[发明专利]实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法

说明书

本发明涉及金属材料塑性可加工性评价领域，具体涉及一种实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，包括以下步骤：(1)根据内部材料所需达到的静水压力水平，结合有限元数值模拟方式确定试样尺寸、包套环材料与规格；(2)根据内部材料强度和包套环材料强度，以及变形温度，选择相应吨位的试验机或压力机；(3)按照试样尺寸进行试样加工，并分别在试样表面及包套环焊接热电偶；(4)将焊接的热电偶，连接到相应的测试通道及控制通道，实现变形过程中，试样温度和包套环温度的测试与控制；(5)在试验机或压力机上进行变形实验。本发明能够实现较高的静水压力，并可以精确测量和控制变形过程试样温度。

技术领域：

本发明涉及金属材料塑性可加工性评价领域，具体涉及一种实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，能够实现较高的静水压力，并可以精确测量和控制变形过程试样温度。

背景技术：

目前，金属材料试样在自由压缩过程中其芯部的应力三轴度约为-1。虽然处于三向压应力状态，但无法达到较高的静水压力水平。为了获得较高的静水压力，必须在自由压缩的试样表面采用环形包套的方式进行包套压缩。文献(Essa K,Kacmarcik I,Hartley P,et al.Upsetting of bi-metallic ring billets.Journal of Materials ProcessingTechnology,2012,212(4):817-824.)通过有限元数值模拟与实验相结合的方式研究不同包套环材料及不同厚度的包套环材料，在室温压缩过程中，包套环内壁与内部试样的接触情况。结果表明：当包套环高径比>1.5时，其内壁与试样在压缩变形过程中，接触较好。但该研究并未涉及不同包套环厚度、不同包套材料对内部材料所受静水压力的影响规律，而且其设计的试样无法实现高温变形过程中的试样温度的准确测量与控制。因此，本发明通过压缩试样包套设计，能够实现较高的静水压力，并可精确测量和控制高温包套压缩过程中的温度。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，该包套压缩试样可以在材料内部实现较高的静水压力，同时在高温变形时可以精确测量与控制包套环与内部试样的温度。

本发明的技术方案如下：

一种实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，包括以下步骤：

(1)试样设计：根据内部材料所需达到的静水压力水平，结合有限元数值模拟方式确定试样尺寸、包套环材料与规格；

(2)试验机选择：根据内部材料强度和包套环材料强度，以及变形温度，选择相应吨位的试验机或压力机；

(3)试样加工及焊接热电偶：按照步骤(1)设计的试样尺寸进行试样加工，并分别在试样表面及包套环焊接热电偶；

(4)将步骤(3)焊接的热电偶，连接到相应的测试通道及控制通道，实现变形过程中，试样温度和包套环温度的测试与控制；

(5)在步骤(2)试验机或压力机上进行变形实验。

所述的实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，采用在圆柱试样外围包覆包套环，包套环为上包套环、下包套环两部分上下设置结构，上包套环的下部侧面开设控温槽，控温槽处露出圆柱试样。

所述的实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，控温槽处露出的圆柱试样表面焊接热电偶Ⅰ，热电偶Ⅰ通过热电偶Ⅰ引线引出，下包套环的侧面焊接热电偶Ⅱ，热电偶Ⅱ通过热电偶Ⅱ引线引出。

所述的实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，圆柱试样中间部位表面焊接两个热电偶Ⅰ，热电偶间距2～4mm，热电偶Ⅰ连接到控制温度通道。

所述的实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法，下包套环的侧面焊接两个热电偶Ⅱ，热电偶间距2～4mm，热电偶Ⅱ连接到测量温度通道。