CN114659877A - 用于板材通电拉伸的夹具、装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于板材通电拉伸的夹具、装置和方法，属于材料拉伸试验领域，为了解决拉伸模具自主卸载热膨胀力的问题，连接于导向部一端的板材固定块沿导向部轴线方向的移动能使位于主体槽内的导向部的另一端沿导向部的轴线方向随动移动，并藉由弹性体在板材未被拉伸且通电膨胀时允许板材固定块沿其热膨胀方向而朝向所述主体平稳移动，效果是使板材固定块能够在弹性力的保障下被允许向靠近主体的方向稳定移动，不易发生突然性的窜动。

Description

用于板材通电拉伸的夹具、装置和方法

技术领域

本发明属于材料拉伸试验领域，特别涉及一种用于板材通电拉伸的夹具、装置、系统和方法。

背景技术

传统热成形工艺生产效率低，成形精度和性能差，制造成本高，不能满足未来的可持续经济发展趋势，采用先进的制造技术实现难变形金属成形及精度控制是必然趋势。电致塑性成形工艺可以利用电流直接加热成形坯料，无需加热模具，升温速度快，避免了长时间加热对材料性能的影响，可以显著改善材料的成形性能。且电流可以显著改善材料的组织性能，提高材料的力学、抗疲劳和抗腐蚀等综合性能。相对传统的热成形工艺，电致塑性成形是一种优势明显的新技术。为了更好的探索金属材料的通电高温变形性能，通电高温拉伸试验这一基础的材料性能测试方法可直接提供金属材料在通电高温下的力学性能参数，能为进一步研究金属材料的电流辅助高温冲压、锻造、单点渐进成形等复杂变形提供理论基础。

在对金属试样通电拉伸试验研究方面，中国发明专利申请公布第CN104655484号文件公开了“一种用于通电拉伸的夹具”，并具体公开了自然状态下，弹簧80向下推动绝缘预紧块90，从而推动两个夹紧块40向下运动，使两个夹紧块40合拢夹紧，对安装于两个夹紧块40之间的试样产生夹紧力；当向下压手柄301外端时，挂钩304向上运动，带动绝缘预紧块90向上运动，从而克服弹簧80的压力，拉动两个夹紧块40同时向上运动，使两个夹紧块40张开，释放试样，在此状态下也可以安装新的试样，当松开手柄301外端时，在弹簧80的作用下，夹具还原为夹紧状态。该文件中弹簧80的作用是提供装夹预紧力，通过弹簧80提供的向下推动力或向上拉伸力使两个夹紧块40夹紧或张开。弹簧在自然状态下提供向下的挤压力，该挤压力要达到推动推动绝缘预紧块90，使两个夹紧块40合拢夹紧。在该挤压状态下，弹簧难以再响应因夹紧块40热膨胀变形而向上移动对热膨胀卸载。

中国发明专利申请公布第CN104515707A号文件公开了“一种通电拉伸试样的测温方法及拉伸试验装置”，该装置以销钉连接方式将试样固定在夹具上，可解决高温下试样夹持端打滑现象，但在通电高温拉伸试验时，拉伸力作用于试样夹持端的销钉安装位置处，该位置易变形，影响测量的应力-应变曲线。

同时，上述两个专利申请文件所公布的夹具都存在一个无法进行大电流拉伸的共同问题，上述专利申请文件公布的拉伸夹具设计方法是直接在夹具上做绝缘设计，使电极直接与夹具或试样相连，当在大电流拉伸试验时(1000A)，所需的大尺寸电极(电缆横截面积240mm²)难以直接固定到试样或夹具上，且拉伸时大尺寸电极会随夹具一起运动，其自身较大重量对夹具产生不稳定的侧向力，影响试验结果。

发明内容

为了解决拉伸模具自主卸载热膨胀力的问题，本发明提出如下技术方案如下：

本发明的实施例提供一种用于板材通电拉伸的夹具，包括

主体，

用于连接板材的板材固定块，

装配于主体内部槽中并将主体与板材固定块连接的导向部，导向部的一端位于主体的内部槽中，另一端连接板材固定块，

连接主体并通过导向部作用于板材固定块的弹性体，所述弹性体被构造为，安装板材的板材固定块因板材通电发热产生的热膨胀力，在弹性体对板材固定块的弹性调整范围内，使得与板材固定块连接的导向部在主体的内部槽中沿导向部的轴线方向移动而卸载热膨胀力。

在一种优选方式中，第一主体与第一板材固定块之间具有间隙，导向部是限位螺钉，包括螺帽和螺杆，弹性体是第一弹簧，第一主体内部具有安装导向部的内部槽，第一主体上由内部槽的底槽面至第一主体的靠近板材固定块的底面，其间贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第一主体的贯通孔间隙配合，底槽面上的开孔面积小于限位螺钉螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第一主体的内部槽中，第一弹簧安装在螺帽与底槽面间螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第一主体上的所述贯通孔与第一板材固定块连接。

在一种优选方式中，第二主体与板材固定块之间具有间隙，导向部是限位螺钉，弹性体是第二弹簧，限位螺钉包括螺帽和螺杆，第二主体内部具有安装导向部的内部槽，第二主体上由内部槽的底槽至第二主体的靠近第二板材固定块的底面间，其上贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第二主体的贯通孔间隙配合，底槽面上的开孔面积小于限位螺钉螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第二主体的内部槽中，第二弹簧安装在位于第二主体与第二板材固定块间隙中螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第二主体上的所述贯通孔与第二板材固定块连接。

在一种优选方式中，本发明的实施例提供的一种用于板材通电拉伸的夹具，还包括云母纸、电木绝缘片，云母纸安装在主体的所述贯通孔的周面上，电木绝缘片安装在上夹具主体内部槽底槽面上，和/或电木绝缘片安装在下夹具主体内部槽底槽面上，和/或电木绝缘片安装在板材固定块的下底面。

在一种优选方式中，所述主体的一端部开设有容置板材固定块的矩形槽，并在矩形槽的远离主体的一侧形成豁口，板材固定块的长度小于矩形槽的长度，使装配状态时矩形槽形成豁口的一面与所述板材固定块的对应端面具有一定间隙，所述板材为两端的端部粗而中间段细的形状，所述板材固定块包括与螺杆连接的第一固定部，及与所述第一固定部一体成型或分体连接的用于固定板材端部的第二固定部，且板材的一端部固定于所述板材固定块上而该一端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面抵接，板材中间段由所述豁口通过而位于主体的矩形槽外部。

在一种优选方式中，本发明的实施例提供的一种用于板材通电拉伸的夹具，还包括铜编织带，铜编织带一端通过固定在主体上，另一端固定在板材固定块上，使藉由热膨胀力导致板材端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面脱离时，所述夹具仍处于导电状态。

本发明的实施例还提供一种用于板材通电拉伸的装置，包括所述的夹具、绝缘连接器、万向接头和电极，夹具主体上部的螺纹孔与万向接头的圆球头螺柱的螺杆配合连接，万向接头的盖板接头的第一部的内螺纹孔与绝缘连接器的连接螺栓的螺杆配合连接，所述电极连接在绝缘连接器和万向接头之间。

在一种优选方式中，所述绝缘连接器包括套筒、第一电木片、第二电木片、第三电木片、第一电木圆柱环、第二电木圆柱环、连接螺栓和套筒盖，所述套筒为直筒状，其筒底中心开有通孔，筒口内壁有内螺纹；所述第一电木片、第二电木片为中心开有通孔的圆环状电木片；所述套筒盖为圆柱环状，其内环和外环面均有螺纹；连接螺栓的螺柱穿过套筒筒底的通孔和电极的通孔与万向接头的盖板接头连接，第三电木片覆于连接螺栓的螺帽上表面，第二电木片穿过连接螺栓的螺柱覆于螺帽下表面，第二电木圆柱环嵌在连接螺栓的螺帽外围，第一电木圆柱环穿过连接螺栓的螺柱，固定在螺柱与套筒筒底通孔的间隙中；第一电木片穿过连接螺栓的螺柱覆于套筒筒底面，套筒筒口的内螺纹与套筒盖的外螺纹配合，使第二电木片、第三电木片、第二电木圆柱环和限位螺栓固定于套筒中，套筒盖的内螺纹孔用于连接安装于拉伸机的螺栓。

在一种优选方式中，所述万向接头，其包括圆球头螺柱、外壳、第一保持环、第二保持环和盖板接头，盖板接头包括第一部及第二部；所述外壳为中空筒状，其一端的筒口内壁具有内螺纹，其另一端的筒底具有向内的平面边沿所形成的挡板；所述盖板接头的第一部具有用于连接绝缘连接器中连接螺栓的内螺纹孔，第二部的外壁具有外螺纹，与外壳的内螺纹相配合；第一保持环穿过圆球头螺柱卡接在球头的一端，且与外壳的所述挡板相抵，第二保持环卡接在圆球头螺柱球头的另一端，且与盖板接头的第二部相抵，外壳的内螺纹与盖板接头的外螺纹配合，使第一保持环、圆球头螺柱、第二保持环限位于外壳的中空筒中，且圆球头螺柱的螺杆能沿筒的轴向露出筒外。

本发明的实施例还提供一种用于板材通电拉伸的方法，使用所述的装置对板材通电拉伸。

有益效果：本发明通过在主体与板材固定块间增加主体内部槽、导向部，使得在板材热膨胀引起的板材固定块膨胀变形力被卸载，并进一步通过弹性体提供弹性力，将弹性体连接在主体上，使弹性体沿导向部轴线方向提供弹性力，使得在热膨胀方向上板材固定块的移动是弹性可调的。弹性体对二者提供沿所述轴线方向的力，使板材固定块能够在弹性力的保障下被允许向靠近主体的方向稳定移动，不易发生突然性的窜动。同时，本发明将现有的安装在夹具主体的电极通过绝缘连接器分离于主体，从而解决需要通入大电流时主体承受电极重量过大导致主体受电极较大侧向拉力的问题。

附图说明

图1为本发明的装置示意图。

图2为本发明拉伸夹具外部示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为本发明上拉伸夹具爆炸图。

图5为本发明下拉伸夹具剖面图。

图6为本发明万向接头剖面图。

图7为本发明万向接头爆炸图。

图8为本发明绝缘连接器剖面图。

图9为本发明绝缘连接器爆炸图。

图10为适合本发明拉伸夹具的板材拉伸试样图。

图中：1.1.第一主体，1.2.第二主体，2.限位螺钉，3.弹性体，3.1.第一弹簧，3.2.第二弹簧，4.1.第一螺钉，4.2.第二螺钉，4.3.第三螺钉，5.电木绝缘片，6.云母纸，7铜编织带，8.板材固定块，8.1第一板材固定块，8.2第二板材固定块，8.3.第一固定部，8.4.第二固定部，9.圆球头螺柱，10.外壳，11.1.第一保持环，11.2.第二保持环，12.盖板接头，13.连接螺栓，14.1.第一电木片，14.2.第一电木圆柱环，14.3.第二电木片，14.4.第二电木圆柱环，14.5.第三电木片，15.套筒，16.套筒盖，17.电极。

具体实施方式：

实施例1：一种用于板材通电拉伸的夹具，如图4所示，包括主体1，其还包括用于连接板材的板材固定块8。装配于主体内部槽中并将主体与板材固定块连接的导向部，导向部的一端位于主体1的内部槽中，另一端连接板材固定块8。连接主体1并通过导向部2作用于板材固定块8的弹性体3。所述弹性体被构造为，安装板材的板材固定块8因板材通电发热产生的热膨胀力，在弹性体3对板材固定块8的弹性调整范围内，使得板材固定块8随导向部2在主体内部槽中沿导向部2的轴线方向移动而卸载热膨胀力。

所述板材如图10所示，板材通电拉伸试验分为通电加热保温、拉伸等步骤，在通电加热保温状态时，板材会产生较大的热膨胀力，现有的夹具设计中，夹具或板材沿拉伸力方向都不可自行移动因而板材上的热膨胀力往往无法卸载，会导致板材发生弯曲。

本实施例通过在主体1与板材固定块8间增加导向部，使得板材在通电加热引起的热膨胀力被卸载，这种卸载是由于导向部允许在主体1内部槽中移动而实现的，同时为了使板材热膨胀稳定卸载，本实施例还增加弹性体3，弹性体3的作用是承担导向部、固定块和铜编制带的重力，并且将弹性体3连接在主体上，使弹性体3沿导向部轴线方向提供弹性力，即弹性力作用于板材固定块8及安装在主体1的导向部，使得在热膨胀方向上板材固定块8的移动是弹性可调的。弹性体3对二者提供沿所述轴线方向的力，使板材固定块8能够在弹性力的保障下被允许向靠近主体1的方向稳定移动。

在一种优选方案中，连接于导向部一端的板材固定块8沿导向部轴线方向的移动能使位于主体1槽内的导向部的另一端沿导向部的轴线方向随动移动，并藉由弹性体3在板材未被拉伸且通电膨胀时允许板材固定块沿其热膨胀方向而朝向所述主体1平稳移动，效果是使板材固定块8能够在弹性力的保障下被允许向靠近主体1的方向稳定移动，不易发生突然性的窜动。

在此基础上，将导向部的轴线与固定于板材固定块8上板材的轴线位于同一直线上，并基于该方案，本实施例提出两种具体的导向部和弹性体3的结构形式。

在一种方案中，如图3所示，第一主体1.1与第一板材固定块8.1之间具有间隙，导向部是限位螺钉2，包括螺帽和螺杆，弹性体3是第一弹簧3.1，第一主体1.1内部具有安装导向部的内部槽，第一主体1.1上由内部槽的底槽面至第一主体1.1的靠近板材固定块8.1的底面，其间贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第一主体1.1的贯通孔间隙配合，底槽面上的开孔面积小于限位螺钉2螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第一主体1.1的内部槽中，第一弹簧3.1安装在螺帽与底槽面间螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第一主体1.1上的所述贯通孔与第一板材固定块8.1连接。在该方案中，第一弹簧3.1安装在螺帽与底槽面间螺杆的周面上，弹簧弹性可调，能够协助卸载热膨胀力。除此，该方案中将限位螺钉2、第一弹簧3.1、第一板材固定块8.1装配于第一主体1.1上后，在不受任何外力情况下，螺帽与内部槽螺纹孔间仍有一定距离，保证限位螺钉2和第一板材固定块8.1沿限位螺钉2轴线方向有一定位移量来释放热膨胀力。

在另一种方案中，如图5所示，第二主体1.2与板材固定块之间具有间隙，导向部是限位螺钉2，弹性体是第二弹簧3.2，限位螺钉2包括螺帽和螺杆，第二主体1.2内部具有安装导向部的内部槽，第二主体1.2上由内部槽的底槽至第二主体1.2的靠近第二板材固定块8.2的底面间，其上贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第二主体1.2的贯通孔间隙配合，底槽面上的开孔面积小于限位螺钉2螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第二主体1.2的内部槽中，第二弹簧3.2安装在位于第二主体1.2与第二板材固定块8.2间隙中螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第二主体1.2上的所述贯通孔而与第二板材固定块8.2连接。第二弹簧3.2安装在位于第二主体1.2与第二板材固定块8.2间隙中螺杆的周面上，能够协助卸载热膨胀力。

在上述方案中还可以知晓，弹簧提供向上的弹力能在一定程度抵消板材固定块8和限位螺钉2的重力。

在一种方案中，如图3和图5所示，用于板材通电拉伸的夹具还包括云母纸6、电木绝缘片5，云母纸6安装在主体的所述贯通孔周面上，电木绝缘片5安装在夹具主体内部槽底槽面上，使得限位螺钉的螺帽和主体绝缘。对于下夹具，电木绝缘片5安装在下夹具主体内部槽底槽面上使得限位螺钉的螺帽和主体绝缘。并且电木绝缘片5还安装在板材固定块的下底面，使弹簧和板材固定块绝缘。即本方案中用电木绝缘片5和云母纸6将限位螺钉2及弹簧与夹具的主体绝缘，在下夹具中还使弹簧和板材固定块绝缘，能够防止通电时限位螺钉2与主体接触产生打火花现象以及弹簧产生大量自阻热的现象。

在一种方案中，如图2和图4所示，所述主体1的一端部开设有容置板材固定块的矩形槽，并在矩形槽的远离主体1的一侧形成豁口，板材固定块8的长度小于矩形槽的长度，使装配状态时矩形槽形成豁口的一面与所述板材固定块8的对应端面具有一定间隙，所述板材为两端的端部粗而中间段细的形状，所述板材固定块8包括与螺杆连接的第一固定部8.3，及与所述第一固定部8.3一体成型或分体连接的用于固定板材端部的第二固定部8.4，且板材的一端部固定于所述板材固定块8上而该一端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面抵接，可以理解的是，实现该抵接的优选结构可以是板材端部的长度为板材固定块螺钉孔至板材固定块下表面的长度和板材固定块下表面至主体矩形槽内带豁口面的间隙之和。板材中间段由所述豁口通过而位于主体的矩形槽的外部。主体1的豁口卡接和板材螺钉固定的方案相较于通过销钉直接将板材固定在板材固定块上的方案，具有应力分散、不易使安装孔变形的优点。且该种方式能够适配于本发明的导向部和弹性体的结构，一方面形成了板材固定块的上、下热膨胀力方向上均具有窜动空间，使得板材固定块不会发生热膨胀变形。另一方面，本实施例板材固定块8与矩形槽内留有豁口一面间有一定间隙，保证拉伸时板材固定块对夹具主体不产生作用力。

在一种方案中，如图3和5所示，还包括铜编织带7，优选为软铜编织带，铜编织带7一端通过固定在主体1上，另一端固定在板材固定块8上，使藉由热膨胀力导致板材端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面脱离时，所述夹具仍处于导电状态。上述方案在夹具上不直接安装电极17，如下述用全螺纹螺栓将套筒盖16、电极17和盖板接头12相连的方案时，发生热膨胀的时候，板材端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面脱离，导致通电断开，而在主体和板材固定块间增加软铜连接带则可以有效的保持通电的稳定性。

本方案正是配合本实施例中夹具上不直接安装电极17而是将电极17安装在绝缘连接器上的结构。对于夹具与电极17分离的结构，使得大电流所用大电极17因自身重量对夹具产生的影响能够尽量被避免，但这种分离结构的方案可能导致本方案中所述通电断开的现象，而上述方案通过铜编织带7解决了通电断开的问题。

在一种方案中，如图3-图5所示，主体的上部具有匹配用于连接主体与万向接头连接圆球头螺柱9的螺纹孔。

如图8和图9所示，一种绝缘连接器，包括套筒15、第一电木片14.1、第二电木片14.3、第三电木片14.5、第一电木圆柱环14.2、第二电木圆柱环14.4、连接螺栓13和套筒盖16，套筒15为直筒杯状，其筒底中心开有通孔，筒口内壁有内螺纹；所述第一电木片14.1、第二电木片14.3为中心开有通孔的圆环状电木片，所述套筒盖16为圆柱环状，其内环和外环周面均有螺纹。连接螺栓13的螺柱穿过套筒15筒底的通孔和电极17的通孔与万向接头的盖板接头12连接，为实现连接螺栓13与套筒15的绝缘，第三电木片14.5覆于连接螺栓13的螺帽上表面，第二电木片14.3穿过螺柱覆于螺帽下表面，第二电木圆柱环14.4嵌在螺帽外围，第一电木圆柱环14.2穿过连接螺钉13螺柱，固定在螺柱与套筒筒底通孔的间隙中。同时，第一电木片14.1穿过连接螺栓13螺柱覆于套筒筒底面，实现套筒15与万向接头间的绝缘。套筒15筒口的内螺纹与套筒盖16的外螺纹配合，使第二电木片14.3、第三电木片14.5、第二电木圆柱环14.4和限位螺栓13固定于套筒15中，套筒盖16的内螺纹孔用于连接安装于拉伸机的螺栓。该方案将现有的安装在主体的电极17通过绝缘连接器分离于主体，从而解决需要通入大电流时主体承受电极17重量过大导致主体受电极17较大侧向拉力的问题。同时，为尽量使拉伸力作用在板材轴线上的问题，本发明引入一种万向接头。在一种优选方案中，所述的电极17为铜电极。

如图6和图7所示，一种万向接头，其包括圆球头螺柱9、外壳10、第一保持环11.1、第二保持环11.2和盖板接头12，盖板接头12包括第一部及第二部。外壳为中空筒状，其一端的筒口内壁具有内螺纹，其另一端的筒底具有向内的平面边沿所形成的挡板，盖板接头12第一部具有匹配用于连接绝缘连接器的连接螺栓13的螺纹孔，其第二部的外壁具有外螺纹，用于与外壳内螺纹相配合。第二保持环11.1卡接在圆球头螺柱9的头部，即圆球头的一端，且与盖板接头12的第二部相抵，第一保持环11.2卡接在圆球头螺柱9球头的另一端，且与外壳的所述挡板相抵，外壳的内螺纹与盖板接头12的外螺纹配合，使第一保持环11.1、圆球头螺柱9、第二保持环11.2限位于外壳的中空筒中，且圆球头螺柱9的螺杆能沿筒的轴向露出筒外。万向接头的主要作用是尽量使拉伸力作用在板材轴线上，防止因加工和装配的误差，使板材在拉伸时受弯应力。

实施例2：本实施例提供一种用于板材通电拉伸的装置，如图1所示，该装置包括实施例1各方案中提及的绝缘连接器、万向接头、夹具和电极17，夹具主体上部的螺纹孔与万向接头的连接圆球头螺柱9的螺杆配合连接，万向接头的盖板接头12第一部的螺纹孔与绝缘连接器的连接螺栓13的螺杆配合连接，所述电极17连接在绝缘连接器和万向接头之间。

实施例3：本实施例提供一种用于板材通电拉伸的系统，包括实施例2各方案所述的两组用于板材通电拉伸的装置，一组所述的装置位于上方，一组所述的装置位于下方，在通电拉伸板材时使用该系统，两组装置的第一板材固定块分别固定板材的一个端部。

如图2-图4所示，位于上方的用于板材通电拉伸的装置的夹具，包括第一主体1.1，其还包括用于连接板材的第一板材固定块、嵌入于第一主体1.1内部槽中并将第一主体1.1与第一板材固定块连接的导向部及连接于第一主体1.1并作用于第一板材固定块的弹性体，连接于导向部一端的第一板材固定块沿导向部轴线方向的移动能使位于第一主体1.1槽内的导向部的另一端沿导向部的轴线方向随动移动，并藉由弹性体在板材未被拉伸且通电膨胀时允许第一板材固定块沿其热膨胀方向而朝向所述第一主体1.1平稳移动。在一种方案中，第一主体1.1与第一板材固定块之间具有间隙，导向部是限位螺钉2，弹性体是第一弹簧3.1，限位螺钉2包括螺帽和螺杆。第一主体1.1内部具有安装导向部的内部槽，第一主体1.1上由内部槽的底槽至第一主体1.1的靠近第一板材固定块的底面间，其上贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第一主体1.1的贯通孔间隙配合，槽底上的孔面积小于限位螺钉2螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第一主体1.1的开槽中，弹簧安装在螺帽与底槽面间螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第一主体1.1上的所述贯通孔而与第一板材固定块上的通孔间隙配合。在一种方案中，用于板材通电拉伸的夹具还包括铜编织带7、云母纸6、电木绝缘片5，铜编织带7一端通过螺钉固定在第一主体1.1上，另一端通过螺钉固定在第一板材固定块，云母纸6安装在第一主体1.1的所述槽面上，第一主体1.1的贯通孔的孔内壁上安装电木绝缘片5。在一种方案中，所述的第一主体1.1的下部是容置第一板材固定块的矩形槽，且第一主体1.1的下端衔接矩形槽，并在矩形槽的远离第一主体1.1的一侧形成豁口，第一板材固定块在未被拉伸且通电膨胀时其在所述轴线方向上的一侧与第一主体1.1间具有间隙，另一侧与所述豁口所在的矩形槽一侧间具有间隙，板材由螺钉固定于所述第一板材固定块上使板材的一端的部分位于矩形槽内，板材为两端的端部粗而中间段细的形状，豁口在横向上的两侧对板材一端部能够卡接，板材中间段由豁口通过而位于第一主体1.1矩形槽的外部。在一种方案中，第一主体1.1的上部具有匹配用于连接第一主体1.1与第一组的万向接头连接圆球头螺柱9的螺纹孔。

如图6-图7所示，所述万向接头包括圆球头螺柱9、外壳、第一保持环11.1、第二保持环11.2和盖板接头12，盖板接头12包括第一部及第二部，外壳为中空筒状，外壳一侧的筒内壁具有内螺纹，外壳另一侧的筒具有向内的平面边沿所形成的挡板，盖板接头12的第二部的外壁具有外螺纹，第一保持环11.1卡接在圆球头螺柱9球头的一端，且与盖板接头12的第二部相抵，第二保持环11.2卡接在圆球头螺柱9球头的另一端，且与外壳的所述挡板相抵，外壳的内螺纹与盖板接头12的外螺纹配合，使第一保持环11.1、圆球头螺柱9、第二保持环11.2限位于外壳的中空筒中，且圆球头螺柱9的螺杆能沿筒的轴向露出筒外，盖板接头12第一部具有匹配用于连接第一组绝缘连接器的连接螺栓13的螺纹孔。

如图8-图9所示，所述绝缘连接器包括套筒15为中空筒状，第三电木片14.5覆于连接螺栓13的螺帽上表面，连接螺栓13的螺帽嵌入式固定在第二电木圆柱环14.4的环中，连接螺栓13的螺柱通过第三电木片14.5的贯通孔、第一电木圆柱环14.2的环及第一电木片14.1的贯通孔，使第三电木片14.5、第一电木圆柱环14.2及绝缘电木板固定在连接螺栓13的螺柱上，套筒15一侧的筒内壁具有内螺纹，绝缘电木板将套筒15另一侧的开口封闭，套筒盖16外壁具有外螺纹，套筒15的内螺纹与套筒盖16的外螺纹配合，使第二电木片14.3、第三电木片14.5、第一电木圆柱环14.2、第二电木圆柱环14.4限位于套筒15中，套筒盖16的一侧与第三电木片14.5抵触，另一侧具有匹配用于连接拉伸机螺栓的螺纹孔。

如图4-图5所示，位于下方的用于板材通电拉伸的装置的夹具，包括第二主体1.2，其还包括用于连接板材的第二板材固定块、嵌入于第二主体1.2内部槽中并将第二主体1.2与第二板材固定块连接的导向部及连接于第二主体1.2并作用于第二板材固定块的弹性体，连接于导向部一端的第二板材固定块沿导向部轴线方向的移动能使位于第二主体1.2槽内的导向部的另一端沿导向部的轴线方向随动移动，并藉由弹性体在板材未被拉伸且通电膨胀时允许第二板材固定块沿其热膨胀方向而朝向所述第二主体1.2平稳移动。在一种方案中，第二主体1.2与第二板材固定块之间具有间隙，导向部是限位螺钉2，弹性体是第二弹簧3.2，限位螺钉2包括螺帽和螺杆。第二主体1.2内部具有安装导向部的内部槽，第二主体1.2上由内部槽的底槽至第二主体1.2的靠近第二板材固定块的底面间，其上贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第二主体1.2的贯通孔间隙配合，槽底上的孔面积小于限位螺钉2螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第二主体1.2的开槽中，弹簧安装在位于第二主体1.2与第二板材固定块间隙中螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第二主体1.2上的所述贯通孔而与第二板材固定块上的通孔间隙配合。在一种方案中，用于板材通电拉伸的夹具还包括铜编织带7、云母纸6、电木绝缘片5，铜编织带7一端通过螺钉固定在第二主体1.2上，另一端通过螺钉固定在第二板材固定块，云母纸6安装在第二主体1.2的所述槽面上，第二主体1.2的贯通孔的孔内壁上安装电木绝缘片5。在一种方案中，所述的第二主体1.2的下部是容置第二板材固定块的矩形槽，且第二主体1.2的下端衔接矩形槽，并在矩形槽的远离第二主体1.2的一侧形成豁口，第二板材固定块在未被拉伸且通电膨胀时其在所述轴线方向上的一侧与第二主体1.2间具有间隙，另一侧与所述豁口所在的矩形槽一侧间具有间隙，板材由螺钉固定于所述第二板材固定块上使板材的一端的部分位于矩形槽内，板材为两端的端部粗而中间段细的形状，豁口在横向上的两侧对板材一端部能够卡接，板材中间段由豁口通过而位于第二主体1.2矩形槽的外部。在一种方案中，第二主体1.2的上部具有匹配用于连接第二主体1.2与第二组的万向接头连接圆球头螺柱9的螺纹孔。

如图6-图7所示，所述万向接头包括圆球头螺柱9、外壳、第一保持环11.1、第二保持环11.2和盖板接头12，盖板接头12包括第一部及第二部，外壳为中空筒状，外壳一侧的筒内壁具有内螺纹，外壳另一侧的筒具有向内的平面边沿所形成的挡板，盖板接头12的第二部的外壁具有外螺纹，第一保持环11.1卡接在圆球头螺柱9球头的一端，且与盖板接头12的第二部相抵，第二保持环11.2卡接在圆球头螺柱9球头的另一端，且与外壳的所述挡板相抵，外壳的内螺纹与盖板接头12的外螺纹配合，使第一保持环11.1、圆球头螺柱9、第二保持环11.2限位于外壳的中空筒中，且圆球头螺柱9的螺杆能沿筒的轴向露出筒外，盖板接头12第一部具有匹配用于连接第二组绝缘连接器的连接螺栓13的螺纹孔。

如图8-图9所示，所述绝缘连接器包括套筒15为中空筒状，第三电木片14.5覆于连接螺栓13的螺帽上表面，连接螺栓13的螺帽嵌入式固定在第二电木圆柱环14.4的环中，连接螺栓13的螺柱通过第三电木片14.5的贯通孔、第一电木圆柱环14.2的环及第一电木片14.1的贯通孔，使第三电木片14.5、第一电木圆柱环14.2及绝缘电木板固定在连接螺栓13的螺柱上，套筒15一侧的筒内壁具有内螺纹，绝缘电木板将套筒15另一侧的开口封闭，套筒盖16外壁具有外螺纹，套筒15的内螺纹与套筒盖16的外螺纹配合，使第二电木片14.3、第三电木片14.5、第一电木圆柱环14.2、第二电木圆柱环14.4限位于套筒15中，套筒盖16的一侧与第三电木片14.5抵触，另一侧具有匹配用于连接拉伸机螺栓的螺纹孔。

实施例4：如图1-图10所示，本实施例提供了一种用于板材通电拉伸的系统，该系统包括两个装置，一组所述的装置位于上方，一组所述的装置位于下方，在通电拉伸板材时使用该系统，两组装置的第一板材固定块分别固定板材的一个端部。在本实施例中，一组装置包括包括上拉伸夹具、万向接头、铜电极和绝缘连接器，上拉伸夹具简称上夹具，一组装置包括包括下拉伸夹具、万向接头、铜电极和绝缘连接器，下拉伸夹具简称下夹具。

如图2-图5所示，一种用于板材通电拉伸的装置，该装置包括拉伸夹具、万向接头、铜电极和绝缘连接器。拉伸夹具在此处是上拉伸夹具，其包括主体第一1.1、限位螺钉2、弹簧3、螺钉、电木绝缘片5、云母纸6、铜编织带7和第一板材固定块8.1，其中位于上方的拉伸夹具的剖面图和爆炸图分别如图2-4所示。第一主体1.1呈“回”字形，上端开螺纹孔，可与圆球头螺柱9紧密连接，下端开豁口，用来拉伸板材。豁口宽度比拉伸板材标距宽度宽2mm，在豁口与拉伸板材接触处开圆角，圆角大小与拉伸板材夹持端和标距处过渡圆角大小一致。上夹具的定位器装配过程如下：将弹簧3、电木绝缘片5分别依次套入限位螺钉2后，穿过第一主体1.1上端限位孔，与第一板材固定块8.1相连。用第一螺钉4.1、第二螺钉4.2将柔性铜编织带7分别固定在第一主体1.1和第一板材固定块8.1上。下夹具的定位器装配过程与上夹具相似，只是注意将第二弹簧3.2装配在第二主体1.2与第二板材固定块8.2之间，如图4所示。

为保证第一板材固定块8.1沿限位螺钉2往复运动时所受摩擦力最小，第一板材固定块8.1和限位螺钉2与第一主体1.1之间为间隙配合。用电木绝缘片5和云母纸6将限位螺钉2与第一主体1.1绝缘，防止限位螺钉2与第一主体1.1通电时产生打火花现象及弹簧有产生大量自阻热。为防止拉伸件与第一板材固定块8.1通电接触不良引起打火现象，两者通过第三螺钉4.3紧密固定。弹簧3的作用力能抵消第一板材固定块8.1和限位螺钉2的重力及铜编织带的力，装配完成后，在自由状态下第一板材固定块8.1底部与第一主体1.1内壁有一定间距，从而避免拉伸时第一板材固定块8.1与第一主体1.1接触而承受拉应力。同时，第一板材固定块8.1有板材定位功能，其能保证板材装夹后，板材的厚度中心面与第一主体1.1的厚度中心面重合。需指出适合本发明通电拉伸夹具的拉伸板材几何形状如图10所示,在样品夹持端最外侧需加工一个半圆形孔,以方便固定拉伸件。

万向接头的剖面图和爆炸图分别如图6-图7所示，包括圆球头螺柱9、外壳10、第一保持环11.1、第二保持环11.2和盖板接头12。具体结构请详见其他实施例，万向接头的主要作用是尽量使拉伸力作用在板材轴线上，防止因加工和装配的误差，使板材在拉伸时受弯应力。本实施例万向接头的结构采用气缸用万向浮动的主体结构，但实际接头结构不限于此。将圆球头螺柱9与第一主体1.1相连，要保证无松动的紧密连接。

绝缘连接器包括带有螺纹或销钉孔的连接螺栓13、套筒15、套筒盖16以及第一电木片14.1、第二电木片14.3、第三电木片14.5和第一电木圆柱环14.2、第二电木圆柱环14.4。具体结构请详见其他实施例，图8和图9分别给出绝缘连接器的剖面图和爆炸图，连接螺栓13穿过底部带有圆孔的杯状套筒15，两者的绝缘通过第一电木圆柱环14.2、第二电木圆柱环14.4和第二电木片14.3来实现，第一电木圆柱环14.2、第二电木圆柱环14.4和第二电木片14.3与连接螺栓13和套筒15之间是过盈配合，保证连接螺栓13的对中性。连接螺栓13与套筒盖16之间的绝缘通过第三电木片14.5实现，第三电木片14.5与套筒15之间的配合为间隙配合。杯状套筒15“杯口”的螺纹足够深，可使带有螺纹的的套筒盖16能紧紧将绝缘的第三电木片14.5、第二电木片14.3、连接螺栓13和套筒15之间形成紧密无滑动接触。将套筒盖16、电极和盖板接头12相连，保证形成无松动的紧密连接。用带有螺纹或销钉孔的连接螺栓13将绝缘连接器与万向接头连接，连接前将第一电木片14.1穿过连接螺栓13，放置在杯状套筒15的“杯底”，将套筒15与万向接头绝缘。电木这种材料为现有技术中的材料，本发明将电木加工成普通的圆形，圆环和圆柱环使用。

本实施例为了解决现有技术中难以实现大电流通电拉伸，以及难以自主卸载热膨胀力等问题，概要的说，装置包括绝缘连接器、万向接头、拉伸夹具以及电极17。所述绝缘连接器包括连接螺栓13、底部开孔的杯状套筒15、套筒盖16以及将螺栓和套筒绝缘的一系列绝缘电木板和电木圆柱环。万向接头用于保证拉伸力沿板材的轴线方向，其结构包括气缸用万向浮动接头结构，材料为硬质耐高温材料，如热作模具钢、陶瓷等。所述拉伸夹具包括主体1、板材固定块8、限位螺钉2、弹性体3和铜编织带7。所述电极17固定在绝缘连接器和万向接头之间。

所述试样固定块8装配于拉伸夹具主体1的矩形槽内，通过装配于夹具主体1内部槽的限位螺钉2与夹具主体连接，可随限位螺钉2沿其轴线方向往复移动，来消除温度升高产生的热膨胀及热应力。，用铜编织带将板材固定块8和夹具主体1相连。弹性体3装配于限位螺钉2上，用来抵消板材固定块8、限位螺钉2重力以及铜编织带7的重力。弹性体弹力不能过大，保证抵消板材固定块8、限位螺钉2以及铜编织带重力的同时，不能改变板材固定块8的初始位置。

所述限位螺钉21和板材固定块8与拉伸夹具主体1之间均为间隙配合，以减小往复移动的摩擦力。板材固定块8在初始位置时，其底部与夹具主体1的矩形槽内开有豁口的一面保持一定间距，以保证拉伸力仅由试样承担。板材固定块8材料为导热和导电性能较好的材料，包括但不限于紫铜。

本实施例的用于板材通电拉伸的装置，可有效实现金属板材大电流通电拉伸，解决了通电高温时拉伸试验件加持力不足和夹持端销孔变形大的问题，并可实现通电高温时自主卸载热膨胀力。独立于拉伸夹具的绝缘连接器，将大尺寸铜电极脱离拉伸夹具，使其固定在绝缘连接器和万向接头之间，从而实现大电流通电拉伸试验，所采用的万向接头可保证拉伸力沿试样轴线，最大限度减小拉伸时试样中弯矩的产生。拉伸夹具其主体1与试样夹持端采用搭接方式，保证通电高温拉伸时试样夹持端不发生打滑和严重变形现象。所述拉伸夹具内设计有可沿试样轴线方向往复移动的试样定位结构(主要包括导向部和板材定位块等)，使试样装夹简单，并可自行释放高温下试样和夹具的热膨胀力。

本实施例的通电拉伸系统的具体使用方法如下：

将成对使用的两组所述通电拉伸装置分别安装于拉伸机上、下两个位置,可根据拉伸机需求自行选择带有螺纹或销钉孔的连接螺栓与绝缘连接器相连。启动拉伸机，调整上下夹具的位置,确保拉伸件可放入上下夹具中,停止横梁移动,锁定该位置。拧掉上/下夹具的第三螺钉4.3，将加工好的拉伸板材的与固定块8贴合，拧紧第三螺钉4.3，使拉伸板材与第一板材固定块81紧密贴合，并微转动上下夹具，使上夹具的第一主体1.1与下夹具的第一主体1.2对齐。同时，应注意板材端部与夹具主体1的矩形槽内的豁口抵接时，板材固定块8的底面与夹具主体1的矩形槽内留有豁口面是有一定间隙的，以保证拉伸时板材固定块8对夹具主体1不产生作用力。

松开上/下夹具的第三螺钉4.3，并开动拉伸机，使横梁以0.5mm/min的速度缓慢拉伸，当加载力达到100N时停止拉伸，并拧紧螺钉4.3。继续以0.5mm/min的横梁移动速度缓慢加载至500N，松开螺钉4.3后，再次小心将其拧紧。通过上述操作，拉伸板材可紧密与板材固定块和夹具的主体紧密贴合，通电拉伸时不会发生打火现象，同时也保证螺钉4.3不承受拉伸力。

以0.5mm/min的横梁移动速度将载荷卸载至20N，通入电流，在目标温度保温一定时间后，根据自己的试验参数需求进行拉伸。拉伸板材温度可通过热电偶或红外感应相机来进行测量，同时可在夹具外配置吹风机进行控温。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于板材通电拉伸的夹具，包括主体(1)，其特征在于，

还包括

用于连接板材的板材固定块(8)，

装配于主体内部槽中并将主体(1)与板材固定块连接的导向部，导向部的一端位于主体(1)的内部槽中，另一端连接板材固定块(8)，

连接主体(1)并通过导向部作用于板材固定块(8)的弹性体(3)，所述弹性体被构造为，安装板材的板材固定块(8)因板材通电发热产生的热膨胀力，在弹性体(3)对板材固定块的弹性调整范围内，使得与板材固定块(8)连接的导向部在主体(1)的内部槽中沿导向部的轴线方向移动而卸载热膨胀力。

2.如权利要求1所述的用于板材通电拉伸的夹具，其特征在于，

第一主体(1.1)与第一板材固定块(8.1)之间具有间隙，导向部是限位螺钉(2)，包括螺帽和螺杆，弹性体(3)是第一弹簧(3.1)，

第一主体(1.1)内部具有安装导向部的内部槽，第一主体(1.1)上由内部槽的底槽面至第一主体(1.1)的靠近板材固定块(8.1)的底面，其间贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第一主体(1.1)的贯通孔间隙配合，底槽面上的开孔面积小于限位螺钉(2)螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第一主体(1.1)的内部槽中，第一弹簧(3.1)安装在螺帽与底槽面间螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第一主体(1.1)上的所述贯通孔与第一板材固定块(8.1)连接。

3.如权利要求1所述的用于板材通电拉伸的夹具，其特征在于，

第二主体(1.2)与板材固定块之间具有间隙，导向部是限位螺钉(2)，弹性体是第二弹簧(3.2)，限位螺钉(2)包括螺帽和螺杆，

第二主体(1.2)内部具有安装导向部的内部槽，第二主体(1.2)上由内部槽的底槽至第二主体(1.2)的靠近第二板材固定块(8.2)的底面间，其上贯穿有用于所述螺杆通过的贯通孔，螺杆与第二主体(1.2)的贯通孔间隙配合，底槽面上的开孔面积小于限位螺钉(2)螺帽的面积，所述螺帽由所述内部槽的底槽面限位在第二主体(1.2)的内部槽中，第二弹簧(3.2)安装在位于第二主体(1.2)与第二板材固定块(8.2)间隙中螺杆的周面上，螺杆的部分穿过第二主体(1.2)上的所述贯通孔与第二板材固定块(8.2)连接。

4.如权利要求2或3所述的用于板材通电拉伸的夹具，其特征在于，

还包括云母纸(6)、电木绝缘片(5)，云母纸(6)安装在主体的所述贯通孔的周面上，

电木绝缘片(5)安装在上夹具主体内部槽底槽面上，和/或

电木绝缘片(5)安装在下夹具主体内部槽底槽面上，和/或电木绝缘片(5)安装在板材固定块的下底面。

5.如权利要求1所述的用于板材通电拉伸的夹具，其特征在于，

所述主体的一端部开设有容置板材固定块的矩形槽，并在矩形槽的远离主体的一侧形成豁口，板材固定块的长度小于矩形槽的长度，使装配状态时矩形槽形成豁口的一面与所述板材固定块的对应端面具有一定间隙，

所述板材为两端的端部粗而中间段细的形状，所述板材固定块包括与螺杆连接的第一固定部(8.3)，及与所述第一固定部(8.3)一体成型或分体连接的用于固定板材端部的第二固定部(8.4)，且板材的一端部固定于所述板材固定块上而该一端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面抵接，板材中间段由所述豁口通过而位于主体的矩形槽外部。

6.如权利要求5所述的用于板材通电拉伸的夹具，其特征在于，

还包括铜编织带(7)，铜编织带(7)一端通过固定在主体上，另一端固定在板材固定块上，使藉由热膨胀力导致板材端部的与板材中间段连接的侧面与矩形槽形成豁口的一面脱离时，所述夹具仍处于导电状态。

7.一种用于板材通电拉伸的装置，其特征在于，

包括权利要求1-6所述的夹具、绝缘连接器、万向接头和电极(17)，夹具主体上部的螺纹孔与万向接头的圆球头螺柱(9)的螺杆配合连接，万向接头的盖板接头(12)的第一部的内螺纹孔与绝缘连接器的连接螺栓(13)的螺杆配合连接，所述电极(17)连接在绝缘连接器和万向接头之间。

8.如权利要求7所述的用于板材通电拉伸的装置，其特征在于，

所述绝缘连接器包括套筒(15)、第一电木片(14.1)、第二电木片(14.3)、第三电木片(14.5)、第一电木圆柱环(14.2)、第二电木圆柱环(14.4)、连接螺栓(13)和套筒盖(16)，所述套筒(15)为直筒状，其筒底中心开有通孔，筒口内壁有内螺纹；所述第一电木片(14.1)、第二电木片(14.3)为中心开有通孔的圆环状电木片；所述套筒盖(16)为圆柱环状，其内环和外环面均有螺纹；连接螺栓(13)的螺柱穿过套筒(15)筒底的通孔和电极(17)的通孔与万向接头的盖板接头(12)连接，第三电木片(14.5)覆于连接螺栓(13)的螺帽上表面，第二电木片(14.3)穿过连接螺栓(13)的螺柱覆于螺帽下表面，第二电木圆柱环(14.4)嵌在连接螺栓(13)的螺帽外围，第一电木圆柱环(14.2)穿过连接螺栓(13)的螺柱，固定在螺柱与套筒筒底通孔的间隙中；第一电木片(14.1)穿过连接螺栓(13)的螺柱覆于套筒筒底面，套筒(15)筒口的内螺纹与套筒盖(16)的外螺纹配合，使第二电木片(14.3)、第三电木片(14.5)、第二电木圆柱环(14.4)和限位螺栓(13)固定于套筒(15)中，套筒盖(16)的内螺纹孔用于连接安装于拉伸机的螺栓。

9.如权利要求7所述的用于板材通电拉伸的装置，其特征在于，

所述万向接头，其包括圆球头螺柱(9)、外壳(10)、第一保持环(11.1)、第二保持环(11.2)和盖板接头(12)，盖板接头(12)包括第一部及第二部；所述外壳(10)为中空筒状，其一端的筒口内壁具有内螺纹，其另一端的筒底具有向内的平面边沿所形成的挡板；所述盖板接头(12)的第一部具有用于连接绝缘连接器中连接螺栓(13)的内螺纹孔，第二部的外壁具有外螺纹，与外壳(10)的内螺纹相配合；第一保持环(11.1)穿过圆球头螺柱(9)卡接在球头的一端，且与外壳(10)的所述挡板相抵，第二保持环(11.2)卡接在圆球头螺柱(9)球头的另一端，且与盖板接头(12)的第二部相抵，外壳的内螺纹与盖板接头(12)的外螺纹配合，使第一保持环(11.1)、圆球头螺柱(9)、第二保持环(11.2)限位于外壳的中空筒中，且圆球头螺柱(9)的螺杆能沿筒的轴向露出筒外。

10.一种用于板材通电拉伸的方法，其特征在于，使用权利要求7-9任一种所述的装置对板材通电拉伸。

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