專利名稱：一種應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種時(shí)效熱處理設(shè)備，特別是涉及一種應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng) 綜合時(shí)效熱處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于時(shí)效硬化型合金，時(shí)效過程中析出的強(qiáng)化相的種類、數(shù)量、形貌、大小、分布和 取向等微觀組織特征是合金力學(xué)性能和疲勞性能的重要影響因素。因此，對(duì)微觀組織結(jié)構(gòu) 的精細(xì)調(diào)控的研究成為材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。近年來，有學(xué)者開發(fā)出了一些新 型的時(shí)效處理方法如應(yīng)力時(shí)效(在時(shí)效過程中引入一小于屈服極限的應(yīng)力)、電場(chǎng)時(shí)效等 (在時(shí)效過程中施加一定強(qiáng)度的靜電場(chǎng))。研究結(jié)果表明，施加這種特殊的外場(chǎng)后，會(huì)使析 出過程產(chǎn)生顯著的變化，這為精細(xì)調(diào)控析出相的種類、數(shù)量、形貌、大小和取向提供了有效 的途徑。應(yīng)力時(shí)效還與“時(shí)效成形”緊密相關(guān)。時(shí)效成形是將人工時(shí)效和加工成形相結(jié)合， 利用鋁合金在彈性應(yīng)力作用下于一定的溫度下時(shí)效時(shí)發(fā)生緩慢蠕變變形，從而得到了具有 復(fù)雜的弧面板形構(gòu)件。時(shí)效成型與傳統(tǒng)的冷滾彎以及鉚接組裝技術(shù)相比，明顯簡(jiǎn)化了加工 流程，可以節(jié)省模具，降低加工費(fèi)用。目前可以用于應(yīng)力時(shí)效的裝置主要有蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)，但是現(xiàn)有的蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)不足之 處為1)只能提供單一方向的應(yīng)力-拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，無(wú)法在同一設(shè)備中實(shí)現(xiàn)兩種應(yīng)力；2) 其主要應(yīng)用于材料性能的測(cè)試領(lǐng)域，很少用于長(zhǎng)時(shí)間的材料熱處理實(shí)驗(yàn)中；3)設(shè)備比較昂 貴且占地面積大，搬運(yùn)和安放不方便。電場(chǎng)時(shí)效大都采取的裝置構(gòu)造為利用不銹鋼包套將 樣品包裹起來，而且在樣品和包套之間填充一些絕緣材料，如云母片或陶瓷片。國(guó)內(nèi)外尚未 有文獻(xiàn)報(bào)道將應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度三種外場(chǎng)相結(jié)合起來的研究文獻(xiàn)，相關(guān)的專用熱處理設(shè)備 也未見報(bào)道。因此，如果設(shè)計(jì)一套裝置，能克服上述裝備的缺點(diǎn)，又能將應(yīng)力-溫度-電場(chǎng) 等同時(shí)應(yīng)用于合金時(shí)效過程中，不僅具有一定的技術(shù)進(jìn)步，還具有較大的生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能將應(yīng)力、電場(chǎng)和溫度場(chǎng)三種外場(chǎng)相 結(jié)合，可以對(duì)應(yīng)力的性質(zhì)和大小、溫度的高低、電場(chǎng)的性質(zhì)大小等多種控制因素靈活可調(diào)與 組合的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱 處理設(shè)備，底座上設(shè)有機(jī)架型鋼，在所述的機(jī)架型鋼上設(shè)有機(jī)架中橫梁和機(jī)架上橫梁，左立 柱和右立柱連接于所述的底座和所述的機(jī)架中橫梁之間，在所述的左立柱和右立柱上滑動(dòng) 套裝有下滑動(dòng)板、中滑動(dòng)板和上滑動(dòng)板，在所述的下滑動(dòng)板上安裝有作用于所述的中滑動(dòng) 板的加載動(dòng)力裝置，所述的下滑動(dòng)板與所述的上滑動(dòng)板之間連接有拉伸彈簧，所述的中滑 動(dòng)板與所述的上滑動(dòng)板之間設(shè)有壓縮彈簧，在所述的底座上設(shè)有對(duì)所述的下滑動(dòng)板或中滑 動(dòng)板進(jìn)行限位的滑動(dòng)板限位器，軸向約束套絕緣安裝在所述的機(jī)架中橫梁上，下樣品夾具
3滑動(dòng)安裝在所述的軸向約束套內(nèi)且一端絕緣安裝在所述的上滑動(dòng)板上，上樣品夾具通過測(cè) 力傳感器與承力桿連接，所述的承力桿絕緣安裝在所述的機(jī)架上橫梁上，在所述的機(jī)架中 橫梁上設(shè)有作用于安裝在所述的下樣品夾具和上樣品夾具上的樣品的電阻爐，兩塊不銹鋼 電極板通過螺栓連接構(gòu)成一環(huán)形分布的電場(chǎng)作用于安裝在所述的下樣品夾具和上樣品夾 具上的樣品上，在所述的機(jī)架中橫梁上設(shè)有與所述的電阻爐電連接的溫度控制器、與所述 的測(cè)力傳感器電連接的測(cè)力傳感器顯示屏、與所述的不銹鋼電極板電連接的高壓直流電 源。所述的加載動(dòng)力裝置為螺旋千斤頂。所述的下滑動(dòng)板、中滑動(dòng)板和上滑動(dòng)板均設(shè)有導(dǎo)向銅套與所述的左立柱和右立柱 滑動(dòng)連接。與樣品相連接的部分與整個(gè)設(shè)備的機(jī)架和所述的電阻爐之間利用云母法蘭進(jìn)行 絕緣連接。所述的電阻爐為三面發(fā)熱的低溫電阻爐。采用上述技術(shù)方案的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，包括機(jī)架、加 載部分、測(cè)力部分、加熱部分、電場(chǎng)部分和絕緣部分。機(jī)架由底座、機(jī)架型鋼、機(jī)架中橫梁和 機(jī)架上橫梁構(gòu)成，用于安裝和固定加載部分、測(cè)力部分、加熱部分和電場(chǎng)部分。本實(shí)用新型 的關(guān)鍵技術(shù)就是要在一套設(shè)備中能同時(shí)實(shí)現(xiàn)拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、強(qiáng)靜電場(chǎng)、溫度場(chǎng)。在本實(shí)用 新型中，應(yīng)力場(chǎng)通過螺旋千斤頂?shù)南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)試驗(yàn)樣品施加軸向拉 應(yīng)力或壓應(yīng)力。電場(chǎng)由高壓直流電源來提供，樣品和電場(chǎng)的電極之間要進(jìn)行絕緣處理。溫 度則由三面發(fā)熱的低溫電阻爐提供。本實(shí)用新型的工作原理動(dòng)力源為螺旋千斤頂所產(chǎn)生的壓力，并通過拉伸彈簧或壓縮彈簧的緩沖作用實(shí)現(xiàn) 力的平穩(wěn)連續(xù)可調(diào)。工作時(shí)其帶動(dòng)滑動(dòng)板和夾具向下移動(dòng)，可對(duì)時(shí)效電阻爐中的樣品施加 拉應(yīng)力；向上移動(dòng)則施加壓應(yīng)力。通過測(cè)力傳感器和相應(yīng)的測(cè)力顯示器可以對(duì)力的大小進(jìn) 行不斷的調(diào)整。通過對(duì)溫度控制器設(shè)定一定的加熱程序，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。通過高壓 直流電源的輸出，并結(jié)合兩塊平行的不銹鋼電極板，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)的施加，(電場(chǎng)可調(diào))。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1.首次制造了應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度三種外場(chǎng)同時(shí)作用的時(shí)效熱處理設(shè)備。2.可對(duì)多種控制因素進(jìn)行靈活調(diào)整，組合，實(shí)現(xiàn)單一的外場(chǎng)處理，兩種或三種外場(chǎng) 同時(shí)進(jìn)行。3.相對(duì)于利用液壓原理或滾珠絲桿傳動(dòng)原理制成的拉壓設(shè)備，本設(shè)備具有簡(jiǎn)單實(shí) 用、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。4.加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法新穎、構(gòu)思巧妙，利用最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩種 應(yīng)力之間的轉(zhuǎn)換。

圖1為應(yīng)力、電場(chǎng)、溫度多外場(chǎng)復(fù)合時(shí)效熱處理設(shè)備示意圖；圖2為施加電場(chǎng)的不銹鋼包套結(jié)構(gòu)主視示意圖；圖3為不銹鋼包套結(jié)構(gòu)左視示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)構(gòu)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1、圖2和圖3本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例是這樣實(shí)施的(一 )加載部分圖1中，由底座1、立柱定位板2、左立柱3、右立柱4、機(jī)架型鋼6、 機(jī)架中橫梁20、機(jī)架上橫梁42構(gòu)成一拉、壓加載框架。四根機(jī)架型鋼6、兩塊下立柱定位板 2焊接在底座1上，機(jī)架中橫梁20、機(jī)架上橫梁42分別與四根支架型鋼6焊接，另外兩塊上 立柱定位板21焊接在機(jī)架中橫梁20上。左立柱3、右立柱4通過螺母固定在上下兩塊上立 柱定位板21、下立柱定位板2之間。下滑動(dòng)板8、中滑動(dòng)板9、上滑動(dòng)板10分別利用圓柱形 的導(dǎo)向銅套7與左立柱3和右立柱4構(gòu)成滑動(dòng)連接。將螺旋千斤頂11利用螺母將其固定 在下滑動(dòng)板8上。在上滑動(dòng)板10和下滑動(dòng)板8上分別焊接八個(gè)圓形掛鉤12，對(duì)拉伸彈簧 13進(jìn)行定位；在中滑動(dòng)板9上鉆孔四個(gè)，以穿過拉伸彈簧13 ；中滑動(dòng)板9與上滑動(dòng)板10之 間設(shè)有壓縮彈簧15，中滑動(dòng)板9的中心位置焊接一定高度的圓柱塊14，對(duì)壓縮彈簧15進(jìn)行 定位。上樣品夾具38、測(cè)力傳感器39和承力桿40之間以螺紋形式連接。承力桿40通過第 二螺母43和第一云母法蘭41固定在機(jī)架上橫梁42上。在底座1上設(shè)有對(duì)下滑動(dòng)板8或 中滑動(dòng)板9進(jìn)行限位的滑動(dòng)板限位器5。軸向約束套27通過第一云母墊圈23、第二云母法 蘭25和螺栓沈絕緣安裝在機(jī)架中橫梁20上，下樣品夾具19滑動(dòng)安裝在軸向約束套27內(nèi) 且一端通過第三云母法蘭8、第二云母墊圈17和第一螺母16絕緣安裝在上滑動(dòng)板10上，測(cè) 力傳感器39與測(cè)力傳感器顯示屏30電連接。拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，取下壓縮彈簧15，利用滑動(dòng)板限 位器5將中滑動(dòng)板9固定，在下樣品夾具19和上樣品夾具38之間通過銷釘對(duì)樣品36進(jìn)行 固定，然后旋動(dòng)螺旋千斤頂11，下滑動(dòng)板8向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過四根拉伸彈簧13的緩沖作用，帶 動(dòng)上滑動(dòng)板10和下樣品夾具19 一起緩慢的向下運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)樣品36施加拉力。壓縮實(shí)驗(yàn) 時(shí)，將四根拉伸彈簧13取下，利用滑動(dòng)板限位器5將下滑動(dòng)板8固定，旋動(dòng)螺旋千斤頂11 實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的壓縮作用。在拉伸或壓縮的過程中，壓力的大小由測(cè)力傳感器39和相應(yīng)的測(cè) 力傳感器顯示屏30輸出，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，調(diào)節(jié)應(yīng)力的大小。在加載時(shí)，導(dǎo)向銅套7和軸 向約束套27的約束作用可以保證下滑動(dòng)板8、中滑動(dòng)板9、上滑動(dòng)板10和下樣品夾具19平 穩(wěn)垂直的向上或向上移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)過程中，由于螺旋千斤頂11有自鎖作用，因此，力的大小將 保持不變，實(shí)現(xiàn)恒定的載荷。( 二)電場(chǎng)部分參見圖2和圖3，高壓直流電源四與不銹鋼電極板34電連接，靜 電場(chǎng)由高壓直流電源四提供，待樣品36安裝完畢后，兩塊不銹鋼電極板34通過螺栓連接 構(gòu)成一環(huán)形分布的電場(chǎng)作用于安裝在下樣品夾具19和上樣品夾具38上的樣品36上，這樣 在樣品36和不銹鋼電極板34就形成了一定強(qiáng)度的靜電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)時(shí)效。(三)控溫部分在機(jī)架中橫梁20上通過電阻爐支撐板M設(shè)有作用于安裝在下樣 品夾具19和上樣品夾具38上的樣品36的低溫電阻爐32，低溫電阻爐32采用三面發(fā)熱的 形式，低溫電阻爐32上設(shè)有電阻爐發(fā)熱體33，保證了整個(gè)爐膛內(nèi)的溫度均勻性和穩(wěn)定性。 低溫電阻爐32與溫度控制器28電連接，溫度控制器28采用上海國(guó)龍研制的TCW-32A型智 能溫控儀表，控制精度高，誤差在士 1 °C范圍內(nèi)，并且可以調(diào)節(jié)升溫速率，保證了在應(yīng)力施加 后可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得實(shí)驗(yàn)要求的溫度范圍。(四)絕緣部分在與樣品36接觸的整個(gè)中軸線上，全部采用云母法蘭與機(jī)架和電阻爐部分進(jìn)行絕緣處理，下樣品夾具19與低溫電阻爐32之間設(shè)有第四云母法蘭31，上樣 品夾具38與低溫電阻爐32之間設(shè)有第五云母法蘭37。樣品36和不銹鋼電極板34之間填 充一定厚度的云母片35，保證不會(huì)擊穿破壞電場(chǎng)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，其特征在于底座(1)上設(shè)有機(jī) 架型鋼(6)，在所述的機(jī)架型鋼(6)上設(shè)有機(jī)架中橫梁00)和機(jī)架上橫梁(42)，左立柱(3) 和右立柱(4)連接于所述的底座(1)和所述的機(jī)架中橫梁OO)之間，在所述的左立柱(3) 和右立柱(4)上滑動(dòng)套裝有下滑動(dòng)板(8)、中滑動(dòng)板(9)和上滑動(dòng)板(10)，在所述的下滑動(dòng) 板(8)上安裝有作用于所述的中滑動(dòng)板(9)的加載動(dòng)力裝置，所述的下滑動(dòng)板(8)與所述 的上滑動(dòng)板(10)之間連接有拉伸彈簧(13)，所述的中滑動(dòng)板(9)與所述的上滑動(dòng)板(10) 之間設(shè)有壓縮彈簧(15)，在所述的底座(1)上設(shè)有對(duì)所述的下滑動(dòng)板(8)或中滑動(dòng)板(9) 進(jìn)行限位的滑動(dòng)板限位器(5)，軸向約束套(XT)絕緣安裝在所述的機(jī)架中橫梁00)上，下 樣品夾具(19)滑動(dòng)安裝在所述的軸向約束套(XT)內(nèi)且一端絕緣安裝在所述的上滑動(dòng)板 (10)上，上樣品夾具(38)通過測(cè)力傳感器(39)與承力桿00)連接，所述的承力桿GO)絕 緣安裝在所述的機(jī)架上橫梁G2)上，在所述的機(jī)架中橫梁OO)上設(shè)有作用于安裝在所述 的下樣品夾具(19)和上樣品夾具(38)上的樣品的電阻爐，兩塊不銹鋼電極板(34)通過螺 栓連接構(gòu)成一環(huán)形分布的電場(chǎng)作用于安裝在所述的下樣品夾具(19)和上樣品夾具(38)上 的樣品上，所述的電阻爐電連接有溫度控制器( )、所述的測(cè)力傳感器(39)電連接有測(cè)力 傳感器顯示屏(30)、所述的不銹鋼電極板(34)電連接有高壓直流電源09)。
2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，其特征在于 所述的加載動(dòng)力裝置為螺旋千斤頂(11)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，其特征 在于所述的下滑動(dòng)板8、中滑動(dòng)板9和上滑動(dòng)板10均設(shè)有導(dǎo)向銅套(7)與所述的左立柱 (3)和右立柱(4)滑動(dòng)連接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，其特征 在于與樣品相連接的部分與整個(gè)設(shè)備的機(jī)架和所述的電阻爐(32)之間利用云母法蘭進(jìn) 行絕緣連接。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，其特征 在于所述的電阻爐為三面發(fā)熱的低溫電阻爐(32)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)力-電場(chǎng)-溫度多外場(chǎng)綜合時(shí)效熱處理設(shè)備，在左立柱(3)和右立柱(4)上滑動(dòng)套裝有下滑動(dòng)板(8)、中滑動(dòng)板(9)和上滑動(dòng)板(10)，在下滑動(dòng)板(8)上安裝有加載動(dòng)力裝置，下滑動(dòng)板(8)與上滑動(dòng)板(10)之間連接有拉伸彈簧(13)，中滑動(dòng)板(9)與上滑動(dòng)板(10)之間設(shè)有壓縮彈簧(15)，在底座(1)上設(shè)有滑動(dòng)板限位器(5)，下樣品夾具(19)安裝在上滑動(dòng)板(10)上，上樣品夾具(38)通過測(cè)力傳感器(39)安裝在機(jī)架上橫梁(42)上，在機(jī)架中橫梁(20)上設(shè)有電阻爐，兩塊不銹鋼電極板(34)作用于樣品上。本實(shí)用新型可以對(duì)應(yīng)力的性質(zhì)和大小、溫度的高低、電場(chǎng)的性質(zhì)大小等多種控制因素靈活可調(diào)與組合。
文檔編號(hào)C21D1/78GK201817522SQ20102051679
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者文智, 易丹青, 李薦, 王宏偉, 王斌, 蔡金伶 申請(qǐng)人:中南大學(xué)