本實(shí)用新型涉及金屬材料力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備，具體地指一種金屬線材頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞摺?/p>

背景技術(shù)：

金屬線材一般指Φ5～20mm的熱軋圓鋼或類似斷面的異形鋼，又通稱為盤條。我國(guó)是世界上最大的金屬線材生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，金屬線材也是我國(guó)第二大鋼材生產(chǎn)品種，近幾年國(guó)內(nèi)金屬線材產(chǎn)量基本與國(guó)內(nèi)粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)速度差不多，保持在20％左右。線材一般用普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成，按鋼材分配目錄和用途不同，線材包括普通低碳鋼熱軋圓盤條、優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條、調(diào)質(zhì)螺紋盤條、制鋼絲繩用盤條、琴鋼絲用盤條以及不銹鋼盤條等。線材軋制后可直接用于鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件，也可經(jīng)再加工使用，例如經(jīng)拉拔成各種規(guī)格鋼絲，再捻制成鋼絲繩、編織成鋼絲網(wǎng)和纏繞成型及熱處理成彈簧；經(jīng)熱、冷鍛打成鉚釘和冷鍛及滾壓成螺栓、螺釘?shù)?；?jīng)切削成熱處理制成機(jī)械零件或工具等。

在過(guò)去及未來(lái)的大批量生產(chǎn)中，金屬材料用模具鍛制(壓制)半成品或成品件是機(jī)械制造業(yè)的主要方向之一，鋼材的頂鍛試驗(yàn)通過(guò)模擬材料承受打鉚、鐓頭等一系列頂鍛變形過(guò)程來(lái)衡量其質(zhì)量是否合格，是一個(gè)至關(guān)重要的工藝性能指標(biāo)。頂鍛試驗(yàn)方法通常沿試樣軸線方向施加壓力，將試樣壓縮，檢驗(yàn)金屬在規(guī)定的鍛壓比下承受頂鍛塑性變形的能力并顯示金屬表面缺陷，以便針對(duì)缺陷情況而作相應(yīng)改進(jìn)。頂鍛試驗(yàn)又可分常溫下進(jìn)行的冷頂鍛試驗(yàn)和將試樣加熱到規(guī)定溫度進(jìn)行的熱頂鍛試驗(yàn)。

國(guó)標(biāo)GB/T233—2000《金屬材料頂鍛試驗(yàn)方法》在原理一節(jié)中指出：頂鍛試驗(yàn)是在室溫或熱狀態(tài)下沿試樣軸線方向施加壓力，將試樣鐓鍛至規(guī)定的高度(一般為原高度的1/3、1/2)然后檢查試樣表面是否有裂紋等缺陷存在，以檢驗(yàn)金屬在規(guī)定的鍛壓比下承受頂鍛塑性變形的能力并顯示金屬的表面缺陷。此外標(biāo)準(zhǔn)的6.5節(jié)還規(guī)定“頂鍛試驗(yàn)后試樣不應(yīng)有扭歪鍛斜現(xiàn)象，頂鍛后試樣高度允許偏差不超過(guò)±5％h”。為了確保試樣頂鍛后高度能符合國(guó)標(biāo)GB/T233—2000中的規(guī)定，頂鍛試驗(yàn)所使用的模具需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，以保證鍛壓后的試樣高度是一致的，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性更好。同時(shí)，GB/T233--2000中還強(qiáng)調(diào)試樣在試驗(yàn)過(guò)程中不得扭歪和鍛斜現(xiàn)象。目前，一般的試驗(yàn)機(jī)中由于受機(jī)架結(jié)構(gòu)的上下對(duì)中度(即不同軸度)的影響，壓下載荷與支撐面很難保證絕對(duì)垂直，與此同時(shí)線材在鍛壓過(guò)程也未得到可靠支撐，很難有效避免這種扭歪和鍛斜現(xiàn)象的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是要克服現(xiàn)有頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞叽嬖诘娜毕荩峁┮环N能夠有效避免線材試樣扭歪和鍛斜現(xiàn)象發(fā)生的金屬線材頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞摺?/p>

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的金屬線材頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞?，其特殊之處在于：它包括固定環(huán)和設(shè)置在固定環(huán)內(nèi)沿周向分布的若干個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊，所述固定環(huán)與若干個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊之間一一對(duì)應(yīng)設(shè)置有若干個(gè)復(fù)位頂桿組件，從而可使若干個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊沿徑向移動(dòng)；所述若干個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊的內(nèi)側(cè)在復(fù)位頂桿組件的作用下圍合成夾持線材試樣的圓孔。

作為優(yōu)選方案，所述復(fù)位頂桿組件包括復(fù)位頂桿和套裝在復(fù)位頂桿上的復(fù)位彈簧；所述固定環(huán)上沿周向設(shè)置有與復(fù)位頂桿組件一一對(duì)應(yīng)的通孔，所述通孔內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)臺(tái)；所述復(fù)位頂桿安裝在通孔中，其一端桿頭與對(duì)應(yīng)的扇形滑動(dòng)夾塊抵接配合，另一端桿頭位于固定環(huán)外側(cè)；所述復(fù)位彈簧一端與所述復(fù)位頂桿的一端桿頭頂緊配合，所述復(fù)位彈簧的另一端與環(huán)臺(tái)頂緊配合。

作為優(yōu)選方案，所述扇形滑動(dòng)夾塊設(shè)置有三個(gè)，每個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊的中心角為120°。進(jìn)一步地，所述扇形滑動(dòng)夾塊的厚度為5～20mm、外徑為40mm，內(nèi)徑為5～20mm。

進(jìn)一步地，所述扇形滑動(dòng)夾塊與復(fù)位頂桿組件抵接處設(shè)置有抵接平面。

本實(shí)用新型的作用原理如下：根據(jù)不同規(guī)格的線材試樣選擇不同厚度的扇形滑動(dòng)夾塊，將線材試樣放入三個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊圍成的圓孔內(nèi)，在固定環(huán)上三個(gè)復(fù)位頂桿組件的作用下，線材試樣始終定位在模具中心并且得到了很好的支撐。進(jìn)行頂鍛試驗(yàn)時(shí)，線材試樣在試驗(yàn)機(jī)壓頭作用下產(chǎn)生壓縮變形，線材試樣高度降低，同時(shí)圓周方向即直徑增大，此時(shí)三個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊沿徑向向外側(cè)滑動(dòng)。但線材試樣在試驗(yàn)過(guò)程中始終受到三個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊的居中支撐作用，可以有效防止線材試樣的扭歪和鍛斜。同時(shí)線材試樣頂部受到試驗(yàn)機(jī)壓頭的擠壓，其高度將一直被壓縮到與扇形滑動(dòng)夾塊高度一致為止，此時(shí)線材試樣頂鍛后的高度即為扇形滑動(dòng)夾塊的高度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：所設(shè)計(jì)的金屬線材頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞呔哂凶詣?dòng)定位和閉合功能，可以保證線材試樣鍛壓高度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)壓下載荷與支撐面的絕對(duì)垂直，與此同時(shí)線材試樣在鍛壓過(guò)程也能夠得到可靠支撐，有效避免這種扭歪和鍛斜現(xiàn)象的發(fā)生，大大節(jié)省了測(cè)試時(shí)間，提高了工作效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型金屬線材頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞叩难b配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中固定環(huán)的放大剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中復(fù)位頂桿組件的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中扇形滑動(dòng)夾塊的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1～4中所示的金屬線材頂鍛試驗(yàn)?zāi)＞?，它包括固定環(huán)(1)和設(shè)置在固定環(huán)(1)內(nèi)沿周向分布的三個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊(2)，所述固定環(huán)(1)與三個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊(2)之間一一對(duì)應(yīng)設(shè)置有三組復(fù)位頂桿組件(3)，從而可使若干個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊(2)沿徑向移動(dòng)；

所述復(fù)位頂桿組件(3)包括復(fù)位頂桿(31)和套裝在復(fù)位頂桿(31)上的復(fù)位彈簧(32)；所述固定環(huán)(1)上沿周向設(shè)置有與復(fù)位頂桿組件(3)一一對(duì)應(yīng)的通孔(11)，所述通孔(11)內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)臺(tái)(12)；所述復(fù)位頂桿(31)安裝在通孔(11)中，其一端桿頭與對(duì)應(yīng)的扇形滑動(dòng)夾塊(2)抵接配合，另一端桿頭位于固定環(huán)(1)外側(cè)；所述復(fù)位彈簧(32)一端與所述復(fù)位頂桿(31)的一端桿頭頂緊配合，所述復(fù)位彈簧(32)的另一端與環(huán)臺(tái)(12)頂緊配合；

所述三個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊(2)的內(nèi)側(cè)在復(fù)位頂桿組件(3)的作用下圍合成夾持線材試樣(4)的圓孔。

本實(shí)施例中，首先采用模具鋼加工固定環(huán)1，固定環(huán)1為外徑Φ70mm，內(nèi)徑Φ50mm、高度10mm的圓環(huán)，在該圓環(huán)高度5mm的位置沿周向每間隔120°各加工一個(gè)直徑4.5mm和3.5mm的臺(tái)階式通孔11；在三個(gè)通孔11內(nèi)分別裝入三根Φ3.5mm×20mm的復(fù)位頂桿31和復(fù)位彈簧32；

然后采用模具鋼分別加工厚度為5.5mm、6.0mm、7mm、8.0mm、9mm、10mm、11mm、13mm、15mm、17mm、18mm和20mm的扇形滑塊各三件，厚度相同的扇形滑塊分別組成一組，且每個(gè)扇形滑動(dòng)夾塊2的夾角均為120°，扇形滑動(dòng)夾塊2的外徑均為40mm，內(nèi)徑與厚度相等；

根據(jù)不同規(guī)格的線材試樣4選擇不同厚度的扇形滑塊，將線材試樣4放入三個(gè)扇形滑塊圍成的圓孔內(nèi)，在固定環(huán)1上三個(gè)復(fù)位頂桿31的作用下，線材試樣4始終定位在模具中心并且得到了很好的支撐。

將模具放入試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行頂鍛試驗(yàn)，線材試樣4在試驗(yàn)機(jī)壓頭作用下產(chǎn)生壓縮變形，線材試樣4高度降低，同時(shí)圓周方向即直徑增大，此時(shí)三個(gè)扇形滑塊沿徑向向外側(cè)滑動(dòng)。但線材試樣4在試驗(yàn)過(guò)程中始終受到該扇形的支撐作用，可以有效防止線材試樣4的扭歪和鍛斜。同時(shí)線材試樣4頂部受到試驗(yàn)機(jī)壓頭的擠壓，其高度將一直被壓縮到與扇形滑塊高度一致為止，此時(shí)線材試樣4頂鍛后的高度即為扇形滑塊的高度。本次試驗(yàn)完畢后，取出頂鍛好的線材試樣4，換上下一根線材試樣4重復(fù)以上步驟即可。