[发明专利]一种直接测试管材力学性能的胀形实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试管材力学性能的实验装置。

背景技术

在材料加工成形过程中，为了选择合理的工艺流程、确定工艺参数及进行成形后产品的性能分析，需要准确测试材料的力学性能。对于管材，一般沿着轴向和环向存在明显的力学性能差异。管材的轴向力学性能可通过单向拉伸实验进行测试，但是对于环向或其他方向的力学性能，如果沿相应方向截取试样并展平后再进行单向拉伸，则材料的性能必然因展平过程而发生变化，实验所得的结果并不能准确反映管材真实的力学性能。

管材胀形实验是准确测试管材力学性能的新方法。通过测量胀形过程中管坯内部的胀形压力、管坯的胀形高度以及管坯的壁厚等数据，利用专用的理论分析公式可以计算得到管材的等效应力应变曲线。因为胀形实验时仍然保持管坯的原始形状，所以可以直接得到较为准确的力学性能结果。

目前，利用管材胀形实验测试管材力学性能，尚未形成通用或标准的实验方法，试样的制备、胀形时的约束边界条件及数据分析处理方法等都不统一。胀形实验时更是缺乏专用的实验装置。现有的用于管材胀形实验的装置，存在如下问题：(1)实验中测量胀形区管材壁厚时，有的采用“中断实验”取下管坯进行测量，有的采用“多个试样”分别胀形后测量，都无法实现胀形过程中壁厚的连续测量，导致实验繁琐、效率很低；(2)实验时管材端部的受力或约束条件不同，导致实验结果缺乏可比性；(3)实验多是在通用液压机上进行，需要左右两侧的水平油缸推动冲头实现管端的密封，设备尺寸大、动作复杂；(4)通过闭合上下模具实现管材端部的约束，对于不同直径和不同长度的管坯，需要采用不同的模具，模具成本高；(5)实验数据的采集相对独立、分散，需要将多个数据汇总后再进行后续处理才能得到应力应变曲线等，实验周期长，结果处理繁琐。

发明内容

本发明为解决现有的管材力学性能的胀形实验装置无法实现连续测量、测量效率低、实验装置尺寸大、实验成本高以及实验周期长的问题，进而提供一种直接测试管材力学性能的胀形实验装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种直接测试管材力学性能的胀形实验装置包括液压泵站、油缸、压力传感器、位移传感器、增压装置、计算机、约束框架和调整块，约束框架包括底板、第一固定板、第二固定板、移动密封冲头、固定密封冲头、两个密封嵌块和多个导柱，第一固定板板面上的四角处沿第一固定板板面的厚度方向各加工有一个第一通孔，第二固定板板面上的四角处沿第二固定板的厚度方向各加工有一个第二通孔，第二固定板的中心处沿第二固定板的厚度方向加工有工艺孔，每个密封嵌块的中心处沿密封嵌块的厚度方向加工有定位孔，每个密封嵌块端面上的四角处沿每个密封嵌块的厚度方向各加工有一个导向孔，移动密封冲头的侧壁上沿壁厚方向加工有压力检测孔，固定密封冲头的侧壁上沿壁厚方向加工有介质输入孔，底板平放设置，第一固定板和第二固定板垂直固接在底板板面的两端，第一固定板的第一通孔与第二固定板的第二通孔同轴设置；两个密封嵌块垂直于底板的板面设置且两个密封嵌块设置在第一固定板和第二固定板之间，两个密封嵌块与第一固定板和第二固定板的板面相互平行设置，两个密封嵌块的导向孔与第一固定板的第一通孔一一对应同轴设置，密封嵌块的定位孔与第二固定板的工艺孔同轴设置，导柱依次穿过相互同轴设置的第一通孔、导向孔和第二通孔，导柱的两端通过螺帽紧固，两个密封嵌块与导柱滑动连接，调整块水平设置在两个密封嵌块之间且调整块的两端分别顶靠在两个密封嵌块相对的内端面上，固定密封冲头可拆卸固接在第一固定板板面的中心处且固定密封冲头与定位孔同轴设置，固定密封冲头的介质输入孔朝上设置，液压泵站与油缸连通设置，移动密封冲头可拆卸固接在油缸的活塞杆的端面上且移动密封冲头与活塞杆同轴设置，移动密封冲头和固定密封冲头同轴设置，移动密封冲头的压力检测孔朝上设置，移动密封冲头穿过工艺孔设置，待测管坯设置在两个密封嵌块之间，待测管坯的两端分别设置在两个密封嵌块的定位孔内，固定密封冲头顶靠在待测管坯靠近第一固定板一侧的管口处并将其密封，移动密封冲头通过油缸的推力顶靠在待测管坯靠近第二固定板一侧的管口处并将其密封，压力传感器的检测一端插入移动密封冲头的压力检测孔内，压力传感器的另一端与计算机连接，位移传感器的检测一端连接在待测管坯外壁的中部，位移传感器的另一端与计算机连接；增压装置通过导管插入固定密封冲头的介质输入孔内并与待测管坯连通设置。