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中国机械工程:高温超塑胀形实验装置

2022-04-19

【作 者】宋玉泉;马品奎;任明文;管志平

【前 言】

超塑性胀形是超塑性成形的重要工艺之一,在进行超塑性力学的理论研究和应用中都占有重要的地位。由于超塑性胀形是二维应力状态,无摩擦影响,压边的边界条件严格并可控制外加压力,因此,在理论上,它是一维变形向三维复杂变形的必然过渡,在应用上,超塑胀形成形(SPF)、胀形与扩散连接(DB)的联合成形工艺能把许多零件组成一个部件的组合成形。

超塑胀形的试件必须密闭在压边筒中,实验时只能借助施压时间或压力一高度曲线来控制胀形过程,无法直接观测和记录胀形压力p与试件极点高度H和时间t的关系,因此得不到精确的实验数据,这是胀形力学理论的深入研究必须解决的实验手段问题。笔者在文献[1]中提出的“超塑胀形光电测量实验装置”虽然能观测记录胀形件极点高度随时间的变化,但由于利用缠绕电阻丝加热,不但升温慢,而且不能完全消除交变电磁场对实验的影响,此外,也不能观察胀形件形貌的变化过程,对于高温氧化和背压施加等问题也未很好地解决。为此,本文以专利200410010939. 2[2]为依据,提出非接触的光电观察记录、筒外加热控温控压、氢气净化并设有背压的高温超塑胀形实验装置。

【结 论】

高温超塑胀形实验装置由氢气源,气净化、高温加热、温度和压力检测系统及压边筒和光电测量记录系统组成,其主要特点如下:

1、由氢气源输出的氢气是由总阀、减压阀、电磁调压阀和单向阀控制压力的,可按设定的压力进行控制。

2、气净化装置由除水装置和杂质过滤装置组成,可对氢气进一步净化,防止在高温下试件发生氧化。

3、加热系统采用中频感应加热耐高温合金,实现对氢气的高温快速加热。

4、温度和压力调节系统,分别由步进电机同步控制降温、升温阀和降压、升压阀实现对温度和压力的精确调控。

5、压边筒由施压腔和背压腔两部分组成,分别由精确控制的温度和压力系统输送的高温高压氢气,实现试件的胀形。

6、在压边筒上设有对称的石英玻璃窗口,在压边筒外的左侧设有平行光源,在右侧设有摄像机,平行光通过石英玻璃窗口将图像传到摄像机,摄像机记录胀形过程试件几何形状随压力和时间的变化,这就解决了接触测量法难以克服的缺点,为胀形定量解析理论的研究提供精确的测量数据。

以下是正文:

 

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