[发明专利]超声振动条件下的金属循环加载装置

说明书

一种超声振动条件下的金属循环加载装置，包括：设置于万能试验机中的超声设备固定装置、设置于其中的超声装置以及设置于超声装置上的试样固定装置，其中：试样固定装置与万能试验机的上夹头相连，待测试样设置于试样固定装置内部。本发明能够实现超声振动条件下拉伸‑压缩循环加载试验模拟超声振动辅助加工条件下的循环加载工况，进而可分析超声振动条件下循环加载对金属材料金相组织，晶粒尺寸以及位错密度等的影响，并且在探究不同超声振动参数循环加载条件下金属材料的体积效应和表面效应方面具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及的是一种金属塑性加工领域的技术，具体是一种超声振动条件下的金属循环加载装置。

背景技术

超声振动作为辅助手段作用在金属成形过程中会产生体积效应与表面效应，具有增强材料塑性、降低接触摩擦力以及改变材料微观表面结构的特点，但在超声振动与传统机械加工工艺的耦合作用下，金属材料内部的流变行为更为复杂。此外，在加工过程中，由于超声辅助技术的引入使得工件表面受到一定的循环加载，这同样会增加金属材料变形过程的复杂程度。现有的金属材料循环加载试验包括剪切试验法和可直接获得材料的循环应力-应变曲线的平面拉伸压缩试验法，但拉伸-压缩循环加载过程需解决试样的压缩失稳问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种超声振动条件下的金属循环加载装置，能够实现超声振动条件下拉伸-压缩循环加载试验模拟超声振动辅助加工条件下的循环加载工况，进而可分析超声振动条件下循环加载对金属材料金相组织，晶粒尺寸以及位错密度等的影响，并且在探究不同超声振动参数循环加载条件下金属材料的体积效应和表面效应方面具有重要的意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种超声振动条件下的金属循环加载装置，包括：设置于万能试验机中的超声设备固定装置、设置于其中的超声装置以及设置于超声装置上的试样固定装置，其中：试样固定装置与万能试验机的上夹头相连，待测试样设置于试样固定装置内部。

所述的金属循环加载装置上设有信号传输装置，该信号传输装置包括：超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆，其中：超声波发生器与超声波换能器相连将交流电信号转换成超声振动信号，超声波换能器与超声波变幅杆相连将超声振动信号细化成轴向振动超声信号。

技术效果

本发明整体解决现有竖直轴向超声振动循环加载过程中无法保证同轴度所造成的试样加载失稳的技术问题；

与现有技术相比，本发明阶梯式圆柱型基座保证了竖直方向上的同轴度；固定试样的装置采用分瓣式设计，安装简便，且同时具有试样夹具的功能，避免试样在加载过程中失稳。

附图说明

图1为超声振动条件下的金属循环加载装置整体结构示意图；

图2为超声振动条件下的金属循环加载装置截面示意图；

图3为超声振动条件下的金属循环加载装置三维结构示意图；

图4为超声振动条件下的金属试样结构示意图；

图5为超声振动条件下的金属循环加载装置的安装流程图；

图中：固定底座1、超声波发生器2、超声波换能器3、超声波变幅杆4、固定法兰盘5、试样上夹具6、上端套件7、下端套件8、万能试验机上夹头9、试样10。

具体实施方式

如图1～图3所示，为本实施例涉及一种超声振动条件下的金属循环加载装置，包括：设置于万能试验机中的超声设备固定装置、设置于其中的超声装置以及设置于超声装置上的试样固定装置，其中：试样固定装置与万能试验机的上夹头相连，待测试样设置于试样固定装置内部。