镦粗试样；
[0028]图6为现有技术中钛合金压缩应力
‑
应变曲线；
[0029]图7为现有技术中电塑性搅拌摩擦焊示意图。
[0030]图中：1、压头，2、陶瓷片，3、试样，4、挡块，5、螺母座，6、滚珠螺母，7、螺杆，8、螺杆固定端，9、手轮，10、载荷传感器，11、螺杆支撑端，12、支撑棒，13、陶瓷套管，14、底座。
[0031]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，其特征在于，包括上模具和下模具，其中：所述上模具包括压头，所述上模具通过所述压头施加垂直载荷作用到待弯曲实验的试样上，且所述压头与试样绝缘；所述下模具包括底座，以及安装在所述底座上的两根支撑棒和两套水平约束机构；两根所述支撑棒分设于所述压头轴线的两侧，待弯曲实验的试样放置于两根所述支撑棒上，两根所述支撑棒还分别连接外部电源的两极以将电流传导至试样，且所述支撑棒与所述底座绝缘；两套所述水平约束机构分设于两根所述支撑棒所在区域的两侧且沿同一轴线设置，以用于对放置于两根所述支撑棒上的试样的两端提供水平约束力；所述水平约束机构包括滚珠丝杠、与所述滚珠丝杠连接的挡块，以及连接在所述挡块上的载荷传感器，所述水平约束机构通过所述滚珠丝杠的旋转带动所述挡块作水平直线运动，并通过载荷传感器输出载荷到试样的端部，且试样与所述载荷传感器绝缘。2.根据权利要求1所述的双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，其特征在于，所述压头的端部为矩形截面，并具有圆弧轮廓，外部设有尺寸匹配的陶瓷套。3.根据权利要求1所述的双向加载的电辅助三点弯曲试验装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑泽邦，沈宋麟，詹梅，雷煜东，赵盼娣，王雨洋，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：