[发明专利]一种热力模拟试验机用压头的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于检试验设备领域，特别涉及一种热力模拟试验机用高强度压头的制造方法。

背景技术

热力模拟试验机是将模拟试样当成电阻直接通电加热，与模拟试样接触的热力模拟试验机的压头可以视为两个加热电极，模拟试样作为加热电阻。由于模拟试样与作为加热电极的压头直接接触，在试样被加热的同时压头也被加热到一定的温度。因此，要求压头具有良好的导电性，高温强度、硬度以及抗氧化等性能。目前，热力模拟试验机的压头材质多采用以钨为基底的合金系材料，如采用以碳化钨为主的材料制成的压头。

碳化钨材料制成的压头虽然具有较高的强度和硬度，但其塑性差，导致其可加工性能差，因此用该材料制造压头，往往采用模铸的方法，制造成本高，且制造工艺也较复杂。申请号93111681.3公开了一种“电热镦粗砧块的制造方法”，采用粉末冶金的方法用于电热镦粗工艺的关键配件—砧块。该方法虽然可以制造出具备上述性能的砧块，但对材料的合金成分及含量有较严格的控制，原料状态均为粉末状，其制造工艺较复杂，生产周期也较长。无论是采用上述的模铸法或粉末冶金方法制造的压头或砧块，都存在生产成本高，生产工艺复杂的缺点。此外，通过现有技术制造的压头或砧块为单一的合金结构整体，在高温状态或高温变形条件下易于与模拟试样发生粘连，大大缩短了其使用寿命，同时也延误了生产周期。

发明内容

本发明目的在于针对已有的压头制造方法存在的问题，提供一种可简化加工工艺，缩短生产周期，防止坯料与砧头之间的粘连，提高压头使用寿命的热力模拟试验机用高强度压头的制造方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种热力模拟试验机用压头的制造方法，其特征在于，具体方法和步骤为：

1、将制造压头用坯料加工成两端细中间粗的橄榄状，且其横截面均为圆形，降低坯料压缩时的变形抗力，并使坯料在电加热过程中产生一定的温度梯度。具体温度分布可由如下公式描述：

Q=I²Rt-Q_s=Cm△T   （1）

其中：Q_s为热量损失，I为通过坯料的电流强度，R为电阻，t为加热时间，C为比热，△T为坯料由室温升高的温度值。

若坯料的电阻率为ρ₁，长度为l，横截面积为s，密度为ρ₂，则由公式（1）可得：

ΔT=I2ρ1tCρ2s2-QsCρ2ls---(2)]]>

式（2）中等式右侧的第一部分是使坯料温度升高的部分，且比第二部分的数值要大很多，是主导因素；因此，坯料的温升与其截面积的平方有着相反的变化关系，即，面积小温升快，面积大温升反而慢。

2、确定坯料的变形温度：根据坯料材料在不同温度下拉伸断裂后的断面收缩率以及在拉伸过程中的最大应力值测试结果，确定坯料的变形温度，将材料断面收缩率较大且最大应力值较低的温度确定为坯料加热温度，使坯料既易于加工，又不会产生裂纹。

3、在橄榄状坯料最粗的中间位置焊接热电偶，通过热电偶对坯料进行控温与测温。

4、将焊接热电偶的坯料置于具有加热和热压变形功能的两个砧头之间，并在坯料与砧头之间加上垫片，防止坯料与砧头之间的粘连。