一种难变形梯度材料的扭转制备装置及其使用方法与流程

本发明属于金属材料扭转技术领域，具体涉及一种难变形梯度材料的扭转制备装置及其使用方法。

背景技术：

近年来，梯度纳米材料由于其独特的优异性能越来越受到材料科学领域的关注，表面机械碾磨处理(smgt)及表面机械研磨处理(smat)是梯度纳米材料比较理想的制备方法，扭转作为一种材料力学性能测试的方法，在传统的材料成形中，应用的并不多。扭转变形是一种不均匀变形方式，材料的大应变从表面向材料中心递减，从而在材料组织细化在横截面呈现由外围向中心的梯度分布状态。扭转通常在室温下对材料进行冷变形，由于热变形容易导致材料晶粒的异常长大，但是对于一些难变形材料，室温变形和后续的冷加工硬化势必造成材料扭转变形的进行，因此对扭转外加辅助热变形对于难变形金属材料的应用具有一定的科学意义。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种难变形梯度材料的扭转制备装置及其使用方法，能够通过辅助加热装置可实现难变形金属材料的扭转成形，温度的升高可软化材料，保证材料的顺利变形的特点。

为了达到上述目的，本所发明采用的技术方案为：

一种难变形梯度材料的扭转制备装置，包括扭转件1，扭转件1的中心轴上设置有红外加热部件2，红外加热部件2的两侧设置有冷却部件3，冷却部件3套在扭转件1上。

进一步的，所述的冷却部件3包括管壁上均布有小孔的环形水管5，管壁上均布有小孔的环形水管5分别连接进水管6和出水管7。

进一步的，所述的冷却部件3和红外加热部件2底部连接在可以沿扭转件1的中心轴进行往复平行移动的移动装置4上。

进一步的所述红外加热部件2是一带有红外温度仪的红外线加热管。

一种难变形梯度材料的扭转制备装置的使用方法，其步骤包括：

步骤一：装配：扭转件1穿过红外加热部件2后装夹在扭转试验机上，红外加热部件2处于扭转件1的中心轴部位，两个冷却部件3分别套装在扭转件1上，两个冷却部件3处在红外加热部件2的两端，将冷却部件3和红外加热部件2卡在可以沿扭转件1的中心轴进行往复平行移动的移动装置4上；

步骤二：开启冷却部件3，冷却部件3的进水管6通水，流速为0.01～0.1m/s，水雾从冷却部件3的环形水管5中喷出，对位于红外加热部件2两端的扭转件1进行冷却，保证加热区域保持在红外加热部件2的区域段；开启移动装置4，移动装置4进行往复移动，移动的速度为0.1～1mm/s，开启扭转试验机，转速为2～10rpm，开启红外加热部件2，根据红外加热部件2上的红外温度仪的测试数值，按照扭转件1的温度需求进行控制，当红外加热部件2设定完成后，冷却部件3的进水管6的流速控制在0.1～2m/s，移动的速度为1～10mm/s；

步骤三：当扭转件1达到扭转圈数后，关闭扭转试验机，关闭红外加热部件2，关闭冷却部件3，关闭移动装置4；

步骤四：将红外加热部件2和冷却部件3从移动装置4取出，移走移动装置4，撤走冷却部件3，用夹持工具从红外加热部件2中取出扭转件1。

进一步的，所述的扭转件1的标距为l，外直径为d；红外加热部件2的内径为1.1d，红外加热部件2的长度为0.2l～0.5l；冷却部件3内径为1.2d～1.5d；冷却部件3与红外加热部件2的距离为0.02l。

本发明的有益效果：

本发明在传统的扭转变形上，增加红外加热部件2，红外加热具有品质优良、热效率高、功率密度大、升温迅速、省电、寿命长等特点，对冷变形进行辅助加热，可一定程度上软化材料，促使大塑性变形的进行，冷却部件3的水雾冷却可以有效的保证扭转件1的加热区域，两者的有效结合可实现扭转变形梯度材料的加热冷却的可控制备。

附图说明

图1是难变形梯度材料的扭转制备装置的示意图。

图2是冷却部件3的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明。

参照图1，一种难变形梯度材料的扭转制备装置，包括扭转件1，扭转件1的中心轴上设置有红外加热部件2，红外加热部件2是一带有红外温度仪的红外线加热管；红外加热部件2的两侧设置有冷却部件3，冷却部件3套在扭转件1上；冷却部件3和红外加热部件2底部连接在可以沿扭转件1的扭转中心轴进行往复平行移动的移动装置4上。

参照图2，冷却部件3包括管壁上均布有小孔的环形水管5，管壁上均布有小孔的环形水管5分别连接进水管6和出水管7。

实施例：按照gb/t10128-2007金属材料室温扭转试验方法的圆柱形试样，扭转件1的标距为100mm，外直径为10mm；红外加热部件2的内径为11mm，红外加热部件2的长度为40mm；冷却装置3的环形水管5的内径为13mm。

一种难变形梯度材料的扭转制备装置的使用方法，其步骤为：

步骤一，扭转件1穿过红外加热部件2，装夹在扭转试验机上，红外加热部件2处于扭转件1的中心轴部位，两个冷却部件3分别套装在扭转件1上，两个冷却部件3处在红外加热部件2的两端，冷却部件3处距离红外加热部件2mm，将冷却水环管3和红外加热部件2卡在移动装置4上；

步骤二，开启冷却部件3，进水管6通水，流速为0.02m/s，水雾可以从环形水管5中喷出，对位于红外加热部件2两端的扭转件1进行冷却，保证加热区域保持在红外加热部件2的区域段，开启移动装置4，移动装置4进行往复移动，移动的速度为0.8mm/s，开启扭转试验机，转速为5rpm，开启红外加热部件2，根据红外温度仪的测试数值，按照扭转件1的温度需求进行控制，当红外加热部件2设定完成后，冷却部件3的进水管6的流速控制在0.8m/s，移动的速度为8mm/s；

步骤三，当扭转件1达到扭转圈数后，关闭扭转试验机，关闭红外加热部件2，关闭冷却水环管3，关闭移动装置4；

步骤四，将红外加热部件2和冷却部件3从移动装置4取出，移走移动装置4，撤走冷却部件3，用夹持工具从红外加热部件2中取出扭转件1。

技术特征：

技术总结
一种难变形梯度材料的扭转制备装置及其使用方法，装置包括扭转件，扭转件的中心轴上设置有红外加热部件，红外加热部件的两侧设置有冷却部件，冷却部件套在扭转件上；使用时，开启冷却部件、移动装置和红外加热部件；本发明具有扭转变形梯度材料的加热冷却可控制备的优点。

技术研发人员：党波;雷同飞;罗杰;孟培媛
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：2017.08.30
技术公布日：2018.01.19