高温超塑胀形实验装置

　　0　引言

　　超塑性胀形是超塑性成形的重要工艺之一,在进行超塑性力学的理论研究和应用中都占有重要的地位。由于超塑性胀形是二维应力状态,无摩擦影响,压边的边界条件严格并可控制外加压力,因此,在理论上,它是一维变形向三维复杂变形的必然过渡,在应用上,超塑胀形成形(SPF)、胀形与扩散连接(DB)的联合成形工艺能把许多零件组成一个部件的组合成形。

　　超塑胀形的试件必须密闭在压边筒中,实验时只能借助施压时间或压力-高度曲线来控制胀形过程,无法直接观测和记录胀形压力p与试件极点高度H和时间t的关系,因此得不到精确的实验数据,这是胀形力学理论的深入研究必须解决的实验手段问题。笔者在文献[1]中提出的“超塑胀形光电测量实验装置”虽然能观测记录胀形件极点高度随时间的变化,但由于利用缠绕电阻丝加热,不但升温慢,而且不能完全消除交变电磁场对实验的影响,此外,也不能观察胀形件形貌的变化过程,对于高温氧化和背压施加等问题也未很好地解决。为此,本文以专利200410010939.2[2]为依据,提出非接触的光电观察记录、筒外加热控温控压、氩气净化并设有背压的高温超塑胀形实验装置。

　　1高温超塑胀形装置设计

　　高温超塑胀形实验装置是结合200t三梁四柱液压机自行设计开发完成的。液压机除了能够产生足够大的压边力外,其行程还能满足一定的要求,以便试件装卸。图1为高温超塑胀形实验装置总图,由以下部分组成:

　　(1)上模固定板4、上加热板7、石英玻璃9、石英玻璃10、普通玻璃11、下压边筒支撑块16、下压边模支撑块17组成封闭的背压腔,并通过上模固定板4、上真空隔热垫板5和上水冷板6隔热后固定到液压机活动横梁3上。为了提高绝热效果,石英玻璃9与石英玻璃10之间抽成真空,热电偶13检测背压腔的温度。

　　(2)下加热板21经下真空隔热垫板22隔热保温后固定到液压机工作台23上,组成施压腔,热电偶18检测施压腔的温度。

　　(3)上进气系统1和下进气系统24分别产生胀形时所需的背压和成形压力。

　　(4)氩气净化系统。

　　(5)加热系统。

　　(6)温度压力的检测和调节系统。

　　(7)平行光源2和数码摄像机12组成非接触式光电测量系统。

　　(8)控制系统15以微控制器为核心,检测控制实验过程中的模拟量,并与上位PC机14实现数据通信。

　　1.1上(下)进气系统

　　上进气系统(图1中1)产生背压,下进气系统(图1中24)产生胀形压力。上下进气系统均由氩气瓶1·1、总阀1·2、减压阀1·3、电磁调压阀1·4和单向阀1·5等组成(图1)。