专利名称：保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于现代先进制造的仪器技术领域，具体是涉及一种特别适用于超塑性胀形变形规律研究的试验装置。
背景技术：
板材超塑性胀形在现代航天航空制造领域占有重要的地位，实验研究超塑胀形变形过程与温度、压力的定量关系，对超塑性胀形规律的研究和成形工艺的制定是必不可少的手段，尤其是对硬脆性高温材料(如陶瓷、金属间化合物等)，由于是在高温下进行实验，加热、隔热、氧化、压力控制、变形过程的图像记录和数据处理等，至今还存在许多难题，亟待解决。
发明内容
本实用新型要提供一种既能在高温下控制胀形的压力和温度，又能记录胀形件变化的图像，而且还能防止高温氧化的超塑性胀形试验装置。
本实用新型的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下本实用新型的装置由上进气系统、下进气系统、压力成形装置、光电测量记录装置和单片机控制系统组成，上、下进气系统中分别装有温度压力调节系统，上进气系统和下进气系统与压力成形装置连通，光电测量记录装置的平行光源置于压力平行装置的前方，数码摄像机置于压力成形装置的后方，单片机的输入端分别与温度压力调节系统中的热电耦和压力传感器连接，单片机的输出端分别与温度压力调节系统中的流量阀连通。
上进气系统由氩气瓶1、总阀2、减压阀3、电磁调压阀4、净化氩气装置5、温度压力调节系统6和进气管8组成，并与上气压腔9连通。
下进气系统由氩气瓶46、总阀45、减压阀44、电磁调压阀43、净化氩气装置41、温度压力调节系统42和进气管40组成，并与下气压腔37连通。
净化氩气装置由电阻炉(50)、螺旋冷凝管(52)、净化器(53)、凝结水储水器(54)和排水阀(55)组成，电阻炉(50)一端与电磁调压阀(4，43)连接，另一端与螺旋冷凝管(52)连通，电阻炉(50)配有热电耦(49)和温控仪(47)置于冷凝器室(51)中的螺旋冷凝管(52)的三个管口分别与电阻炉(50)、净化器(53)和凝结水储水器(54)的上端连通，凝结水储水器(54)的下端与排水阀(55)连通，净化器(53)另一端与温度、压力调节系统(6，42)连通。
压力成形装置由上模固定板(19)，下压边模支撑块(25)，下压边筒支撑块(26)，玻璃(12)和石英玻璃(13，14)组成，上模固定板(19)上开有抽真空管(10)和进气管(8)的管道，石英玻璃(14)与上模固定板(19)和下压边模支撑块(25)固接，石英玻璃(13)和玻璃(12)与上模固定板(19)和下压边筒支撑块(26)固接，且石英玻璃(13)和玻璃(12)之间为真空密封腔。
温度压力调节系统(6，42)由中频感应加热炉(56)、温度、压力检测装置(61)、真空泵(64)、冷却水储水器(70)，流量阀(60、67、68)、电磁换向阀(63)和冷却室(72)组成，中频感应加热炉(56)通过流量阀(60)与温度、压力检测装置(61)连通，温度、压力检测装置(61)又分为三路一路与流量阀(68)连通，流量阀(68)与排气管69连通，一路与压力室(66)连通，压力室(66)与流量阀(67)连通，流量阀(67)与净化氩气装置(5，41)连通，一路与进气管(8，40)连通；中频感应加热炉(56)的循环出水管(71)与冷却水储水器(70)连通，冷却水通过循环水泵(73)经循环水进水管(74)与中频感应加热炉(56)连通；中频感应加热炉(56)与净化器(53)连通；真空泵(64)与电磁换向阀(63)连通，电磁换向阀(63)与抽真空管(10，39)连通；热电耦(57)置于中频感应加热炉(56)中；热电耦(62)置于温度、压力检测装置(61)中，压力传感器(65)置于压力室(66)中；电磁换向阀(63)，压力室(66)，流量阀(60、67、68)，冷却水储水器(70)是置于冷却室(72)中。
光电记录装置由平行光源(7)、上气压腔(9)和数码摄像机(24)组成，平行光源置于上气压腔(9)的右方或前方，数码摄像机(24)置于上气压腔(9)的左方或后方。
净化氩气装置由电阻炉50、螺旋冷凝管52、净化器53、凝结水储水器54和排水阀55组成，电阻炉50一端与电磁调压阀4，43连通，另一端与螺旋冷凝管52连通，电阻炉50配有热电耦49和温控仪47，置于冷凝器室51中的螺旋冷凝管52的三个管口分别与电阻炉50、净化器53和凝结水储水器54的上端连通，凝结水储水器54的下端与排水阀55连通，净化器53的另一端与温度、压力调节系统6，42连通。
压边和模具装设的透光成形装置由上模固定板19，下压边模支撑块25，下压边筒支撑块26，玻璃12和石英玻璃13，14组成，上模固定板19上开有抽真空管道10，进气管道8，石英玻璃14与上模固定板19和下压边模支撑块25固接，石英玻璃13和玻璃12与上模固定板19和下压边筒支撑块26固接，且石英玻璃13和玻璃12之间为真空密封腔。
温度、压力调节系统6，42由中频感应加热炉56、温度、压力检测装置61、真空泵64、冷却水储水器70，电磁换向阀63、流量阀60、67、68，冷却室组成，中频感应加热炉56通过流量阀60与温度、压力检测装置61连通，温度、压力检测装置61又分为三路一路与流量阀68连通，流量阀68与排气管69连通，一路与压力室66连通，压力室66又与流量阀67连通，流量阀67与净化氩气装置5，41连通，一路与进气管8，40连通；中频感应加热炉56的循环出水管71与冷却水储水器70连通，冷却水通过循环水泵73经循环水进水管74与中频感应加热炉56连通；中频感应加热炉56与净化器53连通；真空泵64与电磁换向阀63连通，电磁换向阀63与抽真空管10，39连通；热电耦57置于中频感应加热炉56中；热电耦62置于温度、压力检测装置61中；压力传感器65置于压力室66中；电磁换向阀63，压力室66，流量阀60、67、68，冷却水储水器70均置于冷却室72中。
光电记录装置由平行光源7、上气压腔9和数码摄像机24组成，平行光源置于上气压腔9的右方或前方，数码摄像机24置于上气压腔9的左方或后方。
本实用新型的有益效果是1.利用普通液压机便可用本实用新型的试验装置进行超塑性胀形。
2.在净化了的氩气的保护和施压下，既能防止高温氧化，又能进行胀形。
3.解决了电磁阀和压力传感器不能在高温情况下工作的难题，并能按预先设定的变形路径，精确控制压力和温度随时间的变化。
4.可以记录胀形过程中试样形状随压力、温度和时间的变化。
5.由于对上、下气压腔实施了真空隔热，故减少了热能的损耗，改变了试验人员的工作环境。
图1为保护气体超塑胀形可控温度、压力的光电记录实验装置总图图2为净化氩气装置图图3为温度、压力调节系统图图4为压边成形装置结构主视图图5为图4的A-A向视图图6为图4的B-B向视图图中1.氩气瓶 2.总阀 3.减压阀 4.电磁调压阀 5.净化氩气装置 6.温度、压力调节系统 7.平行光源 8.进气管 9.上气压腔 10.抽真空管 11.压力机上滑块 12.玻璃13.石英玻璃 14.石英玻璃 15.上水冷板 16.上真空隔热垫板 17.硅炭棒 18.上加热板19.上模固定板 20.上加热板电源线 21.上加热板电源线 22.上固定螺钉 23.热电耦24.数码摄像机 25.下压边模支撑块 26.下压边筒支撑块 27.下固定螺钉 28.试样 29.下加热板电源线 30.下加热板电源线 31.硅炭棒 32.下加热板 33.下真空隔热垫板34.下工作台 35.单片机 36.热电耦 37.下气压腔 38.PC计算机 39.抽真空管 40.进气管 41.净化氩气装置 42.温度、压力调节系统 43.电磁调压阀 44.减压阀 45.总阀46.氩气瓶 47.温控仪 48.电阻丝 49.热电耦 50.电阻炉 51.冷凝器 52.螺旋冷凝管53.净化器 54.凝结水储水器 55.排水阀 56.中频感应加热炉 57.热电耦 58.中频感应加热炉电源线 59.中频感应加热炉电源线 60.流量阀 61.温度、压力检测装置 62.热电耦 63.电磁换向阀 64.真空泵 65.压力传感器 66.压力室 67.流量阀 68.流量阀 69.排气管 70.冷却水储水器 71.循环水出水管 72.冷却室 73.循环水泵 74.循环水进水管具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型专利的结构及其实施方式一种保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，氩气瓶1中的氩气通过总阀2，减压阀3，电磁调压阀4进入净化氩气装置5，由净化氩气装置5出来的氩气又进入温度、压力调节系统6，由温度、压力调节系统6出来的氩气通过进气管8进入上气压腔9；氩气瓶46中的氩气通过总阀45，减压阀44，电磁调压阀43进入净化氩气装置41，由净化氩气装置41出来的氩气又进入温度、压力调节系统42，由温度、压力调节系统42出来的氩气进入下气压腔37。
净化氩气装置5，41是由电阻炉50，螺旋冷凝管52，净化器53，凝结储水器54和排水阀55组成；电阻炉50是由电阻48加热，电阻48的电源线是与温控仪47相连，电阻炉50的温度是用热电耦49测量，并由温控仪47控制，螺旋冷凝管52置于冷却室51中，螺旋冷凝管52又与凝结水储水器54连通，凝结水储水器54的下端与排水阀55相连；由电磁调压阀4，43进入电阻炉的氩气加热后又经螺旋冷凝管52分为两路，一路是把氩气中的水蒸气凝结成水流入凝结水储水器54中，另一路是经净化器53过滤氩气中的杂质后进入温度、压力调节系统6，42。
温度、压力调节系统6，42，是由中频感应加热炉56，温度、压力检测装置61，冷却室72和真空泵64组成，中频感应加热炉56的温度是由热电耦57测量；中频感应加热炉56的循环水出水管71与冷却水储水器70连通，循环水泵73将冷却水储水 70的水通过循环水进水管74泵入中频感应加热炉56的水冷系统；温度、压力检测装置61的温度由置于其中的热电耦62检测；温度、压力检测装置61与压力室66连通，压力室66与流量阀67连通，温度、压力检测装置61的压力是借助置于压力室66中的压力传感 65检测；温度、压力检测装置61与流量阀68连通，流量阀68与排水管69连通；真空泵64与电磁换向阀63连通，电磁换向阀63与抽真空管39，10连通；电磁换向阀63、压力室66、流量阀60、67、68、冷却水储水器70均置于冷却室72中，冷却室72的构造与电冰箱的冷冻室相似。
压边筒和压边模结构是由上模固定板19，下压边模支撑块25，下压边筒支撑块26，玻璃12和石英玻璃13，14组成，在上模固定板19上开有抽真空管10和进气管8的管道，石英玻璃14是用高温胶粘合在上模固定板19和下压边模支撑块25四周的凹槽中；石英玻璃13是用高温胶粘合在上模固定板19和下压边筒支撑块26四周的凹槽中，玻璃12是用高温胶粘合在上模固定板19和下压边筒支撑块26四周的凹槽中，而且石英玻璃13和玻璃12之间形成密封空腔，密封空腔又被抽成真空。
上水冷板15是内部设有方格腔，并由钢板焊成的冷却水循环结构；上真空隔热垫板16和下真空隔热垫板33是内部设方格腔，并由钢板焊成的密封结构，而且结构中的气体被抽成真空。
上水冷板15、上真空隔热垫板16、上加热板18和上模固定板19是用上固定螺钉22紧固在压力机上滑块11上；下加热板32和下真空隔热垫板33是用下固定螺钉27紧固在压力机下工作台34上；硅炭棒17是装在上加热板18的圆孔中，硅炭棒31是装在下加热板32的圆孔中。
单片机控制系统是由单片机35，热电耦23、36和压力传感器65组成，热电耦62的温度信息和压力传感器65的信息传入单片机35，单片机35将控制信号传入流量阀60、67、68，实现控制功能。
光电记录装置是由平行光源7和数码摄像机24组成，平行光源7发出的平行光，透过玻璃12和石英玻璃13、14射入数码摄像机24，数码摄像机24便记录了胀形件在胀形过程形状随时间的变化信息，并将其传至PC计算机进行数据处理。
实验前，打开真空泵64的开关和电磁换向阀63，先后把上气压腔9和下气压腔37的空气抽净，便可进行气压成形及温度、压力的调节过程当热电耦62检测温度、压力调节装置61的温度高于设定温度时，调大流量阀67和68，使压力室66的压力传感器65的压力保持设定值；当热电耦62检测温度、压力调节装置61的温度低于设定温度时，则调大流量阀60，调小流量阀67，同时调节流量阀68，使压力室的压力保持设定值；当压力传感器65检测压力室66的压力高于设定压力值时，调大流量阀68，同时调节流量阀60和67，使热电耦62的温度保持设定值；当压力传感器65检测成形腔的压力低于设定压力值时，调大流量阀67和60，同时调节流量阀60和68，使热电耦62的温度保持设定值。
权利要求1.一种保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，其特征在于它由上进气系统、下进气系统、压力成形装置、光电测量记录装置和单片机控制系统组成，上下进气系统中分别装有温度压力调节系统，上进气系统和下进气系统与压力成形装置连通，光电测量记录装置的平行光源置于压力平行装置的前方，数码摄像机置于压力成形装置的后方，单片机的输入端分别与温度压力调节系统中的热电耦和压力传感器连接，单片机的输出端分别与温度压力调节系统中的流量阀连通。
2.按权利要求1所述的保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，其特征在于所述的上、下进气系统分别由氩气瓶(1，46)和与其依此连接的总阀(2，45)、减压阀(3，44)、电磁调压阀(4，43)、净化氩气装置(5，41)、温度压力调节系统(6，42)和进气管(8，40)组成，并分别与压力成形装置中的上气压腔(9)和下气压腔(37)连通。
3.按权利要求2所述的保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，其特征在于所述的净化氩气装置由电阻炉(50)、螺旋冷凝管(52)、净化器(53)、凝结水储水器(54)和排水阀(55)组成，电阻炉(50)一端与电磁调压阀(4，43)连接，另一端与螺旋冷凝管(52)连通，电阻炉(50)配有热电耦(49)和温控仪(47)，置于冷凝器室(51)中的螺旋冷凝管(52)的三个管口分别与电阻炉(50)、净化器(53)和凝结水储水器(54)的上端连通，凝结水储水器(54)的下端与排水阀(55)连通，净化器(53)另一端与温度、压力调节系统(6，42)连通。
4.按权利要求1所述的保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，其特征在于所述的压力成形装置由上模固定板(19)，下压边模支撑块(25)，下压边筒支撑块(26)，玻璃(12)和石英玻璃(13，14)组成，上模固定板(19)上开有抽真空管(10)和进气管(8)的管道，石英玻璃(14)与上模固定板(19)和下压边模支撑块(25)固接，石英玻璃(13)和玻璃(12)与上模固定板(19)和下压边筒支撑块(26)固接，且石英玻璃(13)和玻璃(12)之间为真空密封腔。
5.按权利要求2所述的保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，其特征在于所述的温度压力调节系统(6，42)由中频感应加热炉(56)、温度、压力检测装置(61)、真空泵(64)、冷却水储水器(70)，流量阀(60、67、68)、电磁换向阀(63)和冷却室(72)组成，中频感应加热炉(56)通过流量阀(60)与温度、压力检测装置(61)连通，温度、压力检测装置(61)又分为三路一路与流量阀(68)连通，流量阀(68)与排气管69连通，一路与压力室(66)连通，压力室(66)与流量阀(67)连通，流量阀(67)与净化氩气装置(5，41)连通，一路与进气管(8，40)连通；中频感应加热炉(56)的循环出水管(71)与冷却水储水器(70)连通，冷却水通过循环水泵(73)经循环水进水管(74)与中频感应加热炉(56)连通；中频感应加热炉(56)与净化器(53)连通；真空泵(64)与电磁换向阀(63)连通，电磁换向阀(63)与抽真空管(10，39)连通；热电耦(57)置于中频感应加热炉(56)中；热电耦(62)置于温度、压力检测装置(61)中，压力传感器(65)置于压力室(66)中；电磁换向阀(63)，压力室(66)，流量阀(60、67、68)，冷却水储水器(70)是置于冷却室(72)中。
6.按权利要求1所述的保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置，其特征在于所述的光电记录装置由平行光源(7)、上气压腔(9)和数码摄像机(24)组成，平行光源置于上气压腔(9)的右方或前方，数码摄像机(24)置于上气压腔(9)的左方或后方。
专利摘要用于现代先进制造的仪器领域，目的是提供一种保护气体超塑性胀形可控温度、压力的光电记录试验装置。其由上进气系统、下进气系统、压力成形装置、光电记录系统和单片机控制系统组成，其中净化氩气装置与温度、压力调节系统相连通，电磁阀和压力传感器都置于冷却室中。其有益效果是净化了施压的氩气、解决了电磁阀和压力传感器不能在高温情况下工作的难题，增加了隔热能力，减少了热能的损耗，改进了实验人员的工作环境，而且既能按预先设定的变形路径，精确地控制随时间变化的压力和温度，又能记录胀形过程试件随时间变化的图像。
文档编号G01N25/16GK2711730SQ20042001211
公开日2005年7月20日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年6月22日
发明者宋玉泉, 刘术梅, 马品奎, 管晓芳 申请人:吉林大学