一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用，該試驗(yàn)裝置包括密閉箱體、拉伸裝置、壓力裝置、流體壓力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置。本發(fā)明所提出的試驗(yàn)裝置采用更加均勻和準(zhǔn)確的流體介質(zhì)壓力取代了傳統(tǒng)的機(jī)械壓力，能夠提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性及效率，本裝置具有加熱系統(tǒng)，能對(duì)試樣進(jìn)行加熱與恒溫控制，升溫效率高、誤差小，不僅適用于材料在常溫下的摩擦性能試驗(yàn)，也適用于材料在高溫下的摩擦性能試驗(yàn)。
【專利說明】一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用，屬于熱介質(zhì)成形技術(shù)及材料試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]熱介質(zhì)成形技術(shù)是21世紀(jì)初期迅速發(fā)展起來的最具創(chuàng)新性的柔性成形技術(shù)。熱介質(zhì)成形是采用高溫?zé)崃黧w介質(zhì)作為傳力介質(zhì)，并以此代替部分模具成形零件的一種制造方法。熱介質(zhì)成形具有熱成形與流體成形的雙重優(yōu)點(diǎn)，在流體壓力誘導(dǎo)的厚向應(yīng)力參與下，材料的塑性和延展性顯著提高，屈服強(qiáng)度迅速下降，破裂傾向減小，鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，越來越多的研究者對(duì)熱介質(zhì)成形技術(shù)展開了更深入的研究工作，而在這個(gè)領(lǐng)域開展研究工作需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。材料的摩擦性能影響其成形性能，而在熱流體介質(zhì)提供厚向應(yīng)力作用的成形環(huán)境中對(duì)材料進(jìn)行摩擦性能測試還是一個(gè)難題，也沒有進(jìn)行相應(yīng)測試的試驗(yàn)裝置。
[0003]常見的摩擦性能試驗(yàn)方法多種多樣，試驗(yàn)裝置五花八門，有時(shí)為了全面評(píng)價(jià)一種材料的摩擦磨損性能，需要同時(shí)配置多臺(tái)不同用途的試驗(yàn)機(jī)。南京航空航天大學(xué)研制了一種多功能摩擦試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)分別夾持上試樣和下試樣,通過加載桿對(duì)上試樣施加外加載荷，夾持下試樣的夾頭連接主軸，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)使上試樣和下試樣產(chǎn)生摩擦。這是常規(guī)的摩擦性能試驗(yàn)方法，不適用于流體壓力提供厚向應(yīng)力作用下的板材摩擦性能測試，且對(duì)高溫環(huán)境下材料的摩擦性能測試不具備通用性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決目前沒有專門的試驗(yàn)裝置能夠測試高溫環(huán)境下材料的摩擦性能，也沒有專門的試驗(yàn)裝置能夠測試流體壓力提供厚向應(yīng)力作用下板材的摩擦性能的問題，提出了一種流體壓力提供厚向應(yīng)力作用的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，該裝置在試驗(yàn)過程中，流體介質(zhì)能夠?yàn)榘宀奶峁┖裣驊?yīng)力。
[0005]一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，包括密閉箱體、拉伸裝置、壓力裝置、流體壓力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置；
[0006]密閉箱體包括箱體、箱體蓋板和墊塊；箱體中心具有凹腔，凹腔分為上、下兩個(gè)部分，下部凹腔側(cè)面開有凹槽，上部凹腔設(shè)有拉伸桿安裝孔，箱體蓋板和箱體固定連接，箱體蓋板與箱體之間設(shè)有高溫密封圈，箱體蓋板中間開孔，箱體底部固定墊塊上，墊塊安裝固定在機(jī)架上；
[0007]拉伸裝置包括拉伸缸、拉伸缸活塞、拉伸桿、支撐塊、連接器、模具和固定模塊；拉伸桿水平穿透箱體的拉伸桿安裝孔，拉伸桿在箱體外與拉伸缸活塞連接，活塞設(shè)置于拉伸缸中，拉伸桿在箱體內(nèi)通過連接器與模具連接，連接器固定連接在模具外壁上；拉伸缸固定連接在機(jī)架上；支撐塊固定在箱體外壁上，用于支撐拉伸桿；模具位于箱體的凹腔居中位置，模具底部有滑輪，模具采用上表面開口，內(nèi)部空腔的結(jié)構(gòu)，其上表面開槽放置可更換的固定模塊，固定模塊與模具采用螺釘連接，下試樣固定在模塊上，模具內(nèi)部是工作油腔，其側(cè)面設(shè)置有高壓油口；
[0008]壓力裝置包括壓力缸、壓力缸活塞、壓桿、支撐塊和夾具；壓桿豎直穿透箱體蓋板的中間開孔，壓桿在箱體外與壓力缸活塞連接，活塞設(shè)置于壓力缸中，壓桿在箱體內(nèi)與夾具相連；壓力缸位于密閉箱體的上方處，并與上部機(jī)架連接；支撐塊固定在箱體蓋板上，用于支撐壓桿；夾具用于夾持上試樣；
[0009]流體壓力系統(tǒng)包括流體壓力產(chǎn)生裝置和溢流閥；流體壓力產(chǎn)生裝置包括低壓腔和高壓腔，高壓腔通過高壓管路與工作油腔相連，低壓腔與溢流閥連接，通過設(shè)定溢流閥的壓力，間接控制工作油腔中的壓力；流體壓力產(chǎn)生裝置將高壓流體壓入工作油腔；
[0010]加熱系統(tǒng)包括保溫層、加熱單元和防濺隔板；保溫層、加熱單元和防濺隔板依次安裝在密閉箱體的下部凹腔的凹槽中，防濺隔板與上部凹腔的內(nèi)部側(cè)壁、底部壁板分別進(jìn)行固定，用于防止高壓流體與加熱單元接觸；加熱單元安裝在保溫層與防濺隔板之間；
[0011]在箱體壁上開出冷卻水孔，通循環(huán)冷卻水對(duì)箱體外壁進(jìn)行冷卻，形成冷卻系統(tǒng)；
[0012]壓力測量系統(tǒng)包括壓力傳感器和壓力測量裝置；壓力傳感器安裝在拉伸桿上，用于測量試驗(yàn)時(shí)對(duì)模具施加的拉力；壓力測量裝置通過高壓管路與模具的工作油腔相通，固定在箱體外壁上，用于測量試驗(yàn)時(shí)油腔中的實(shí)際壓力；
[0013]溫度測量裝置固定在箱體外壁上，熱電偶伸入工作油腔中用于測量模具工作油腔中的實(shí)際溫度；
[0014]數(shù)據(jù)采集和處理裝置通過線路分別與壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置連接，用于實(shí)時(shí)采集、處理和顯示試驗(yàn)過程中的壓力和溫度數(shù)據(jù)。
[0015]應(yīng)用上述裝置在常溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0016]步驟一:根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作上試樣和下試樣；將固定模塊固定在模具上，下試樣焊接在固定模塊上，上試樣通過夾具夾持；
[0017]步驟二:驅(qū)動(dòng)壓邊缸，壓邊缸產(chǎn)生壓力使上試樣與下試樣緊密接觸；蓋上箱體蓋板，蓋板和箱體之間用高溫密封圈密封，將蓋板和箱體固定，保證箱體凹腔密閉；
[0018]步驟三:開啟數(shù)據(jù)采集和處理裝置；開啟流體壓力產(chǎn)生裝置，調(diào)節(jié)溢流閥壓力，使高壓流體充滿模具的工作油腔，流體壓力作用在下試樣下表面，為板材提供厚向應(yīng)力環(huán)境;
[0019]步驟四:驅(qū)動(dòng)拉伸缸，拉伸缸產(chǎn)生拉力拉動(dòng)模具和下試樣移動(dòng)，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中工作油腔的壓力和試驗(yàn)拉力的大小，兩個(gè)數(shù)值的波動(dòng)保持穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)停止；
[0020]步驟五:完成摩擦性能試驗(yàn)，停止驅(qū)動(dòng)拉伸缸，關(guān)閉流體壓力產(chǎn)生裝置，對(duì)模具工作油腔進(jìn)行泄壓，驅(qū)動(dòng)壓力缸回程，夾具和上試樣上升；打開箱體蓋板，取出下試樣；工作油腔內(nèi)的油液回流并收集，試驗(yàn)完成。
[0021]應(yīng)用上述裝置在高溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0022]步驟一:根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作上試樣和下試樣；將固定模塊固定在模具上，下試樣焊接在固定模塊上，上試樣通過夾具夾持；
[0023]步驟二:驅(qū)動(dòng)壓邊缸，壓邊缸產(chǎn)生壓力使上試樣與下試樣緊密接觸；蓋上箱體蓋板，蓋板和箱體之間用高溫密封圈密封，將蓋板和箱體固定，保證箱體凹腔密閉；
[0024]步驟三:開啟流體壓力產(chǎn)生裝置，將低壓油液注入模具工作油腔后關(guān)閉流體壓力產(chǎn)生裝置；開啟加熱系統(tǒng)，通過熱傳導(dǎo)加熱低壓油液、上試樣和下試樣；
[0025]步驟四:開啟數(shù)據(jù)采集和處理裝置；再次開啟流體壓力產(chǎn)生裝置，調(diào)節(jié)溢流閥壓力，使高壓流體充滿模具的工作油腔，流體壓力作用在下試樣下表面，為板材提供厚向應(yīng)力環(huán)境；同時(shí)開啟冷卻系統(tǒng)，對(duì)箱體進(jìn)行冷卻；
[0026]步驟五:驅(qū)動(dòng)拉伸缸，拉伸缸產(chǎn)生拉力拉動(dòng)模具和下試樣移動(dòng)，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中工作油腔的壓力和試驗(yàn)拉力的大小，兩個(gè)數(shù)值的波動(dòng)保持穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)停止；同時(shí)溫度測量裝置采集工作油腔實(shí)時(shí)溫度；
[0027]步驟六:完成摩擦性能試驗(yàn)，停止驅(qū)動(dòng)拉伸缸，關(guān)閉加熱系統(tǒng)和流體壓力產(chǎn)生裝置，對(duì)模具工作油腔進(jìn)行泄壓，驅(qū)動(dòng)壓力缸回程，夾具和上試樣上升；
[0028]步驟七:待系統(tǒng)冷卻到室溫，打開箱體蓋板，取出下試樣；工作油腔內(nèi)的油液回流并收集，關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，試驗(yàn)完成。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030](I)本發(fā)明所述的試驗(yàn)裝置能夠測量板材在熱介質(zhì)提供厚向應(yīng)力作用下的摩擦性能，試驗(yàn)中所使用的高壓油液能對(duì)板材提供厚向應(yīng)力，且油液壓力值能夠根據(jù)試驗(yàn)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；
[0031](2)本發(fā)明所述的試驗(yàn)裝置具有加熱系統(tǒng)，能夠?qū)τ鸵汉桶宀脑嚇舆M(jìn)行加熱和保溫，其升溫快，溫度可調(diào)節(jié)，控制精度高；
[0032](3)本發(fā)明所述的試驗(yàn)裝置能夠根據(jù)在不同溫度、不同液體壓力情況下所得出的摩擦系數(shù)值，進(jìn)一步總結(jié)出溫度、壓力值對(duì)板材摩擦性能的影響規(guī)律；
[0033](4)本發(fā)明所述的裝置不僅適用于材料在常溫下的摩擦性能測試，也適用于材料在高溫下的摩擦性能測試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖中:
[0036]I 一壓力測量裝置2—數(shù)據(jù)采集裝置3—溫度測量裝置
[0037]4 一墊塊5—滑輪6—防溉隔板
[0038]7—加熱單元8—保溫層9 一連接器
[0039]10—拉伸缸11一拉伸缸活塞12—壓力傳感器
[0040]13—拉伸桿14，20—支撐塊15—高溫密封圈
[0041]16—箱體蓋板17—壓力缸活塞18—壓力缸
[0042]19 一壓桿21—夾具22—螺栓
[0043]23一螺母24—上試樣25—固定模塊
[0044]26—沉頭螺釘27—下試樣28—模具
[0045]29—冷卻水孔30—箱體31—高壓油口
[0046]32—高壓腔33—流體壓力產(chǎn)生裝置34—低壓腔
[0047]35一溢流閥

【具體實(shí)施方式】
[0048]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0049]本發(fā)明提出一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，包括密閉箱體、拉伸裝置、壓力裝置、流體壓力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置3和數(shù)據(jù)采集處理裝置2。
[0050]密閉箱體包括箱體30、箱體蓋板16和墊塊4 ；
[0051]箱體30中心具有凹腔，凹腔分為上、下兩個(gè)部分，下部凹腔側(cè)面開有凹槽，用來固定和安裝加熱系統(tǒng)，上部凹腔設(shè)有拉伸桿安裝孔，與拉伸桿13配合；箱體蓋板16和箱體30通過螺栓22和螺母23固定，箱體蓋板16與箱體30之間設(shè)有高溫密封圈15。箱體蓋板16中間開孔便于壓桿19通過；箱體30底部固定墊塊4上，墊塊4安裝固定在機(jī)架上。
[0052]拉伸裝置包括拉伸缸10、拉伸缸活塞11、拉伸桿13、支撐塊14、連接器9、模具28和固定模塊25 ；
[0053]拉伸桿13水平穿透箱體30的拉伸桿安裝孔，并與箱體30的連接處進(jìn)行密封處理，拉伸桿13在箱體外與拉伸缸活塞11連接，活塞11設(shè)置于拉伸缸10中，拉伸桿13在箱體30內(nèi)通過連接器9與模具28連接，拉伸桿13與連接器9通過螺栓螺母連接，連接器9通過焊接固定在模具28外壁上；拉伸缸10通過螺栓固定在機(jī)架上；支撐塊14通過焊接固定在箱體30外壁上，用于支撐拉伸桿13 ;模具28位于箱體30的凹腔居中位置，模具底部有滑輪5，可在箱體30底部內(nèi)側(cè)表面滑動(dòng)，模具28采用上表面開口，內(nèi)部空腔的結(jié)構(gòu)，其上表面開槽用來放置可更換的固定模塊25，固定模塊25與模具28用沉頭螺釘26連接，下試樣27焊接在固定模塊25上，模具28內(nèi)部是工作油腔，其側(cè)面偏下位置設(shè)置有高壓油口 31。
[0054]壓力裝置包括壓力缸18、壓力缸活塞17、壓桿19、支撐塊20和夾具21 ；
[0055]壓桿19豎直穿透箱體蓋板16的中間開孔，并與箱體蓋板16的連接處進(jìn)行密封處理，壓桿19在箱體30外與壓力缸活塞17連接，活塞17設(shè)置于壓力缸18中，壓桿19在箱體30內(nèi)與夾具21相連；壓力缸18位于密閉箱體的上方處，并與上部機(jī)架通過螺栓連接在一起；支撐塊20通過焊接固定在箱體蓋板16上，用于支撐壓桿19 ;夾具21用于夾持上試樣24。
[0056]流體壓力系統(tǒng)包括流體壓力產(chǎn)生裝置33和溢流閥35 ；
[0057]流體壓力產(chǎn)生裝置33包括低壓腔34和高壓腔32，高壓腔32通過高壓管路與工作油腔相連，流體壓力產(chǎn)生裝置33能將高壓流體壓入工作油腔；低壓腔34與溢流閥35連接，通過設(shè)定溢流閥35的壓力，間接控制工作油腔中的壓力。
[0058]加熱系統(tǒng)包括保溫層6、加熱單元7和防濺隔板8 ；
[0059]保溫層6、加熱單元7和防濺隔板8依次安裝在密閉箱體的下部凹腔的凹槽中，防濺隔板8與上部凹腔的內(nèi)部側(cè)壁、底部壁板分別進(jìn)行固定，用于防止高壓流體與加熱單元7接觸；保溫層6用于減少熱量向箱體外的散失；加熱單元7安裝在保溫層6與防濺隔板8之間。加熱單元7用于給工作油腔加熱。
[0060]在箱體30壁上開出冷卻水孔29，通循環(huán)冷卻水對(duì)箱體30外壁進(jìn)行冷卻，形成冷卻系統(tǒng)。
[0061]壓力測量系統(tǒng)包括壓力傳感器12和壓力測量裝置I ;
[0062]壓力傳感器12安裝在拉伸桿13上，用于測量試驗(yàn)時(shí)對(duì)模具28施加的拉力；壓力測量裝置I通過高壓管路與模具28的工作油腔相通，用螺栓固定在箱體30外壁上，用于測量試驗(yàn)時(shí)油腔中的實(shí)際壓力。
[0063]溫度測量裝置3用螺栓固定在箱體30外壁上，熱電偶伸入工作油腔中用于測量模具28工作油腔中的實(shí)際溫度。
[0064]數(shù)據(jù)采集和處理裝置2通過線路分別與壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置3連接，用于實(shí)時(shí)采集、處理和顯示試驗(yàn)過程中的壓力和溫度數(shù)據(jù)。
[0065]所述的加熱單元采用加熱管或電阻絲。
[0066]所述的流體壓力產(chǎn)生裝置和溢流閥設(shè)置I?2套。
[0067]所述的流體壓力產(chǎn)生裝置為增壓器、倍加器、放大器、手動(dòng)泵、電動(dòng)泵、普通油缸、伺服油缸、普通氣缸、伺服氣缸、數(shù)字油缸或數(shù)字氣缸。
[0068]所述的拉伸缸為伺服油缸。
[0069]所述的壓力缸為伺服油缸、普通油缸、普通氣缸、伺服氣缸、數(shù)字油缸或數(shù)字氣缸。
[0070]應(yīng)用本發(fā)明提出的流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置在常溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0071]步驟一:根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作出一定形狀、大小的上試樣24和下試樣27。將固定模塊25固定在模具28上，下試樣27焊接在固定模塊25上，上試樣24通過夾具21夾持。
[0072]步驟二:驅(qū)動(dòng)壓邊缸18，壓邊缸18產(chǎn)生壓力使上試樣24與下試樣27緊密接觸；蓋上箱體蓋板16，蓋板16和箱體30之間用高溫密封圈15密封，使用螺栓22和螺母23將蓋板16和箱體30固定起來，保證箱體30凹腔密閉。
[0073]步驟三:開啟數(shù)據(jù)采集和處理裝置2 ;開啟流體壓力產(chǎn)生裝置33，調(diào)節(jié)溢流閥35壓力，使高壓流體充滿模具28的工作油腔，流體壓力作用在下試樣27下表面，為板材提供厚向應(yīng)力環(huán)境。
[0074]步驟四:驅(qū)動(dòng)拉伸缸10，拉伸缸10產(chǎn)生拉力拉動(dòng)模具28和下試樣27移動(dòng)，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中工作油腔的壓力和試驗(yàn)拉力的大小，兩個(gè)數(shù)值的波動(dòng)保持穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)可停止。步驟五:完成摩擦性能試驗(yàn)，停止驅(qū)動(dòng)拉伸缸10，關(guān)閉流體壓力產(chǎn)生裝置33，對(duì)模具28工作油腔進(jìn)行泄壓，驅(qū)動(dòng)壓力缸18回程，夾具21和上試樣24上升；打開箱體蓋板16，取出下試樣27 ;工作油腔內(nèi)的油液回流并收集，試驗(yàn)完成。
[0075]應(yīng)用本發(fā)明提出的流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置在高溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0076]步驟一:根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作出一定形狀、大小的上試樣24和下試樣27。將固定模塊25固定在模具28上，下試樣27焊接在固定模塊25上，上試樣24通過夾具21夾持。
[0077]步驟二:驅(qū)動(dòng)壓邊缸18，壓邊缸18產(chǎn)生壓力使上試樣24與下試樣27緊密接觸；蓋上箱體蓋板16，蓋板16和箱體30之間用高溫密封圈密封15，使用螺栓22和螺母23將蓋板16和箱體30固定起來，保證箱體30凹腔密閉。
[0078]步驟三:開啟流體壓力產(chǎn)生裝置33，將一定量的低壓油液注入模具28工作油腔后關(guān)閉流體壓力產(chǎn)生裝置33 ;開啟加熱系統(tǒng)，通過熱傳導(dǎo)加熱低壓油液、上試樣24和下試樣27。
[0079]步驟四:開啟數(shù)據(jù)采集和處理裝置2 ;再次開啟流體壓力產(chǎn)生裝置33，調(diào)節(jié)溢流閥35壓力，使高壓流體充滿模具28的工作油腔，流體壓力作用在下試樣27下表面，為板材提供厚向應(yīng)力環(huán)境；同時(shí)開啟冷卻系統(tǒng)，對(duì)箱體30進(jìn)行冷卻。
[0080]步驟五:驅(qū)動(dòng)拉伸缸10，拉伸缸10產(chǎn)生拉力拉動(dòng)模具28和下試樣移動(dòng)27，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中工作油腔的壓力和試驗(yàn)拉力的大小，兩個(gè)數(shù)值的波動(dòng)保持穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)可停止；同時(shí)溫度測量裝置3采集工作油腔實(shí)時(shí)溫度。
[0081]步驟六:完成摩擦性能試驗(yàn)，停止驅(qū)動(dòng)拉伸缸10，關(guān)閉加熱系統(tǒng)和流體壓力產(chǎn)生裝置33，對(duì)模具28工作油腔進(jìn)行泄壓，驅(qū)動(dòng)壓力缸18回程，夾具21和上試樣24上升。
[0082]步驟七:待系統(tǒng)冷卻到室溫，打開箱體蓋板16，取出下試樣27 ;工作油腔內(nèi)的油液回流并收集，關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，試驗(yàn)完成。
【權(quán)利要求】
1.一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，包括密閉箱體、拉伸裝置、壓力裝置、流體壓力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置； 密閉箱體包括箱體、箱體蓋板和墊塊；箱體中心具有凹腔，凹腔分為上、下兩個(gè)部分，下部凹腔側(cè)面開有凹槽，上部凹腔設(shè)有拉伸桿安裝孔，箱體蓋板和箱體固定連接，箱體蓋板與箱體之間設(shè)有高溫密封圈，箱體蓋板中間開孔，箱體底部固定墊塊上，墊塊安裝固定在機(jī)架上； 拉伸裝置包括拉伸缸、拉伸缸活塞、拉伸桿、支撐塊、連接器、模具和固定模塊；拉伸桿水平穿透箱體的拉伸桿安裝孔，拉伸桿在箱體外與拉伸缸活塞連接，活塞設(shè)置于拉伸缸中，拉伸桿在箱體內(nèi)通過連接器與模具連接，連接器固定連接在模具外壁上；拉伸缸固定連接在機(jī)架上；支撐塊固定在箱體外壁上，用于支撐拉伸桿；模具位于箱體的凹腔居中位置，模具底部有滑輪，模具采用上表面開口，內(nèi)部空腔的結(jié)構(gòu)，其上表面開槽放置可更換的固定模塊，固定模塊與模具采用螺釘連接，下試樣固定在模塊上，模具內(nèi)部是工作油腔，其側(cè)面設(shè)置有高壓油口； 壓力裝置包括壓力缸、壓力缸活塞、壓桿、支撐塊和夾具；壓桿豎直穿透箱體蓋板的中間開孔，壓桿在箱體外與壓力缸活塞連接，活塞設(shè)置于壓力缸中，壓桿在箱體內(nèi)與夾具相連；壓力缸位于密閉箱體的上方處，并與上部機(jī)架連接；支撐塊固定在箱體蓋板上，用于支撐壓桿；夾具用于夾持上試樣； 流體壓力系統(tǒng)包括流體壓力產(chǎn)生裝置和溢流閥；流體壓力產(chǎn)生裝置包括低壓腔和高壓腔，高壓腔通過高壓管路與工作油腔相連，低壓腔與溢流閥連接，通過設(shè)定溢流閥的壓力，間接控制工作油腔中的壓力；流體壓力產(chǎn)生裝置將高壓流體壓入工作油腔； 加熱系統(tǒng)包括保溫層、加熱單元和防濺隔板；保溫層、加熱單元和防濺隔板依次安裝在密閉箱體的下部凹腔的凹槽中，防濺隔板與上部凹腔的內(nèi)部側(cè)壁、底部壁板分別進(jìn)行固定，用于防止高壓流體與加熱單元接觸；加熱單元安裝在保溫層與防濺隔板之間； 在箱體壁上開出冷卻水孔，通循環(huán)冷卻水對(duì)箱體外壁進(jìn)行冷卻，形成冷卻系統(tǒng)； 壓力測量系統(tǒng)包括壓力傳感器和壓力測量裝置；壓力傳感器安裝在拉伸桿上，用于測量試驗(yàn)時(shí)對(duì)模具施加的拉力；壓力測量裝置通過高壓管路與模具的工作油腔相通，固定在箱體外壁上，用于測量試驗(yàn)時(shí)油腔中的實(shí)際壓力； 溫度測量裝置固定在箱體外壁上，熱電偶伸入工作油腔中用于測量模具工作油腔中的實(shí)際溫度； 數(shù)據(jù)采集和處理裝置通過線路分別與壓力測量系統(tǒng)、溫度測量裝置連接，用于實(shí)時(shí)采集、處理和顯示試驗(yàn)過程中的壓力和溫度數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的拉伸桿與箱體的連接處進(jìn)行密封處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的壓桿與箱體蓋板的連接處進(jìn)行密封處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的加熱單元采用加熱管或電阻絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的流體壓力產(chǎn)生裝置和溢流閥設(shè)置I?2套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的流體壓力產(chǎn)生裝置為增壓器、倍加器、放大器、手動(dòng)泵、電動(dòng)泵、普通油缸、伺服油缸、普通氣缸、伺服氣缸、數(shù)字油缸或數(shù)字氣缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的拉伸缸為伺服油缸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體壓力提供厚向應(yīng)力的板材摩擦性能試驗(yàn)裝置，所述的壓力缸為伺服油缸、普通油缸、普通氣缸、伺服氣缸、數(shù)字油缸或數(shù)字氣缸。
9.應(yīng)用權(quán)利要求1裝置在常溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟: 步驟一:根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作上試樣和下試樣；將固定模塊固定在模具上，下試樣焊接在固定模塊上，上試樣通過夾具夾持； 步驟二:驅(qū)動(dòng)壓邊缸，壓邊缸產(chǎn)生壓力使上試樣與下試樣緊密接觸；蓋上箱體蓋板，蓋板和箱體之間用高溫密封圈密封，將蓋板和箱體固定，保證箱體凹腔密閉； 步驟三:開啟數(shù)據(jù)采集和處理裝置；開啟流體壓力產(chǎn)生裝置，調(diào)節(jié)溢流閥壓力，使高壓流體充滿模具的工作油腔，流體壓力作用在下試樣下表面，為板材提供厚向應(yīng)力環(huán)境；步驟四:驅(qū)動(dòng)拉伸缸，拉伸缸產(chǎn)生拉力拉動(dòng)模具和下試樣移動(dòng)，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中工作油腔的壓力和試驗(yàn)拉力的大小，兩個(gè)數(shù)值的波動(dòng)保持穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)停止； 步驟五:完成摩擦性能試驗(yàn)，停止驅(qū)動(dòng)拉伸缸，關(guān)閉流體壓力產(chǎn)生裝置，對(duì)模具工作油腔進(jìn)行泄壓，驅(qū)動(dòng)壓力缸回程，夾具和上試樣上升；打開箱體蓋板，取出下試樣；工作油腔內(nèi)的油液回流并收集，試驗(yàn)完成。
10.應(yīng)用權(quán)利要求1裝置在高溫下進(jìn)行材料摩擦性能試驗(yàn)的方法，包括以下幾個(gè)步驟: 步驟一:根據(jù)試驗(yàn)需要和模具尺寸，制作上試樣和下試樣；將固定模塊固定在模具上，下試樣焊接在固定模塊上，上試樣通過夾具夾持； 步驟二:驅(qū)動(dòng)壓邊缸，壓邊缸產(chǎn)生壓力使上試樣與下試樣緊密接觸；蓋上箱體蓋板，蓋板和箱體之間用高溫密封圈密封，將蓋板和箱體固定，保證箱體凹腔密閉； 步驟三:開啟流體壓力產(chǎn)生裝置，將低壓油液注入模具工作油腔后關(guān)閉流體壓力產(chǎn)生裝置；開啟加熱系統(tǒng)，通過熱傳導(dǎo)加熱低壓油液、上試樣和下試樣； 步驟四:開啟數(shù)據(jù)采集和處理裝置；再次開啟流體壓力產(chǎn)生裝置，調(diào)節(jié)溢流閥壓力，使高壓流體充滿模具的工作油腔，流體壓力作用在下試樣下表面，為板材提供厚向應(yīng)力環(huán)境；同時(shí)開啟冷卻系統(tǒng)，對(duì)箱體進(jìn)行冷卻； 步驟五:驅(qū)動(dòng)拉伸缸，拉伸缸產(chǎn)生拉力拉動(dòng)模具和下試樣移動(dòng)，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過程中工作油腔的壓力和試驗(yàn)拉力的大小，兩個(gè)數(shù)值的波動(dòng)保持穩(wěn)定時(shí)，試驗(yàn)停止；同時(shí)溫度測量裝置采集工作油腔實(shí)時(shí)溫度； 步驟六:完成摩擦性能試驗(yàn)，停止驅(qū)動(dòng)拉伸缸，關(guān)閉加熱系統(tǒng)和流體壓力產(chǎn)生裝置，對(duì)模具工作油腔進(jìn)行泄壓，驅(qū)動(dòng)壓力缸回程，夾具和上試樣上升； 步驟七:待系統(tǒng)冷卻到室溫，打開箱體蓋板，取出下試樣；工作油腔內(nèi)的油液回流并收集，關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，試驗(yàn)完成。
【文檔編號(hào)】G01N19/02GK104198371SQ201410449798
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】郎利輝, 蔡高參, 李曉星, 郭禪, 劉康寧, 楊希英 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)