热压缩试验机及其压头装配的制作方法
【专利摘要】本发明涉及热压缩试验机及其压头装配，热压缩试验机包括前端为顶压端的第一、第二压头，还包括第一电阻补偿装置，第一电阻补偿装置包括可前后移动并与第一压头接触电连接的第一电刷及在第一、第二压头顶压相应工件试样时驱动第一电刷朝远离工件试样方向移动的驱动机构。本发明提供了一种在工件样品被压缩而电阻变小时能够补偿导电回路中电阻的压头装配和使用该压头装配的热压缩试验机。
【专利说明】热压缩试验机及其压头装配
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料的电阻加热物理模拟实验【技术领域】中的热压缩试验机及其压头装配。
【背景技术】
[0002]传统的电阻加热物理模拟技术(如Gleeble热力物理模拟实验机)的热压缩电阻试验机的压头装置如图1所示:包括两个前后设置的第一压头1、第二压头3及夹持于两个压头之间的工件样品2，两个压头分别用于与导线电极4连接，这样压头、工件样品和压头就与电源一起构成导电回路，在热压缩过程中两个压头相对运动，工件样品的长度不断减小、同时直径不断增加，使得工件样品的电阻阻值不断减小。这种电阻的变化会导致温度控制、力控制的不稳定或者失控。传统Gleeble试验机采用的是PID控制来解决这一问题，但在大变形程度的高温压缩实验过程中仍时常出现力控制失稳或温度控制失稳，这是由于被压缩的工件样品的很大塑性变形引起系统刚度和电阻发生的变化导致了控制系统的稳定性变为临界状态或失稳状态的缘故。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种在工件样品被压缩而电阻变小时能够补偿导电回路中电阻的压头装配；本发明的目的还在于提供一种使用该压头装配的热压缩试验机。
[0004]为了解决上述问题，本发明中压头装配的技术方案为:
热压缩试验机的压头装配，包括前端为顶压端的压头，压头上接触电连接有可前后移动的用于在压头顶压相应工件样品时被相应驱动机构驱动而朝后移动的电刷。
[0005]所述电刷导向装配于所述压头上。
[0006]所述电刷通过沿前后方向导向移动套装于所述压头上的电刷安装套导向装配于所述压头上，电刷设置在所述电刷安装套上，所述电刷安装套上设置有在所述压头顶压所述工件样品时被所述驱动机构顶推的承力部。
[0007]所述承力部由所述电刷安装套的前端面构成。
[0008]所述压头包括至少两个位于顶压端后侧的沿前后方向延伸的瓣状结构，各瓣状结构彼此间隔设置，各瓣状结构的前端均固定电连于所述顶压端上，所述电刷的个数与瓣状结构的个数一一对应，各电刷分别与对应瓣状结构接触电连接。
[0009]本发明中热压缩试验机的技术方案为:
热压缩试验机，包括前端为顶压端的第一、第二压头，还包括第一电阻补偿装置，第一电阻补偿装置包括可前后移动并与第一压头接触电连接的第一电刷及在第一、第二压头顶压相应工件试样时驱动第一电刷朝远离工件试样方向移动的驱动机构。
[0010]所述驱动机构包括固设于第二压头上的第一推力架，第一推力架上靠近所述第一电刷的一端设置有用于在第一、第二压头顶压所述工件试样时对所述第一电刷施加朝后方向顶推力的顶推部，所述第一电刷与第二压头绝缘配合。[0011]所述第一电刷通过沿前后方向导向移动套装于所述第一压头上的第一电刷安装套导向装配于所述第一压头上，所述第一电刷安装套上设置有在所述第一、第二压头顶压所述工件样品时被所述第一推力架的顶推部顶推的承力部。
[0012]第一压头包括至少两个位于第一压头的顶压端后侧的沿前后方向延伸的瓣状结构，各瓣状结构彼此间隔设置，各瓣状结构的前端均固定电连于所述第一压头的顶压端上，所述第一电阻补偿装置的第一电刷的个数与瓣状结构的个数一一对应，各第一电刷分别与对应瓣状结构接触电连接。
[0013]热压缩试验机还包括第二电阻补偿装置，第二电阻补偿装置包括可前后移动并与第二压头电接触连接的第二电刷及固设于第一压头上的用于在第一、二压头顶压所述工件试样时推动所述第二电刷朝远离工件试样方向移动的第二推力架。
[0014]本发明的有益效果为:在第一、第二压头顶压工件试样时，工件试样的长度不断减小、同时直径不断增加，在第一电刷、第一压头、工件试样和第二压头构成的导电回路中，工件试样的电阻在变小，此时可以通过驱动机构驱动第一电刷朝远离工件试样的方向移动，第一电刷与第一压头的顶压端之间的距离被拉长，也就是说导电回路中第一压头的长度变长了，这样导电回路中第一压头的电阻就会增加并以此来补偿工件试样减小的电阻。
[0015]进一步的，在第一、第一压头顶压工件试样时，第一电刷被固设于第二压头上的推力架推动而朝远离工件试样方向移动，工件试样的变形与第一电刷的移动同步进行，工件试样电阻减少的同时第一压头就会提供电阻补偿，推力架的使用的驱动机构的结构简单可
O
[0016]进一步的，第一压头包括至少两个瓣状结构，第一电阻补偿装置的第一电刷的个数与瓣状结构的个数一一对应，各第一电刷分别与对应瓣状结构电连接，这样使得第一压头的电阻可调组合得到增加。
[0017]进一步的，热压缩试验机包`括第一、第二电阻补偿装置，两个电阻补偿装置的电刷、推力架分别设置在不同的压头上，这样不仅能够提高增加电阻可调组合，也有利于整个热压缩试验机的结构紧凑，增加了电阻补偿电路的对称性和稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明【背景技术】中热压缩试验机的压头的结构示意图；
图2是本发明中热压缩试验机的实施例1的结构示意图；
图3是图2的右视图；
图4是图2的俯视图；
图5是图2的C-C向剖视图；
图6是图2的A-A向剖视图；
图7是图2的B-B向剖视图；
图8是本发明中热压缩试验机的实施例2的结构示意图；
图9是图8的左视图；
图10是图8的俯视图；
图11是图8的C-C向剖视图；
图12是图8的A-A向剖视图； 图13是图8的B-B向剖视图；
图14是本发明中热压缩试验机的实施例3的结构示意图；
图15是图14的左视图；
图16是图14的俯视图；
图17是图14的C-C向剖视图；
图18是图14的A-A向剖视图；
图19是图14的B-B向剖视图。
【具体实施方式】
[0019]热压缩试验机的实施例1如图2?7所示:包括前端为顶压端的第一压头6和第二压头13，还包括第一电阻补偿装置和第二电阻补偿装置，第一电阻补偿装置包括第一电刷7和第一驱动机构，第一电刷7通过沿前后方向导向移动套装于第一压头6上的第一电刷安装套8导向装配于第一压头上,第一电刷安装在第一电刷安装套上,第一电刷与第一压头接触电连接，第一驱动机构包括固设于第二压头13上的第一推力架，第一推力架包括固定套装于第二压头上的第一固定环11，第一固定环与第二压头之间填有陶瓷纤维绝缘材料以保障第一固定环与第二压头间的绝缘，从而保证第一固定环与第二压头的绝缘配合，推力架还包括设置于第一固定环上的第一推杆14，第一推杆上靠近第一电刷的一端设置有顶推部，第一电刷安装套上朝向第一推杆的一端设置有承力部，在第一、第二压头相对移动而挤压工件试样10时，第一推力架的第一推杆14能够通过第一电刷安装套8推动第一电刷朝远离工件试样方向移动。第二电阻补偿装置与第一电阻补偿装置的结构相同，在此只进行简要叙述，第二电阻补偿装置包括第二电刷5和第二驱动机构，第二电刷与第二压头接触电连接，第二电刷安装于第二电刷安装套12上，第二电刷安装套沿前后方向导向移动套装于第二压头13上，第二驱动机构包括固设于第一压头上的第二推力架，第二推力架包括固定套设于第一压头上的第二固定环9和设置于第二固定环上的第二推杆15，第二固定环与第一压头之间填充有绝缘材料，在第一、第二压头相对移动而挤压工件试样时，第二推力架的第二推杆能够通过第二电刷安装套推动第二电刷朝远离工件试样方向移动，第一推杆、第二推杆彼此错开，这样可减小整个热压缩试验机的径向尺寸，第一、第二电刷均为碳刷。
[0020]使用时,在第一、第二电刷上连接导线,第一电刷、第一压头、工件试样、第二压头、第二电刷构成导电回路，当第一、第二压头挤压工件试样时，工件试样的长度变短、直径变大，导致工件试样的电阻变小，与此同时，第一推力架的第一推杆推动第一电刷安装套带动第一电刷朝远离工件试样方向移动，第二推力架的第二推杆推动第二电刷安装套带动第二电刷朝远离工件试样方向移动，这样导电回路中的第一压头和第二压头的长度均得到增力口，以提高导电回路中第一压头、第二压头电阻阻值的形式来补偿工件试样损失的电阻，从而提高试验机控制系统的稳定性。
[0021]在本发明的其它实施例中:第二电阻补偿装置还可以不设；用于安装对应电刷的电刷安装套也可以不设，此时电刷可直接导向装配于对应压头上；当然电刷也可以不通过对应电刷安装套与对应压头导向移动装配，比如说设置一个与压头平行的导向轴，电刷导向装配于该导向轴上并以此来实现电刷的前后移动；推杆还可以被与对应固定环一体设置的推力套代替；各固定环与对应压头之间填充的绝缘材料也可以没有，此时可以通过固定环和/或推杆和/或电刷安装套由绝缘材料制成来保证第一电刷与第二压头之间的绝缘和第二电刷与第一压头之间的绝缘；驱动机构也可以不是设置于对应压头上的推力架，比如说驱动机构独立于各压头独立设置，驱动机构包括由动力元件驱动的丝杠，丝杠与对应电刷丝扣配合以带动各电刷前后移动，或者驱动机构为推动电刷前后移动的驱动缸或电动推杆。
[0022]热压缩试验机的实施例2如图8?13所示:实施例2与实施例1不同的是:第一压头包括顶压端和位于顶压端后侧的两个半圆形的瓣状结构6-1，瓣状结构的长度沿前后方向延伸，两个瓣状结构彼此间隔设置，顶压端为整体结构，两个瓣状结构的前端电连固设于顶压端上，第一电阻补偿装置中第一电刷7的个数为两个，各第一电刷分别与对应瓣状结构接触电连接；第二压头的结构与第一压头相同，在此不再详述。通过将第一、第二压头设置成两个瓣状结构，使得第一、第二压头的电阻可调组合增加了两倍。图8中项8表示第一电刷安装套；项9表第二固定环；项11表第一固定环；项12表第二电刷安装套。
[0023]热压缩试验机的实施例3如图14?19所示:实施例3与实施例2不同的是:第一压头包括顶压端和位于顶压端后侧的四个扇形的瓣状结构6-1，瓣状结构的长度沿前后方向延伸，四个瓣状结构彼此间隔设置，顶压端为整体结构，四个瓣状结构的前端电连固设于顶压端上，第一电阻补偿装置中第一电刷7个数的为四个，各第一电刷分别与对应瓣状结构接触电连接；第二压头的结构与第一压头相同，在此不再详述。通过将第一、第二压头设置成四个瓣状结构，使得第一、第二压头的电阻可调组合更多。在本发明的其它实施例中瓣状结构的个数还可以是三个、五个或其它个数，相应的电刷的个数也随之改变，电刷与瓣状结构 对应。图14中项8表不第一电刷安装套；项9表不第二固定环；项11表不第一固定环；项12表示第二电刷安装套。
[0024]压头装配的实施例如图2?19所示:压头装配的具体结构与上述各热压缩试验机实施中所述的第一压头、第一电刷及第一电刷与第一压头的装配关系相同，在此不再详述。
【权利要求】
1.热压缩试验机的压头装配，包括前端为顶压端的压头，其特征在于:压头上接触电连接有可前后移动的用于在压头顶压相应工件样品时被相应驱动机构驱动而朝后移动的电刷。
2.根据权利要求1所述的压头装配，其特征在于:所述电刷导向装配于所述压头上。
3.根据权利要求2所述的压头装配，其特征在于:所述电刷通过沿前后方向导向移动套装于所述压头上的电刷安装套导向装配于所述压头上，电刷设置在所述电刷安装套上，所述电刷安装套上设置有在所述压头顶压所述工件样品时被所述驱动机构顶推的承力部。
4.根据权利要求3所述的压头装配，其特征在于:所述承力部由所述电刷安装套的前端面构成。
5.根据权利要求f4任意一项所述的压头装配，其特征在于:所述压头包括至少两个位于顶压端后侧的沿前后方向延伸的瓣状结构，各瓣状结构彼此间隔设置，各瓣状结构的前端均固定电连于所述顶压端上，所述电刷的个数与瓣状结构的个数一一对应，各电刷分别与对应瓣状结构接触电连接。
6.热压缩试验机，包括前端为顶压端的第一、第二压头，其特征在于:还包括第一电阻补偿装置，第一电阻补偿装置包括可前后移动并与第一压头接触电连接的第一电刷及在第一、第二压头顶压相应工件试样时驱动第一电刷朝远离工件试样方向移动的驱动机构。
7.根据权利要求6所述的热压缩试验机，其特征在于:所述驱动机构包括固设于第二压头上的第一推力架，第一推力架上靠近所述第一电刷的一端设置有用于在第一、第二压头顶压所述工件试样时对所述第一电刷施加朝后方向顶推力的顶推部，所述第一电刷与第二压头绝缘配合。
8.根据权利要求7所述的热压缩试验机，其特征在于:所述第一电刷通过沿前后方向导向移动套装于所述第一压头上的第一电刷安装套导向装配于所述第一压头上，所述第一电刷安装套上设置有在所述第一、第二压头顶压所述工件样品时被所述第一推力架的顶推部顶推的承力部。
9.根据权利要求61任意一项所述的热压缩试验机，其特征在于:第一压头包括至少两个位于第一压头的顶压端后侧的沿前后方向延伸的瓣状结构，各瓣状结构彼此间隔设置，各瓣状结构的前端均固定电连于所述第一压头的顶压端上，所述第一电阻补偿装置的第一电刷的个数与瓣状结构的个数一一对应，各第一电刷分别与对应瓣状结构接触电连接。
10.根据权利要求61任意一项所述的热压缩试验机，其特征在于:热压缩试验机还包括第二电阻补偿装置，第二电阻补偿装置包括可前后移动并与第二压头电接触连接的第二电刷及固设于第一压头上的用于在第一、二压头顶压所述工件试样时推动所述第二电刷朝远离工件试样方向移动的第二推力架。
【文档编号】G01N27/04GK103822873SQ201410047447
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】刘香茹, 周旭东, 王翚, 琚伟伟, 雍永亮 申请人:河南科技大学