中國機(jī)械工程：高溫超塑脹形實(shí)驗(yàn)裝置
2022-04-19【作 者】宋玉泉;馬品奎;任明文;管志平
【前 言】
超塑性脹形是超塑性成形的重要工藝之一，在進(jìn)行超塑性力學(xué)的理論研究和應(yīng)用中都占有重要的地位。由于超塑性脹形是二維應(yīng)力狀態(tài)，無摩擦影響，壓邊的邊界條件嚴(yán)格并可控制外加壓力，因此，在理論上，它是一維變形向三維復(fù)雜變形的必然過渡，在應(yīng)用上，超塑脹形成形(SPF)、脹形與擴(kuò)散連接(DB)的聯(lián)合成形工藝能把許多零件組成一個(gè)部件的組合成形。
超塑脹形的試件必須密閉在壓邊筒中，實(shí)驗(yàn)時(shí)只能借助施壓時(shí)間或壓力一高度曲線來控制脹形過程，無法直接觀測和記錄脹形壓力p與試件極點(diǎn)高度H和時(shí)間t的關(guān)系，因此得不到精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是脹形力學(xué)理論的深入研究必須解決的實(shí)驗(yàn)手段問題。筆者在文獻(xiàn)[1]中提出的“超塑脹形光電測量實(shí)驗(yàn)裝置”雖然能觀測記錄脹形件極點(diǎn)高度隨時(shí)間的變化，但由于利用纏繞電阻絲加熱，不但升溫慢，而且不能完全消除交變電磁場對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，此外，也不能觀察脹形件形貌的變化過程，對(duì)于高溫氧化和背壓施加等問題也未很好地解決。為此，本文以專利200410010939. 2[2]為依據(jù)，提出非接觸的光電觀察記錄、筒外加熱控溫控壓、氫氣凈化并設(shè)有背壓的高溫超塑脹形實(shí)驗(yàn)裝置。
【結(jié) 論】
高溫超塑脹形實(shí)驗(yàn)裝置由氫氣源,氣凈化、高溫加熱、溫度和壓力檢測系統(tǒng)及壓邊筒和光電測量記錄系統(tǒng)組成，其主要特點(diǎn)如下:
1、由氫氣源輸出的氫氣是由總閥、減壓閥、電磁調(diào)壓閥和單向閥控制壓力的，可按設(shè)定的壓力進(jìn)行控制。
2、氣凈化裝置由除水裝置和雜質(zhì)過濾裝置組成，可對(duì)氫氣進(jìn)一步凈化，防止在高溫下試件發(fā)生氧化。
3、加熱系統(tǒng)采用中頻感應(yīng)加熱耐高溫合金，實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的高溫快速加熱。
4、溫度和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，分別由步進(jìn)電機(jī)同步控制降溫、升溫閥和降壓、升壓閥實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和壓力的精確調(diào)控。
5、壓邊筒由施壓腔和背壓腔兩部分組成，分別由精確控制的溫度和壓力系統(tǒng)輸送的高溫高壓氫氣，實(shí)現(xiàn)試件的脹形。
6、在壓邊筒上設(shè)有對(duì)稱的石英玻璃窗口，在壓邊筒外的左側(cè)設(shè)有平行光源，在右側(cè)設(shè)有攝像機(jī)，平行光通過石英玻璃窗口將圖像傳到攝像機(jī)，攝像機(jī)記錄脹形過程試件幾何形狀隨壓力和時(shí)間的變化，這就解決了接觸測量法難以克服的缺點(diǎn)，為脹形定量解析理論的研究提供精確的測量數(shù)據(jù)。
以下是正文：
