[发明专利]一种分离式霍普金森压杆试验金属试样的制备方法

说明书

本发明公开了一种分离式霍普金森压杆试验金属试样的制备方法，其适用于获得尺寸较小试样，采用常见设备，能够在获得尺寸较小试样的同时，保证其圆柱度、两端面的平行度以及表面的粗糙度，有效提高试验过程中试样的应变率以及试验结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及材料力学性能测试领域，具体涉及一种分离式霍普金森压杆试验金属试样的制备方法。

背景技术

金属构件常常服役于具有复杂动载荷的恶劣环境，而承受动载荷的材料可能会以高应变率发生变形。此外，计算机技术高速发展的环境下，仿真技术在研究材料加工机理、优化切削参数等方面发挥了不可替代的作用。切削过程中，金属的弹塑性变形具有高温、大应变、高应变率的特点，构建可真实反映切削力学特点的材料本构模型，是保证切削仿真结果准确可靠的基础。Johnson-Cook本构模型是反映高应变率下的金属材料动态力学性能最为常用的本构模型,而分离式霍普金森压杆试验法(SHPB)是获得该本构模型一系列参数最为主要的试验方法，且较小尺寸的试样更容易获得高的应变速率，为了保证国标GB/T34108-2017对高应变速率压缩试验试样的精度要求，合理的试样制备工艺与方法尤为重要。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种分离式霍普金森压杆试验金属试样的制备方法，其适用于获得尺寸较小试样，采用常见设备，能够在获得尺寸较小试样的同时，保证其圆柱度、两端面的平行度以及表面的粗糙度，有效提高试验过程中试样的应变率以及试验结果的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种分离式霍普金森压杆试验金属试样的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、确定试样尺寸，假设试样尺寸为Φd×h；

S2、确定试样材质，选取一定直径的棒料作为试样坯料；

S3、在试样坯料上切割出一片厚度为(h+0.2)的圆薄片；

S4、将圆薄片放置在平面磨床的电磁吸盘上并通过磁力固定，分别磨削圆薄片的两端面，直至圆薄片的厚度变为(h+0.1)；

S5、从圆薄片中切割出若干个直径为Φ(d+0.1)的圆柱；

S6、将圆柱的外圆直径精车到d，利用无心外圆磨床研磨圆柱的外圆，进一步提高外圆面粗糙度以及圆柱度；

S7、从45钢钢板或者钢棒上面切割获得直径为D、厚度为(d-0.1)的薄片；

S8、在薄片上钻出若干个直径为d的通孔；

S9、将已钻孔的薄片作为磨削夹具，先将其放在平面磨床的电磁吸盘上进行吸附装夹，然后将圆柱分批次放入薄片的通孔内，翻转圆柱反复研磨圆柱的两端面，直至圆柱度厚度变为h；

S10、利用抛光剂对圆柱2两端面进行抛光，最终获得符合要求的试样。

优选地，步骤S3、S5、S7中的切割步骤均选用电火花线切割机床进行。

优选地，步骤S8中在薄片上钻出的通孔呈矩形阵列或环形阵列均布。

优选地，步骤S7中薄片的直径D范围为10d～25d。

本发明的有益效果在于：其适用于获得尺寸较小试样，采用常见设备，能够在获得尺寸较小试样的同时，保证其圆柱度、两端面的平行度以及表面的粗糙度，有效提高试验过程中试样的应变率以及试验结果的可靠性。

附图说明