本實用新型涉及金屬材料力學性能測試設備，具體地指一種金屬線材頂鍛試驗模具。

背景技術：

金屬線材一般指Φ5～20mm的熱軋圓鋼或類似斷面的異形鋼，又通稱為盤條。我國是世界上最大的金屬線材生產國，年產量占世界生產總量三分之一以上，金屬線材也是我國第二大鋼材生產品種，近幾年國內金屬線材產量基本與國內粗鋼產量增長速度差不多，保持在20％左右。線材一般用普通碳素鋼和優(yōu)質碳素鋼制成，按鋼材分配目錄和用途不同，線材包括普通低碳鋼熱軋圓盤條、優(yōu)質碳素鋼盤條、調質螺紋盤條、制鋼絲繩用盤條、琴鋼絲用盤條以及不銹鋼盤條等。線材軋制后可直接用于鋼筋混凝土的配筋和焊接結構件，也可經再加工使用，例如經拉拔成各種規(guī)格鋼絲，再捻制成鋼絲繩、編織成鋼絲網和纏繞成型及熱處理成彈簧；經熱、冷鍛打成鉚釘和冷鍛及滾壓成螺栓、螺釘等；經切削成熱處理制成機械零件或工具等。

在過去及未來的大批量生產中，金屬材料用模具鍛制(壓制)半成品或成品件是機械制造業(yè)的主要方向之一，鋼材的頂鍛試驗通過模擬材料承受打鉚、鐓頭等一系列頂鍛變形過程來衡量其質量是否合格，是一個至關重要的工藝性能指標。頂鍛試驗方法通常沿試樣軸線方向施加壓力，將試樣壓縮，檢驗金屬在規(guī)定的鍛壓比下承受頂鍛塑性變形的能力并顯示金屬表面缺陷，以便針對缺陷情況而作相應改進。頂鍛試驗又可分常溫下進行的冷頂鍛試驗和將試樣加熱到規(guī)定溫度進行的熱頂鍛試驗。

國標GB/T233—2000《金屬材料頂鍛試驗方法》在原理一節(jié)中指出：頂鍛試驗是在室溫或熱狀態(tài)下沿試樣軸線方向施加壓力，將試樣鐓鍛至規(guī)定的高度(一般為原高度的1/3、1/2)然后檢查試樣表面是否有裂紋等缺陷存在，以檢驗金屬在規(guī)定的鍛壓比下承受頂鍛塑性變形的能力并顯示金屬的表面缺陷。此外標準的6.5節(jié)還規(guī)定“頂鍛試驗后試樣不應有扭歪鍛斜現象，頂鍛后試樣高度允許偏差不超過±5％h”。為了確保試樣頂鍛后高度能符合國標GB/T233—2000中的規(guī)定，頂鍛試驗所使用的模具需進行特殊設計，以保證鍛壓后的試樣高度是一致的，試驗數據的重復性更好。同時，GB/T233--2000中還強調試樣在試驗過程中不得扭歪和鍛斜現象。目前，一般的試驗機中由于受機架結構的上下對中度(即不同軸度)的影響，壓下載荷與支撐面很難保證絕對垂直，與此同時線材在鍛壓過程也未得到可靠支撐，很難有效避免這種扭歪和鍛斜現象的發(fā)生。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是要克服現有頂鍛試驗模具存在的缺陷，提供一種能夠有效避免線材試樣扭歪和鍛斜現象發(fā)生的金屬線材頂鍛試驗模具。

為實現上述目的，本實用新型所設計的金屬線材頂鍛試驗模具，其特殊之處在于：它包括固定環(huán)和設置在固定環(huán)內沿周向分布的若干個扇形滑動夾塊，所述固定環(huán)與若干個扇形滑動夾塊之間一一對應設置有若干個復位頂桿組件，從而可使若干個扇形滑動夾塊沿徑向移動；所述若干個扇形滑動夾塊的內側在復位頂桿組件的作用下圍合成夾持線材試樣的圓孔。

作為優(yōu)選方案，所述復位頂桿組件包括復位頂桿和套裝在復位頂桿上的復位彈簧；所述固定環(huán)上沿周向設置有與復位頂桿組件一一對應的通孔，所述通孔內側設置有環(huán)臺；所述復位頂桿安裝在通孔中，其一端桿頭與對應的扇形滑動夾塊抵接配合，另一端桿頭位于固定環(huán)外側；所述復位彈簧一端與所述復位頂桿的一端桿頭頂緊配合，所述復位彈簧的另一端與環(huán)臺頂緊配合。

作為優(yōu)選方案，所述扇形滑動夾塊設置有三個，每個扇形滑動夾塊的中心角為120°。進一步地，所述扇形滑動夾塊的厚度為5～20mm、外徑為40mm，內徑為5～20mm。

進一步地，所述扇形滑動夾塊與復位頂桿組件抵接處設置有抵接平面。

本實用新型的作用原理如下：根據不同規(guī)格的線材試樣選擇不同厚度的扇形滑動夾塊，將線材試樣放入三個扇形滑動夾塊圍成的圓孔內，在固定環(huán)上三個復位頂桿組件的作用下，線材試樣始終定位在模具中心并且得到了很好的支撐。進行頂鍛試驗時，線材試樣在試驗機壓頭作用下產生壓縮變形，線材試樣高度降低，同時圓周方向即直徑增大，此時三個扇形滑動夾塊沿徑向向外側滑動。但線材試樣在試驗過程中始終受到三個扇形滑動夾塊的居中支撐作用，可以有效防止線材試樣的扭歪和鍛斜。同時線材試樣頂部受到試驗機壓頭的擠壓，其高度將一直被壓縮到與扇形滑動夾塊高度一致為止，此時線材試樣頂鍛后的高度即為扇形滑動夾塊的高度。

本實用新型的優(yōu)點在于：所設計的金屬線材頂鍛試驗模具具有自動定位和閉合功能，可以保證線材試樣鍛壓高度在標準規(guī)定范圍內，實現壓下載荷與支撐面的絕對垂直，與此同時線材試樣在鍛壓過程也能夠得到可靠支撐，有效避免這種扭歪和鍛斜現象的發(fā)生，大大節(jié)省了測試時間，提高了工作效率。

附圖說明

圖1是本實用新型金屬線材頂鍛試驗模具的裝配結構示意圖。

圖2為圖1中固定環(huán)的放大剖面結構示意圖。

圖3為圖1中復位頂桿組件的裝配結構示意圖。

圖4為圖1中扇形滑動夾塊的放大結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1～4中所示的金屬線材頂鍛試驗模具，它包括固定環(huán)(1)和設置在固定環(huán)(1)內沿周向分布的三個扇形滑動夾塊(2)，所述固定環(huán)(1)與三個扇形滑動夾塊(2)之間一一對應設置有三組復位頂桿組件(3)，從而可使若干個扇形滑動夾塊(2)沿徑向移動；

所述復位頂桿組件(3)包括復位頂桿(31)和套裝在復位頂桿(31)上的復位彈簧(32)；所述固定環(huán)(1)上沿周向設置有與復位頂桿組件(3)一一對應的通孔(11)，所述通孔(11)內側設置有環(huán)臺(12)；所述復位頂桿(31)安裝在通孔(11)中，其一端桿頭與對應的扇形滑動夾塊(2)抵接配合，另一端桿頭位于固定環(huán)(1)外側；所述復位彈簧(32)一端與所述復位頂桿(31)的一端桿頭頂緊配合，所述復位彈簧(32)的另一端與環(huán)臺(12)頂緊配合；

所述三個扇形滑動夾塊(2)的內側在復位頂桿組件(3)的作用下圍合成夾持線材試樣(4)的圓孔。

本實施例中，首先采用模具鋼加工固定環(huán)1，固定環(huán)1為外徑Φ70mm，內徑Φ50mm、高度10mm的圓環(huán)，在該圓環(huán)高度5mm的位置沿周向每間隔120°各加工一個直徑4.5mm和3.5mm的臺階式通孔11；在三個通孔11內分別裝入三根Φ3.5mm×20mm的復位頂桿31和復位彈簧32；

然后采用模具鋼分別加工厚度為5.5mm、6.0mm、7mm、8.0mm、9mm、10mm、11mm、13mm、15mm、17mm、18mm和20mm的扇形滑塊各三件，厚度相同的扇形滑塊分別組成一組，且每個扇形滑動夾塊2的夾角均為120°，扇形滑動夾塊2的外徑均為40mm，內徑與厚度相等；

根據不同規(guī)格的線材試樣4選擇不同厚度的扇形滑塊，將線材試樣4放入三個扇形滑塊圍成的圓孔內，在固定環(huán)1上三個復位頂桿31的作用下，線材試樣4始終定位在模具中心并且得到了很好的支撐。

將模具放入試驗機進行頂鍛試驗，線材試樣4在試驗機壓頭作用下產生壓縮變形，線材試樣4高度降低，同時圓周方向即直徑增大，此時三個扇形滑塊沿徑向向外側滑動。但線材試樣4在試驗過程中始終受到該扇形的支撐作用，可以有效防止線材試樣4的扭歪和鍛斜。同時線材試樣4頂部受到試驗機壓頭的擠壓，其高度將一直被壓縮到與扇形滑塊高度一致為止，此時線材試樣4頂鍛后的高度即為扇形滑塊的高度。本次試驗完畢后，取出頂鍛好的線材試樣4，換上下一根線材試樣4重復以上步驟即可。