[发明专利]一种高压扭转变形设备

说明书

本发明公开了一种高压扭转变形设备，包括扭转模具、用以提供轴向压力的增压装置和用以提供扭矩的旋转装置，扭转模具包括上模和下模，增压装置包括气液增压缸，气液增压缸通过其液压系统中的换向阀将气源的气压转化为压力更高的油压，通过高压油推动气液增压缸活塞杆移动，活塞杆端部设有压头及上模安装座，上模安装在上模安装座上；气液增压缸通过其液压系统中的比例控制阀调节压头作用在试样上的压力；旋转装置包括变频电机，变频电机连接减速器以降低转速放大扭矩；减速器输出轴经联轴器将扭矩传递给下模固定座，下模安装在下模固定座上。本发明能够提供更高的压力及扭矩，并能够对压力和扭矩进行精确控制，实现晶粒尺寸的进一步细化。

技术领域

本发明涉及材料塑性成形设备，具体涉及一种高压扭转变形设备。

背景技术

高压扭转法是大塑性变形法的一种，其用于制备块状细晶材料，能够得到亚微米或纳米级的晶粒尺寸。高压扭转法的原理为：上模下行接触试样表面，同时上模施加轴向压力，待压力值足够时，下模旋转，上、下模表面具有不同的摩擦系数，通过摩擦对试样表面施加一个扭矩，再加上轴向施加的压力，使试样同时发生剪切和压缩变形，保证材料流动只发生在试样内部，而试样的尺寸几乎不发生变化。

目前，高压扭转仍处于研究阶段，市面上尚无专门的高压扭转设备，现有设备通常由压力机经简单改造而来，设备的压力和扭矩不能满足制备细晶材料的条件，而且不能精确控制，导致晶粒尺寸得不到进一步的细化。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出一种可提供高压高扭矩，并且可精确控制的扭转变形设备。

技术方案：本发明所述的高压扭转变形设备，包括扭转模具、用以提供轴向压力的增压装置和用以提供扭矩的旋转装置，扭转模具包括上模和下模，增压装置包括气液增压缸，气液增压缸通过其液压系统中的换向阀将气源的气压转化为压力更高的油压，通过高压油推动气液增压缸活塞杆移动，活塞杆端部设有压头及上模安装座，上模安装在上模安装座上；气液增压缸通过其液压系统中的比例控制阀调节压头作用在试样上的压力；旋转装置包括变频电机，变频电机连接减速器以降低转速放大扭矩；减速器输出轴经联轴器将扭矩传递给下模固定座，下模安装在下模固定座上。

本发明中，通过变频调节电机转速，可相应地调节下模的转速以及试样受到的扭矩；采用气液增压缸作为动力源，通过比例控制阀控制成形所需压力；能够进一步细化晶粒，提高试样材料的综合力学性能。

进一步地，增压装置还包括锁止机构；气液增压缸活塞杆端部固定有压装连接板，压头及上模安装座固定在压装连接板底部；锁止机构包括锁止齿条和接近开关，锁止齿条竖直穿过水平固定设置的锁止导向块，锁止齿条底部与压装连接板固定；在锁止导向块的导向槽中设有锁止楔形快，锁止导向块端部设有锁止气缸，用以推动锁止楔形快在所述导向槽中移动；接近开关设置在锁止导向块上，当其检测到锁止楔形快的楔形齿与锁止齿条啮合时即达到锁止效果。

进一步地，增压装置还包括固定设置的位移传感器，位移传感器采用磁致伸缩式位移传感器，压装连接板底部设有顶杆，用以推动位移传感器的磁块，实现压头行程的检测。

进一步地，气液增压缸固定在压机安装架上，压装连接板上固定有直线导柱，直线导柱与压机安装架上的直线轴承滑动配合。

进一步地，减速器上设有用以检测扭转圈数的计数器。

进一步地，下模固定座底部设有推力调心滚子轴承，用以承受轴向载荷；推力调心滚子轴承安放在推力球轴承轴承座上，推力球轴承轴承座内部还通过深沟球轴承与下模固定座配合，以承受径向载荷。

进一步地，现有设备对于室温下塑性较差的材料缺乏加热条件或者加热温度较低。为此，上述高压扭转变形设备还包括加热装置，加热装置包括感应加热头，感应加热头上安装有感应线圈，感应线圈套在扭转模具上进行加热；扭转模具旁设有温度传感器，用以检测加热温度。通过感应加热方式加热模具，最高温度可以达到800℃左右。