一种金属板材宽温域杯突试验装置

本发明涉及一种杯突试验装置。

背景技术：

1、金属杯突试验常用来测试金属板材成形性能的一种试验方法，其原理为夹紧的试样被一端部为球形的冲头压入压模，直至出现一条穿透裂纹。此时，依据冲头位移测出的凹痕深度即为实验结果。随着材料技术的不断发展，一大批新材料被应用于航天航空，深空探测等领域，对材料在特殊复杂工况下的服役性能提出了更高的要求。

2、众所周知，温度是影响金属材料杯突测试的成形性能的重要因素。一般来说，高温会加速原子扩散、位错攀移等现象从而提升金属材料的性能。近年来的研究发现部分合金的韧脆转折温度很低，甚至在零下258℃都具有优良的强度和塑性。这大大拓宽了材料成形的温度范围，对研究材料性能的设备提出了新要求。

3、现有的杯突试验装置仅能在高温和室温、或在低温和室温下进行杯突变形，无法在利用一台杯突试验机对金属板材进行高温、室温以及低温的宽温域杯突测试。因此，本领域亟需一种能够在宽温域下进行杯突试验的试验装置以获得材料在复杂环境下的成形性能。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有的杯突试验装置无法进行宽温域杯突测试的问题，提出一种宽温域金属板材杯突试验装置。

2、本发明金属板材宽温域杯突试验装置由壳体1、保温盖2、多功能探头支架3、样品固定压板4、样品固定底座5、多功能冲头6、隔热块7、连接块8和液压缸9构成；

3、所述壳体1设置在底座24上，保温盖2开口朝向设置在壳体1的顶板的上表面，保温盖2的顶部中心设置有换气孔15，换气孔15下方设置有横向的挂杆16；壳体1的顶板中心开有冲头通过孔，壳体1的顶板中心，样品固定压板4设置在样品固定底座5的上表面，样品固定压板4和样品固定底座5上分别开有与冲头通过孔等大且同心的通孔，金属样品板材25通过样品固定压板4压紧在样品固定底座5上，金属样品板材25覆盖在样品固定底座5的通孔上；样品固定底座5的上表面设置有环形的围绕通孔的凹槽，凹槽内设置有电阻丝11；样品固定压板4上表面设置有温度传感器探头13；多功能冲头6、隔热块7、连接块8和液压缸9设置在壳体1内，多功能冲头6、隔热块7、连接块8和液压缸9由上至下依次连接，多功能冲头6设置在壳体1的顶板中心的冲头通过孔内；多功能探头支架3为圆柱体，多功能探头支架3的下端面开有两个探头安装槽23，摄像头和位移传感器探头分别设置在探头安装槽23内，多功能探头支架3通过挂钩18挂在挂杆16上；多功能冲头6的上端为球面，多功能冲头6的下部设置有横向的液氮输入管路19，多功能冲头6的上部设置有多个竖向的液氮分支管路20，液氮分支管路20与液氮输入管路19联通，通液氮分支管路20通过液氮排气孔21与外部连通。

4、本发明原理及有益效果为：

5、本发明通过设置能实现低温的多功能冲头和设置实现高温的样品固定装置，以及在装置内设置的真空绝热板，使得本发明装置能够在宽温域下进行杯突试验，并且能够定量控制温度场，可得到温度与材料冲压能力之间关系实时监测杯突过程中材料各监测点处的实际温度、变形量和裂纹的扩展，以获得材料在复杂环境下的成形性能。

技术特征：

1.一种金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：金属板材宽温域杯突试验装置由壳体(1)、保温盖(2)、多功能探头支架(3)、样品固定压板(4)、样品固定底座(5)、多功能冲头(6)、隔热块(7)、连接块(8)和液压缸(9)构成；

2.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述多功能冲头(6)与壳体(1)的顶板中心冲头通过孔之间设置有限位橡胶圈(12)。

3.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述电阻丝(11)通过导线与电源连接。

4.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述挂杆(16)两端分别与保温盖(2)的内壁固接。

5.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：多功能探头支架(3)上端固接有连接杆(17)，连接杆(17)的上端与挂钩(18)的下端固接。

6.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：保温盖(2)的开口端面上设置有环形的凸起(22)，壳体(1)的顶板上边面边缘设置有与凸起(22)相比配的环形凹槽，凸起(22)设置在环形凹槽内。

7.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述样品固定压板(4)和样品固定底座(5)通过螺栓(14)连接。

8.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述样品固定底座(5)上表面和样品固定压板(4)下表面设置有防滑凸纹。

9.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述保温盖(2)的内壁和壳体(1)的内壁上贴有真空绝热板。

10.根据权利要求1所述的金属板材宽温域杯突试验装置，其特征在于：所述多功能冲头(6)的下端面设置有螺纹孔，隔热块(7)的上端面设置有凸台，凸台的圆周面上设置有与多功能冲头(6)的下端面的螺纹孔相匹配的外螺纹，隔热块(7)的上端的凸台设置在多功能冲头(6)的下端面的螺纹孔内；所述隔热块(7)的下端面设置有螺纹孔，连接块(8)的上端面设置有凸台，凸台的圆周面上设置有与隔热块(7)的下端面的螺纹孔相匹配的外螺纹，连接块(8)的上端面的凸台设置在隔热块(7)的下端面的螺纹孔内；所述连接块(8)的下端面设置有螺纹孔，液压缸(9)的上端面设置有凸台，凸台的圆周面上设置有与连接块(8)的下端面的螺纹孔相匹配的外螺纹，液压缸(9)的上端面的凸台设置在连接块(8)的下端面的螺纹孔内；所述液压缸(9)的下端面设置有螺纹孔，底座(24)的中心上表面设置有凸台，凸台的圆周面上设置有与液压缸(9)的下端面的螺纹孔相匹配的外螺纹，底座(24)的中心上表面的凸台设置在液压缸(9)的下端面的螺纹孔内。

技术总结
一种宽温域金属板材杯突试验装置，涉及一种杯突试验装置。为了解决现有的杯突试验装置无法进行宽温域杯突测试的问题。本发明金属板材宽温域杯突试验装置由壳体、保温盖、多功能探头支架、样品固定压板、样品固定底座、多功能冲头、隔热块、连接块和液压缸构成；本发明通过设置能实现低温的多功能冲头和设置实现高温的样品固定装置，以及在装置内设置的真空绝热板，使得本发明装置能够在宽温域下进行杯突试验，并且能够定量控制温度场，可得到温度与材料冲压能力之间关系实时监测杯突过程中材料各监测点处的实际温度、变形量和裂纹的扩展，以获得材料在复杂环境下的成形性能。

技术研发人员：宁志良,王克研,黄永江,于海平,程子建,赵文杰,孙剑飞
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15