CN104388658A - 一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置及方法，装置包括机架，机架上能够并排放置多根金属管料，每根金属管料的内孔中均装有加热线圈，每个加热线圈的两端分别与分布在机架两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接，同时每个加热线圈都通过绝缘芯棒固定安装于撑板上，撑板连接在机架上，金属管料上预制有等间隔的环状V形槽，通过加热线圈对管料内壁迅速加热，待管料内壁温度达到500—1000℃后停止加热，使其自然冷却，由于管料内外部存在温度差，在膨胀力的作用下，管料外侧V形槽缺口根部位置会产生均匀分布的微结构裂纹群，使得后续的下料工序中的动态裂纹扩展能够更快的进入到扩展阶段，本发明缩短整个下料时间，提高整体下料效率。

Description

一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置及方法
技术领域
本发明属于管料精密下料技术领域，具体涉及一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置及方法。
背景技术
金属管料作为工业生产中最基本的坯料形式之一，其应用非常广泛，比如各种套筒、管接头类零件，其精密下料工序往往是生产过程中的第一道工序，其断料效率和断面质量将直接影响后续工序的复杂程度及加工成本。利用缺口根部特殊几何形状产生应力集中效应及动态裂纹扩展方法发展起来的新型无屑低应力管料精密下料技术使得金属管料下料过程实现了真正意义上的无屑化节材生产。然而，新型的精密下料系统其关键技术是靠疲劳裂纹扩展实现断料，其生产效率很大程度上受制于裂纹扩展的快慢。
众所周知，裂纹扩展包括微结构裂纹的萌生和宏观裂纹的扩展，其中微结构裂纹的萌生过程在整个裂纹扩展过程中起到了至关重要的作用，因此，多源性萌生的微结构裂纹群更有利于后期微结构裂纹的连接和宏观裂纹的扩展，从而大大缩短动态裂纹的寿命。对于新型无屑精密下料技术而言，微结构裂纹的萌生主要来源于载荷的加载，不同的载荷形式对于产生的微结构裂纹群的分布和数目也不同，然而受到载荷加载形式的限制，目前只能实现多点式加载而不能实现真正意义上的面加载，管料缺口根部只能产生为数不多的微结构裂纹源。因此，为了提高无屑精密下料的断料效率，需要在精密下料工序之前提前预制好均匀分布的微结构裂纹群。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置及方法，实现整批缺口管料在其缺口根部区域萌生比较均匀的多源性微结构裂纹群，省去后续下料工序中微裂纹的萌生阶段，提高了整个精密下料工艺的下料效率。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置，包括机架5，机架5上能够并排放置多根金属管料3，每根金属管料3的内孔中均装有加热线圈2，每个加热线圈2的两端分别与分布在机架5两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接，同时每个加热线圈2都通过绝缘芯棒1固定安装于撑板4上，撑板4连接在机架5上，金属管料3上预制有等间隔的环状V形槽。
所述装置的萌生方法，包括以下步骤：
1)将多根预制好环状V形槽的金属管料3整体放置于机架5上；
2)向每根金属管料3的中心孔中装入加热线圈2和绝缘芯棒1，并将每个加热线圈2都通过绝缘芯棒1固定安装于撑板4上，加热线圈2的两端分别与分布在机架5两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接；
3)根据金属管料3的不同材质，设定好与高频电缆的正极E+和负极E-相连的外部高频电源的频率和功率，对金属管料3的内孔进行快速高频加热；
4)待金属管料3的内壁温度到达500—1000℃后，关闭电源，并使金属管料3自热冷却。
本发明的优点：采用加热线圈对金属管料内壁进行高频感应加热，利用金属管料内外侧材料的温度差，能为不同材质金属管料的无屑精密下料工艺提前预制出均匀分布的微结构裂纹群，使得后续的下料工序中的动态裂纹能够更快的进入到扩展阶段，缩短整个下料时间，提高整体的下料效率。
附图说明
图1是本发明装置的正面剖视图。
图2是图1的A—A剖视图。
图3是金属管料3预制的环状V形槽的形状示意图。
图4是金属管料3内壁加热后其内部材料膨胀方向示意图。
图5是金属管料3的环状V形槽根部产生的微裂纹结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
如图1和图2所示，一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置，包括机架5，机架5上能够并排放置多根金属管料3，每根金属管料3的内孔中均装有加热线圈2，每个加热线圈2的两端分别与分布在机架5两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接，同时每个加热线圈2都通过绝缘芯棒1固定安装于撑板4上，撑板4连接在机架5上，金属管料3上预制有等间隔的环状V形槽，如图3所示。
所述装置的萌生方法，包括以下步骤：
1)将多根预制好V形槽的金属管料3整体放置于机架5上；
2)向每根金属管料3的中心孔中装入加热线圈2和绝缘芯棒1并将每个加热线圈2都通过绝缘芯棒1固定安装于撑板4上，加热线圈2的两端分别与分布在机架5两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接；
3)根据金属管料3的不同材质，设定好与高频电缆的正极E+和负极E-相连的外部高频电源的频率和功率，对金属管料3的内孔进行快速高频加热；
4)待金属管料3的内壁温度到达500—1000℃后，关闭电源，并使金属管料3自热冷却。
由于采用对金属管料3内壁进行整体高频加热，只有金属管料3靠近内壁的材料被快速加热到了500—1000℃，其外部的材料仍然处于常温状态，处于此种状态下的金属管料3由于其内部高温部分热胀冷缩的影响，金属管料3外部的材料会受到一个很大的沿径向向外以及沿轴向伸长的膨胀力的作用，其材料膨胀方向如图4所示，同时由于金属管料3外壁预制有环状V形槽，在膨胀力的作用下，V形槽底部位置会产生超过材料强度极限的轴向拉应力，在此拉应力的作用下金属管料3的V形槽缺口根部将产生均匀分布的微结构裂纹群，如图5所示。

Claims (2)

1.一种精密下料用缺口管料微裂纹批量萌生装置，包括机架(5)，其特征在于：机架(5)上能够并排放置多根金属管料(3)，每根金属管料(3)的内孔中均装有加热线圈(2)，每个加热线圈(2)的两端分别与分布在机架(5)两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接，同时每个加热线圈(2)都通过绝缘芯棒(1)固定安装于撑板(4)上，撑板(4)连接在机架(5)上，金属管料(3)上预制有等间隔的环状V形槽。
2.根据权利要求1所述装置的萌生方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将多根预制好环状V形槽的金属管料(3)整体放置于机架(5)上；
2)向每根金属管料(3)的中心孔中装入加热线圈(2)和绝缘芯棒(1)，并将每个加热线圈(2)都通过绝缘芯棒(1)固定安装于撑板(4)上，加热线圈(2)的两端分别与分布在机架(5)两头的高频电缆的正极E+和负极E-相连接；
3)根据金属管料(3)的不同材质，设定好与高频电缆的正极E+和负极E-相连的外部高频电源的频率和功率，对金属管料(3)的内孔进行快速高频加热；
4)待金属管料(3)的内壁温度到达500—1000℃后，关闭电源，并使金属管料(3)自热冷却。
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CN103317320A (zh) * 2013-05-23 2013-09-25 西安交通大学 一种管料热应力预制微裂纹的高效精密下料方法
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