擠壓應(yīng)力測試儀

測試擠壓應(yīng)力，壓力變化。

最高采樣率100m/s 同步觸發(fā)。

擠壓筒大致分為三類。目前, 多層襯套組合式結(jié)構(gòu)仍被普遍采用, 且以3 層最為常見。3層擠壓筒通過內(nèi)襯、中襯和外套過盈裝配而成, 此種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以大大降低裝配應(yīng)力和工作應(yīng)力,而且其徑向應(yīng)力分布也更趨均勻, 有助于延長擠壓筒使用壽命。

當擠壓筒加熱功率過大時, 很容易導(dǎo)致擠壓筒軟化, 破壞擠壓筒預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu), 因此, 對擠壓筒進行溫度控制非常必要。擠壓筒溫度穩(wěn)定, 不僅能夠保證擠壓筒的正常使用性能, 還會延長其使用壽命。

擠壓筒溫度控制包括控制最高溫、控制最低溫、控制溫升和溫差、分區(qū)加熱、熱電偶多點測量。

1 溫升和溫差控制

擠壓筒突然加熱可能會產(chǎn)生較高熱應(yīng)力, 導(dǎo)致擠壓筒組件開裂, 或內(nèi)襯相對于外套移動。為盡量減小擠壓筒熱應(yīng)力, 需要控制擠壓筒溫升, 使其溫度梯度最小。一般情況下, 擠壓筒加熱到需要溫度時, 保溫時間必須超過8 h 以上, 溫升速率應(yīng)不超過50℃/h- 1 。在擠壓過程中, 擠壓筒溫度應(yīng)盡量低于450℃。一旦產(chǎn)生過熱, 擠壓筒硬度會發(fā)生軟化, 只能重新進行熱處理。

控制擠壓筒溫差即控制溫度徑向、軸向分布。溫度徑向分布很難控制, 原因在于: 擠壓過程中,擠壓筒內(nèi)襯內(nèi)孔靠近熱坯錠, 內(nèi)襯內(nèi)表面溫度最高,而且其溫度徑向分布遵循非線性溫度曲線。一般情況下, 擠壓過程中的擠壓筒外套不會比內(nèi)襯溫度高, 但如果擠壓筒外套內(nèi)安裝環(huán)形電阻加熱器, 由于控制熱電偶遠離加熱器, 擠壓筒外套可能會比內(nèi)襯溫度高, 在這種情況下, 如果擠壓筒再承受較大壓力, 將會損壞擠壓筒內(nèi)襯。

擠壓筒溫度軸向分布相對變化小。擠壓筒兩端存在熱量損失, 這將導(dǎo)致擠壓筒兩端比中心溫度低, 而且可能使擠壓筒中心凸起。另外, 擠壓筒?？诙藴囟缺冗M口端溫度高, 這是由于熱坯錠在?？诙说耐Ａ魰r間較長。

2 分區(qū)加熱

在擠壓過程中, 由于熱坯錠及熱坯錠與內(nèi)襯之間摩擦產(chǎn)生了大量熱能, 因此, 通常只需要在擠壓筒內(nèi)相應(yīng)區(qū)域補充很少熱量, 以保證擠壓筒溫度分布均勻。例如, 擠壓筒進口端和模口端存在溫差,為保持軸向溫度分布均勻, 前、后兩個區(qū)域分別采用獨立加熱系統(tǒng), 通過各自熱電偶識別, 測量前、后區(qū)域溫差并進行補償。另外, 擠壓筒頂部和底部沿周向和徑向也分別對應(yīng)設(shè)置多個測溫點, 以及冷卻區(qū)。對于軸向長度較短的擠壓筒, 可以考慮僅在進口端和?？诙嗽O(shè)計獨立加熱區(qū)域; 若擠壓筒較長, 則應(yīng)沿擠壓筒長度方向增加加熱區(qū)域, 加熱區(qū)域數(shù)量及各區(qū)域間隔根據(jù)加熱元件功率確定。

擠壓筒頂部和底部也需要獨立加熱系統(tǒng), 原因在于: 擠壓筒底部失去的熱量會上升到頂部, 導(dǎo)致頂部比底部溫度高, 即擠壓筒上半部分比下半部分熱。與熱傳導(dǎo)相比, 盡管通過此種方式傳遞的熱量并不大, 但為獲得均勻應(yīng)力場, 在擠壓筒底部增加獨立加熱系統(tǒng)仍是非常必要的。

對于大型擠壓機, 擠壓筒軸向和徑向尺寸均較大, 為獲得理想的擠壓筒加熱狀態(tài), 不得不采用多個獨立加熱系統(tǒng), 而且必須對擠壓筒溫度及溫度變化率進行程序控制, 使溫度嚴格按給定溫控曲線變化?，F(xiàn)代大型擠壓機生產(chǎn)線上普遍應(yīng)用PLC 作為溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)核心, 通過上位機對溫度控制參數(shù)進行設(shè)定和顯示, 并進行故障報警和警告。PLC 溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理: 根據(jù)溫度檢測值與給定值偏差, 通過PLC 程序控制脈沖發(fā)生器的脈沖輸出寬度, 進而控制調(diào)功器啟動和停止, 改變加熱元件通電時間, 對加熱元件功率進行控制?？刂葡到y(tǒng)硬件主要包括測溫熱電偶、模擬量輸入模塊、可編程序控制器、數(shù)字量輸入和輸出模塊、按鈕、繼電器、指示燈、報警和輔助觸點等。

熱擠壓模是指使熾熱金屬直接被擠壓成各種型材、異型材或管材的模具。

熱擠壓模的工作條件相當苛刻，承受壓縮應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，脫模時也承受一定的拉應(yīng)力。另外還受到?jīng)_擊負荷的作用。模具與熾熱金屬接觸時間較長，使其受熱溫度比熱鍛模更高，尤其是用于加工鋼鐵材料和難熔金屬時，工作溫度高達600—800℃，熱擠壓模的失效形式主要是模腔過量塑性變形、開裂、熱疲勞和熱磨損。

熱擠壓模具用鋼的尺寸一般比熱鍛模小，因此，對于這類模具特別要求具有高的熱穩(wěn)定性，較高的高溫強度和足夠的韌性，良好的耐熱疲勞性和高的耐磨性。

常用的熱擠壓模具用鋼是鎢系熱作模具鋼和鉻系熱作模具鋼，還有鉻鉬系、鎢鉬系和鉻鉬鎢系等新型的熱作模具鋼以及基體鋼等。

鎢系熱作模具鋼的代表性鋼種為傳統(tǒng)的3Cr2W8V鋼，由于其耐熱疲勞性差，在熱擠壓模方面應(yīng)用將逐漸減少，但在壓鑄模方面應(yīng)用較多。

鉻系熱作模具鋼的代表性鋼種有4Cr5MoSiV（H10）、4Cr5MoSiV（HM1）和4Cr5W2VSi（W2）等。這類鋼種是我國引進鋼號中應(yīng)用最大、推廣最廣泛的鋼種

鉻鉬系熱作模具鋼的代表性鋼種有4Cr3MoSiV（H10）、3Cr3Mo3W2V（HM1）等。