[实用新型]一种管材挤压实验装置

说明书

技术领域

本实用新型专利属于管材挤压实验装置及相关技术标准，为建立管材挤压成形时的材料本构关系模型提供实验数据。

背景技术

建立准确的材料热变形本构关系模型对于分析材料变形特征和成形性能，优化塑性成形工艺及模具设计具有重要意义。

材料本构关系模型是塑性变形过程数值模拟和模具设计不可缺少的基础理论模型，材料本构关系模型的计算精度和形式直接影响计算结果和计算速度。从文献上看，目前关于材料热变形本构关系模型的建立方法是依据Arrhenius型方程形式，对热模拟实验或热拉伸实验数据采用数理统计的方法建立起来的。热模拟实验或热拉伸实验时的变形体是一个自由镦粗或自由拉伸的变形过程，都是受单向外力作用，而且其未受力方向上都是自由表面，如果采用热模拟实验或热拉伸实验数据建立起来的材料本构关系模型应用到挤压变形过程中，由于应力状态等变形条件不同，必然产生计算误差，进而影响数值模拟精度。因为挤压变形时的受力状态与热模拟实验或热拉伸实验时的受力状态差别明显，挤压变形时变形体的三个方向都是受压应力作用，而热模拟实验或热拉伸实验时的变形体都是受单向压力或单向拉伸力作用，而且其它方向上都是自由表面。因此为了建立准确的管材挤压变形时材料本构关系模型，提出了本实用新型专利，为建立管材挤压成形时的材料本构关系模型提供实验数据。

实用新型内容

本实用新型专利的目的：在于提供一种管材挤压实验装置，以便为建立管材挤压成形时的材料本构关系模型提供实验数据。

采用的技术方案：

本实用新型专利的目的就是根据管材挤压成形时的应力-应变速率关系，而提供一种管材挤压实验装置。

一种管材挤压实验装置，包括挤压轴、挤压筒、挤压模板，挤压筒底部的挤压模板上设置有挤压凹模，挤压轴插设在挤压筒的上部，挤压模板上设置有挤压坯料，挤压坯料的顶面上分别设置有石墨垫和挤压垫，挤压筒内设置有一挤压杆，挤压杆分别穿过挤压坯料、石墨垫及挤压垫，挤压杆的上端与挤压轴相连接，挤压杆的下端与挤压凹模相连接。

一种管材挤压变形时材料本构关系模型建立方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)准备挤压坯料，相关辅助材料；(2)用挤压装置通过由挤压实验测得挤压应力-应变速率曲线；(3)绘制和的曲线；(4)通过计算得到适用于管材挤压变形时的本构关系模型。

计算方法：

式中：A₁＝Aαⁿ，A₂＝A/2ⁿ，应变速率(S^-1)；Q，变形激活能(J/mol)，与材料有关；σ，单位挤压应力(MPa)；n，应力指数；T，绝对温度K；R，气体常数，其值为8.314J/(mol·K)；A，与材料有关的常数.n值的确定方法是通过测定应力的对数(lnσ)和应变速率的对数的直线斜率获得，α值的确定方法是通过测定应力σ和应变速率的对数的直线斜率获得，Q值的确定方法是通过测定应力的双曲正弦函数的对数(ln[sinh(ασ)])和对应的温度值(1/T)的直线斜率获得，A值的确定方法是根据获得的参数值(n，α，Q)再通过式(2)获得。

在温度不变的条件下，Q，R，T，A均是常数，根据式(3)可以确定n和α值，即：

n=∂lnϵ·∂lnσandα=1n∂lnϵ·∂σ---(3)]]>