CN109676232B - 一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用高频脉冲电流的趋肤效应和临近效应辅助高强度耐磨不锈钢/碳钢复合加工的实验设备及其加工方法。包括绝缘支架、压紧支架、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置。上导电装置和下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端连接且置于绝缘支架的上部和下部，用于提供复合过程中的电载荷且可在绝缘支架上沿水平方向移动用以调节复合角度。上压紧装置和下压紧装置分别置于压紧支架的上部和下部，可沿竖直方向相互靠近或远离，用以提供复合过程中的机械载荷，有益效果：能在热‑电‑力耦合作用下实现高强度耐磨不锈钢/碳钢小压下复合，为研制高频脉冲电流辅助不锈钢/碳钢轧制复合设备及其工艺提供实验研究基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效电辅助塑性成型装置，尤其涉及一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法。
背景技术
目前我国生产不锈钢/碳钢双金属复合板的工艺方法仍多采用热轧和***复合以及冷轧复合。诸如不锈钢等高熔点的硬金属复合轧制时存在的轧机负荷较大问题，极大限制了冷轧复合技术的推广应用。但由于不锈钢/碳钢板硬度较大，使不锈钢/碳钢板在室温下塑性变形能力很差，所以不锈钢/碳钢板复合成形必须在高温下进行。
现行不锈钢/碳钢板复合成形工艺是：仍多采用热轧和***复合以及冷轧复合。诸如不锈钢等高熔点的硬金属复合轧制时存在的轧机负荷较大问题，极大限制了冷轧复合技术的推广应用。热轧生产效率高，规模大，能量消耗少，成本低，机械化、自动化程度高，适用于大批量连续生产。但是由于轧制是轧件温度不易均匀，表面有氧化层存在等原因，产品的尺寸精度和表面粗糙度都不如冷轧产品。国内现在制备不锈钢/碳钢复合板主要是***复合，虽然工艺简单，生产灵活，但是存在但是技术要求高，难于精确控制，复合界面由直接结合区、熔化层和漩涡组成。结合界面存在原子扩散，结合区发生了严重的塑性变形并伴有加工硬化等难题。
电脉冲是由电容或者是间歇式电源产生的非稳态电流场，是在很短时间内变一次电压的过程。现代的电脉冲技术越来越向高频、高频量的趋势发展，并且在材料领域有着广泛的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备及加工方法，能够在常温下短时间内使不锈钢和碳钢复合成形。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，包括绝缘支架、压紧支架、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置，所述上导电装置和所述下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端电连接且分别设于所述绝缘支架的上部和下部，所述上导电装置和所述下导电装置用于提供复合过程中的电载荷，所述下压紧装置设于所述压紧支架内的底部，所述上压紧装置设于所述压紧支架内的所述下压紧装置的上方处，所述上压紧装置和所述下压紧装置可沿竖直方向相互靠近或远离用以提供复合过程中的机械载荷，所述上导电装置和所述下导电装置可在所述绝缘支架上沿水平方向移动用以调节复合角度。
本发明的有益效果是：能在热-电-力耦合作用下实现高强度耐磨不锈钢/碳钢小压下复合，为探究高频脉冲电流辅助不锈钢/碳钢轧制复合设备及其工艺提供实验研究基础。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述绝缘支架包括绝缘支架水平板和两个竖直设置的绝缘支架立柱，两个所述绝缘支架立柱的底部固定连接于所述绝缘支架水平板顶部的两端，两个所述绝缘支架立柱的相互靠近的一侧对称开设有两个绝缘支架上滑槽和两个绝缘支架下滑槽，所述绝缘支架水平板和两个竖直设置的绝缘支架立柱的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
采用上述进一步方案的有益效果是，两个绝缘支架上滑槽和两个绝缘支架下滑槽为上导电装置和下导电装置的安装和调节提供前提条件，绝缘支架水平板和两个竖直设置的绝缘支架立柱的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全。
进一步，所述上导电装置包括均为水平设置的上压紧顶板、上绝缘顶板、上导电板、上绝缘底板和上压紧底板，所述上压紧顶板、所述上绝缘顶板、所述上导电板、所述上绝缘底板和所述上压紧底板的宽度均与两所述绝缘支架立柱两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述上绝缘顶板和所述上绝缘底板分别抵接于所述上导电板的顶部和底部，所述上压紧顶板和所述上压紧底板分别抵接于所述上绝缘顶板的顶部和所述上绝缘底板的底部，所述上压紧顶板和所述上压紧底板上对应的开设有多个上压紧板螺栓孔，所述上压紧顶板和所述上压紧底板通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述上导电板的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架上滑槽一一对应且匹配的两个上导电板翅片，两个所述上导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽内并可使所述上导电板沿水平方向移动；所述上绝缘顶板和所述上绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述上导电板材料为铜。
采用上述进一步方案的有益效果是，使得不锈钢板或碳钢板能与上导电板紧密接触；两个所述上导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽内并可使所述上导电板沿水平方向移动，便于根据钢材所需的加工长度调节上导电装置的位置；所述上绝缘顶板和所述上绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全，所述上导电板材料为铜，保证良好的导电性。
进一步，所述下导电装置包括下压紧顶板、下绝缘顶板、下导电板、下绝缘底板和下压紧底板，所述下压紧顶板、所述下绝缘顶板、所述下导电板、所述下绝缘底板和所述下压紧底板的宽度均与两所述绝缘支架立柱两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述下绝缘顶板和所述下绝缘底板分别抵接于所述下导电板的顶部和底部，所述下压紧顶板和所述下压紧底板分别抵接于所述下绝缘顶板的顶部和所述下绝缘底板的底部，所述下压紧顶板和所述下压紧底板上对应的开设有多个下压紧板螺栓孔，所述下压紧顶板和所述下压紧底板通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述下导电板的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架下滑槽一一对应且匹配的两个下导电板翅片，两个所述下导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽内并使得所述下导电板可沿水平方向移动；所述下绝缘顶板和所述下绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述下导电板材料为铜。
采用上述进一步方案的有益效果是，使得不锈钢板或碳钢板能与下导电板紧密接触；两个所述下导电板翅片嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽内并可使所述下导电板沿水平方向移动，便于根据钢材所需的加工长度调节下导电装置的位置；所述下绝缘顶板和所述下绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全，所述下导电板材料为铜，保证良好的导电性。
进一步，所述压紧支架包括压紧支架水平板和四个竖直设置的压紧支架立柱，所述压紧支架水平板为长方形板，四个所述压紧支架立柱的底部均固定连接于所述压紧支架水平板的顶部的四个顶点处，每两个相邻的所述压紧支架立柱之间的空间形成压紧支架滑槽，所述压紧支架水平板的底部固定连接有绝缘底板，所述绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
采用上述进一步方案的有益效果是，为上压紧装置的安装和调节与下压紧装置的安装提供前提条件，压紧支架水平板的底部固定连接有绝缘底板，所述绝缘底板的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全。
进一步，所述上压紧装置包括上压块、绝缘平衡压块和上压头，所述上压块包括上压块方柱和四个上压块滑块，四个所述上压块滑块分别固定连接于所述上压块方柱的四个侧壁，所述上压块方柱的顶部开设有半球状的上压块球形槽，所述绝缘平衡压块的上部为圆柱台状，所述绝缘平衡压块的下部为与所述上压块球形槽相匹配的半圆球状，所述绝缘平衡压块的下部嵌入所述上压块球形槽内，所述上压块方柱嵌设于四个所述压紧支架立柱所围成的空间内，四个所述上压块滑块与四个所述压紧支架滑槽一一对应，每个所述上压块滑块嵌入对应的所述压紧支架滑槽内并可沿竖直方向移动从而使得所述上压块方柱可沿竖直方向移动，所述上压块方柱的底部开设有半圆柱状的上压块槽，所述上压头为水平设置的圆柱状且与所述上压块槽相匹配，所述上压头嵌设于所述上压块槽内；所述绝缘平衡压块的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
采用上述进一步方案的有益效果是，上压紧装置能沿压紧支架滑槽在竖直方向上移动，便于放置不锈钢和碳钢；绝缘平衡压块与上压块球形槽滚动接触，保证压力机在向下压时所施加的力竖直向下；上压头嵌设于所述上压块槽内，模拟上轧辊；所述绝缘平衡压块的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，保证使用安全。
进一步，所述下压紧装置包括下压块、和下压头，所述下压块的底部固定连接于所述压紧支架水平板的顶部，所述下压块的顶部开设有半圆柱状的下压块槽，所述下压头为水平设置的圆柱状且与所述下压块槽相匹配，所述下压头嵌设于所述下压块槽内，所述下压头和所述上压头的形状尺寸一致，所述下压头和所述上压头的两端对齐，且当所述下压头和所述上压头抵接时所述下压头的顶部轮廓与所述上压头的底部轮廓相切。
采用上述进一步方案的有益效果是，下压头模拟下轧辊，与上压头一起模拟一对上下轧辊轧制时的情况。
本发明解决上述技术问题的技术方案还包括：一种基于上述电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的加工方法，所述方法包括：
S1、将不锈钢板的一端放置于所述上绝缘顶板和所述上导电板之间，旋紧分别穿过所述上压紧顶板和上压紧底板的螺栓和与其配合的螺母使得所述上绝缘顶板和所述上导电板将所述不锈钢板压紧，将两个所述上导电板翅片对应***到所述绝缘支架上滑槽内，根据钢材所需的加工长度调节所述上导电板翅片在所述绝缘支架上滑槽内的位置。
S2、将碳钢板的一端放置于所述下绝缘底板和所述下导电板之间，旋紧分别穿过所述下压紧顶板和下压紧顶板的螺栓和与其配合的螺母使得所述下绝缘底板和所述下导电板将所述碳钢板压紧，将两个所述下导电板翅片对应***到所述绝缘支架下滑槽内，根据钢材所需的加工长度调节所述下导电板翅片在所述绝缘支架下滑槽内的位置。
S3、将所述不锈钢板和所述碳钢板的另一端抵接并放置于所述上压头和所述下压头之间，并使所述不锈钢板与所述上压头抵接，所述碳钢板与所述下压头抵接，将所述钢材复合加工实验设备放置于压力机上，启动所述压力机，所述压力机压紧所述绝缘平衡压块使得所述上压头和所述下压头将所述不锈钢板和所述碳钢板压紧并使所述不锈钢板和所述碳钢板充分接触。
S4、打开所述高频脉冲电源，由于集肤效应和邻近效应，脉冲电流集中在所述不锈钢板的下表面和所述碳钢板的上表面，且在所述不锈钢板和所述碳钢板的接触面出集中达到最大值，从而使所述不锈钢板和所述碳钢板的接触面温度急剧升高。
本发明的有益效果是：能在热-电-力耦合作用下实现高强度耐磨不锈钢/碳钢小压下复合，为探究高频脉冲电流辅助不锈钢/碳钢轧制复合设备及其工艺提供实验研究基础。
附图说明
图1为本发明所提供的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的结构示意图；
图2为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的绝缘支架的结构示意图；
图3为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的上导电装置与绝缘支架的装配结构示意图；
图4为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的下导电装置与绝缘支架的装配结构示意图；
图5为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的压紧支架的结构示意图；
图6为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的上压块的结构示意图；
图7为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的绝缘平衡压块的结构示意图；
图8为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的上导电装置的结构示意图；
图9为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的复合处的电流流向图；
图10为图1所示的一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的复合处的温度场图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、绝缘支架，2、压紧支架，3、上压块，4、绝缘平衡压块，5、上压紧顶板，6、上绝缘顶板，7、上导电板，8、上绝缘底板，9、上压紧底板，10、不锈钢板，11、碳钢板，12、上导电板翅片，13、上压块滑块，14、上压头，15、下压块，16、下压头，17、下压块槽，18、上压块方柱，19、上压块球形槽，20、上压块槽，21、绝缘支架水平板，22、绝缘支架立柱，23、绝缘支架上滑槽，24、绝缘支架下滑槽，25、压紧支架水平板，26、压紧支架立柱，27、压紧支架滑槽，28、下压紧顶板，29、下绝缘顶板，30、下导电板，31、下绝缘底板，32、下压紧底板，33、下导电板翅片，34、绝缘底板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-8所示，一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，包括绝缘支架1、压紧支架2、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置，所述上导电装置和所述下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端电连接且分别设于所述绝缘支架1的上部和下部，所述上导电装置和所述下导电装置用于提供复合过程中的电载荷，所述下压紧装置设于所述压紧支架2内的底部，所述上压紧装置设于所述压紧支架2内的所述下压紧装置的上方处，所述上压紧装置和所述下压紧装置可沿竖直方向相互靠近或远离用以提供复合过程中的机械载荷，所述上导电装置和所述下导电装置可在所述绝缘支架1上沿水平方向移动用以调节复合角度。
所述绝缘支架1包括绝缘支架水平板21和两个竖直设置的绝缘支架立柱22，两个所述绝缘支架立柱22的底部固定连接于所述绝缘支架水平板21顶部的两端，两个所述绝缘支架立柱22的相互靠近的一侧对称开设有两个绝缘支架上滑槽23和两个绝缘支架下滑槽24，所述绝缘支架水平板21和两个竖直设置的绝缘支架立柱22的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
所述上导电装置包括均为水平设置的上压紧顶板5、上绝缘顶板6、上导电板7、上绝缘底板8和上压紧底板9，所述上压紧顶板5、所述上绝缘顶板6、所述上导电板7、所述上绝缘底板8和所述上压紧底板9的宽度均与两所述绝缘支架立柱22两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述上绝缘顶板6和所述上绝缘底板8分别抵接于所述上导电板7的顶部和底部，所述上压紧顶板5和所述上压紧底板9分别抵接于所述上绝缘顶板6的顶部和所述上绝缘底板8的底部，所述上压紧顶板5和所述上压紧底板9上对应的开设有多个上压紧板螺栓孔，所述上压紧顶板5和所述上压紧底板9通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述上导电板7的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架上滑槽23一一对应且匹配的两个上导电板翅片12，两个所述上导电板翅片12嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽23内并可使所述上导电板7沿水平方向移动；所述上绝缘顶板6和所述上绝缘底板8的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述上导电板7材料为铜。
所述下导电装置包括下压紧顶板28、下绝缘顶板29、下导电板30、下绝缘底板31和下压紧底板32，所述下压紧顶板28、所述下绝缘顶板29、所述下导电板30、所述下绝缘底板31和所述下压紧底板32的宽度均与两所述绝缘支架立柱22两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述下绝缘顶板29和所述下绝缘底板31分别抵接于所述下导电板30的顶部和底部，所述下压紧顶板28和所述下压紧底板32分别抵接于所述下绝缘顶板29的顶部和所述下绝缘底板31的底部，所述下压紧顶板28和所述下压紧底板32上对应的开设有多个下压紧板螺栓孔，所述下压紧顶板28和所述下压紧底板32通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述下导电板30的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架下滑槽24一一对应且匹配的两个下导电板翅片33，两个所述下导电板翅片33嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽24内并使得所述下导电板30可沿水平方向移动；所述下绝缘顶板29和所述下绝缘底板31的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述下导电板30材料为铜。
所述压紧支架2包括压紧支架水平板25和四个竖直设置的压紧支架立柱26，所述压紧支架水平板25为长方形板，四个所述压紧支架立柱26的底部均固定连接于所述压紧支架水平板25的顶部的四个顶点处，每两个相邻的所述压紧支架立柱26之间的空间形成压紧支架滑槽27，所述压紧支架水平板25的底部固定连接有绝缘底板34，所述绝缘底板34的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
所述上压紧装置包括上压块3、绝缘平衡压块4和上压头14，所述上压块3包括上压块方柱18和四个上压块滑块13，四个所述上压块滑块13分别固定连接于所述上压块方柱18的四个侧壁，所述上压块方柱18的顶部开设有半球状的上压块球形槽19，所述绝缘平衡压块4的上部为圆柱台状，所述绝缘平衡压块4的下部为与所述上压块球形槽19相匹配的半圆球状，所述绝缘平衡压块4的下部嵌入所述上压块球形槽19内，所述上压块方柱18嵌设于四个所述压紧支架立柱26所围成的空间内，四个所述上压块滑块13与四个所述压紧支架滑槽27一一对应，每个所述上压块滑块13嵌入对应的所述压紧支架滑槽27内并可沿竖直方向移动从而使得所述上压块方柱18可沿竖直方向移动，所述上压块方柱18的底部开设有半圆柱状的上压块槽20，所述上压头14为水平设置的圆柱状且与所述上压块槽20相匹配，所述上压头14嵌设于所述上压块槽20内；所述绝缘平衡压块4的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
所述下压紧装置包括下压块15、和下压头16，所述下压块15的底部固定连接于所述压紧支架水平板25的顶部，所述下压块15的顶部开设有半圆柱状的下压块槽17，所述下压头16为水平设置的圆柱状且与所述下压块槽17相匹配，所述下压头16嵌设于所述下压块槽17内，所述下压头16和所述上压头14的形状尺寸一致，所述下压头16和所述上压头14的两端对齐，且当所述下压头16和所述上压头14抵接时所述下压头16的顶部轮廓与所述上压头14的底部轮廓相切。
上导电装置中，上压紧顶板5、上绝缘顶板6、上绝缘底板8和上压紧底板9均为截面尺寸相同的H型板，上压紧顶板5、上绝缘顶板6、上绝缘底板8和上压紧底板9的四个角处均对应开设有上压紧板螺栓孔，螺栓从上压紧板螺栓孔中依次穿过上压紧顶板5、上绝缘顶板6、上绝缘底板8和上压紧底板9并用螺母旋紧，上导电板6为方形板，上导电板6的两侧对称设有两个上导电板翅片12，上导电板翅片12伸出上压紧顶板5、上绝缘顶板6、上绝缘底板8和上压紧底板9的两侧，上导电板6的上开设有电源连接孔，用于和高频脉冲电源电连接。下导电装置与上述结构一致。
一种基于上述电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的加工方法，所述方法包括：
S1、将不锈钢板10的一端放置于所述上绝缘顶板6和所述上导电板7之间，旋紧分别穿过所述上压紧顶板5和上压紧底板9的螺栓和与其配合的螺母使得所述上绝缘顶板6和所述上导电板7将所述不锈钢板10压紧，将两个所述上导电板翅片12对应***到所述绝缘支架上滑槽23内，根据钢材所需的加工长度调节所述上导电板翅片12在所述绝缘支架上滑槽23内的位置。
S2、将碳钢板11的一端放置于所述下绝缘底板31和所述下导电板30之间，旋紧分别穿过所述下压紧顶板28和下压紧顶板32的螺栓和与其配合的螺母使得所述下绝缘底板31和所述下导电板30将所述碳钢板11压紧，将两个所述下导电板翅片33对应***到所述绝缘支架下滑槽24内，根据钢材所需的加工长度调节所述下导电板翅片33在所述绝缘支架下滑槽24内的位置。
S3、将所述不锈钢板10和所述碳钢板11的另一端抵接并放置于所述上压头14和所述下压头16之间，并使所述不锈钢板10与所述上压头14抵接，所述碳钢板11与所述下压头16抵接，将所述钢材复合加工实验设备放置于压力机上，启动所述压力机，所述压力机压紧所述绝缘平衡压块4使得所述上压头14和所述下压头16将所述不锈钢板10和所述碳钢板11压紧并使所述不锈钢板10和所述碳钢板11充分接触。
S4、打开所述高频脉冲电源，由于集肤效应和邻近效应，脉冲电流集中在所述不锈钢板10的下表面和所述碳钢板11的上表面，且在所述不锈钢板10和所述碳钢板11的接触面出集中达到最大值，从而使所述不锈钢板10和所述碳钢板11的接触面温度急剧升高。
本发明中给不锈钢/碳钢通电加热主要利用了高频电流的集肤效应和邻近效应。集肤效应为:当高频电流流过不锈钢10/碳钢板11时，导体表面比中心耦合的磁力线少，因此其反电势即感抗小，结果使高频电流在流过导体时将集中于导体表面很浅的深度内流动，这一现象即为高频电流的集肤效应。邻近效应是指当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时，电流会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象。利用集肤效应和邻近效应可以使高频电流集中在不锈钢10/碳钢板11的相邻的表面，进而集中在不锈钢10/碳钢板11的接触面，使得电能的利用效率更高；而随着频率和磁导率愈高，电阻系数愈小，邻近效应愈显著，故采用高频脉冲电源以提高脉冲频率，上绝缘顶板6和所述上导电板7将所述不锈钢板10压紧，下绝缘底板31和所述下导电板30将所述碳钢板11压紧，这样使得电阻系数更小，所以邻近效应就越显著，高频电流在传导过程中被限定在表面更小的区域中流动，因此可以获得极高的加热速度。由图9和图10可知，电流集中于不锈钢板10和碳钢板11相互靠近的表面上，在不锈钢板10和碳钢板11相互贴合处最大，温度最高的位置在不锈钢板10和碳钢板11相互贴合处。
实施例1
其他条件不改变，调换不锈钢板10和碳钢板11的上下顺序。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，包括绝缘支架(1)、压紧支架(2)、上压紧装置、下压紧装置、上导电装置和下导电装置，所述上导电装置和所述下导电装置分别与高频脉冲电源的两输出端电连接且分别设于所述绝缘支架(1)的上部和下部，所述上导电装置和所述下导电装置用于提供复合过程中的电载荷，所述下压紧装置设于所述压紧支架(2)内的底部，所述上压紧装置设于所述压紧支架(2)内的所述下压紧装置的上方处，所述上压紧装置和所述下压紧装置可沿竖直方向相互靠近或远离用以提供复合过程中的机械载荷，所述上导电装置和所述下导电装置可在所述绝缘支架(1)上沿水平方向移动用以调节复合角度；所述绝缘支架(1)包括绝缘支架水平板(21)和两个竖直设置的绝缘支架立柱(22)，两个所述绝缘支架立柱(22)的底部固定连接于所述绝缘支架水平板(21)顶部的两端，两个所述绝缘支架立柱(22)的相互靠近的一侧对称开设有两个绝缘支架上滑槽(23)和两个绝缘支架下滑槽(24)，所述绝缘支架水平板(21)和两个竖直设置的绝缘支架立柱(22)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜；所述上导电装置包括均为水平设置的上压紧顶板(5)、上绝缘顶板(6)、上导电板(7)、上绝缘底板(8)和上压紧底板(9)，所述上压紧顶板(5)、所述上绝缘顶板(6)、所述上导电板(7)、所述上绝缘底板(8)和所述上压紧底板(9)的宽度均与两所述绝缘支架立柱(22)两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述上绝缘顶板(6)和所述上绝缘底板(8)分别抵接于所述上导电板(7)的顶部和底部，所述上压紧顶板(5)和所述上压紧底板(9)分别抵接于所述上绝缘顶板(6)的顶部和所述上绝缘底板(8)的底部，所述上压紧顶板(5)和所述上压紧底板(9)上对应的开设有多个上压紧板螺栓孔，所述上压紧顶板(5)和所述上压紧底板(9)通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述上导电板(7)的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架上滑槽(23)一一对应且匹配的两个上导电板翅片(12)，两个所述上导电板翅片(12)嵌入对应的所述绝缘支架上滑槽(23)内并可使所述上导电板(7)沿水平方向移动；所述上绝缘顶板(6)和所述上绝缘底板(8)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述上导电板(7)材料为铜；所述下导电装置包括下压紧顶板(28)、下绝缘顶板(29)、下导电板(30)、下绝缘底板(31)和下压紧底板(32)，所述下压紧顶板(28)、所述下绝缘顶板(29)、所述下导电板(30)、所述下绝缘底板(31)和所述下压紧底板(32)的宽度均与两所述绝缘支架立柱(22)两相互靠近的侧面之间的距离相匹配，所述下绝缘顶板(29)和所述下绝缘底板(31)分别抵接于所述下导电板(30)的顶部和底部，所述下压紧顶板(28)和所述下压紧底板(32)分别抵接于所述下绝缘顶板(29)的顶部和所述下绝缘底板(31)的底部，所述下压紧顶板(28)和所述下压紧底板(32)上对应的开设有多个下压紧板螺栓孔，所述下压紧顶板(28)和所述下压紧底板(32)通过螺栓螺母固定连接并相互压紧，所述下导电板(30)的两侧固定连接有与两个所述绝缘支架下滑槽(24)一一对应且匹配的两个下导电板翅片(33)，两个所述下导电板翅片(33)嵌入对应的所述绝缘支架下滑槽(24)内并使得所述下导电板(30)可沿水平方向移动；所述下绝缘顶板(29)和所述下绝缘底板(31)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜，所述下导电板(30)材料为铜。
2.根据权利要求1所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述压紧支架(2)包括压紧支架水平板(25)和四个竖直设置的压紧支架立柱(26)，所述压紧支架水平板(25)为长方形板，四个所述压紧支架立柱(26)的底部均固定连接于所述压紧支架水平板(25)的顶部的四个顶点处，每两个相邻的所述压紧支架立柱(26)之间的空间形成压紧支架滑槽(27)，所述压紧支架水平板(25)的底部固定连接有绝缘底板(34)，所述绝缘底板(34)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
3.根据权利要求2所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述上压紧装置包括上压块(3)、绝缘平衡压块(4)和上压头(14)，所述上压块(3)包括上压块方柱(18)和四个上压块滑块(13)，四个所述上压块滑块(13)分别固定连接于所述上压块方柱(18)的四个侧壁，所述上压块方柱(18)的顶部开设有半球状的上压块球形槽(19)，所述绝缘平衡压块(4)的上部为圆柱台状，所述绝缘平衡压块(4)的下部为与所述上压块球形槽(19)相匹配的半圆球状，所述绝缘平衡压块(4)的下部嵌入所述上压块球形槽(19)内，所述上压块方柱(18)嵌设于四个所述压紧支架立柱(26)所围成的空间内，四个所述上压块滑块(13)与四个所述压紧支架滑槽(27)一一对应，每个所述上压块滑块(13)嵌入对应的所述压紧支架滑槽(27)内并可沿竖直方向移动从而使得所述上压块方柱(18)可沿竖直方向移动，所述上压块方柱(18)的底部开设有半圆柱状的上压块槽(20)，所述上压头(14)为水平设置的圆柱状且与所述上压块槽(20)相匹配，所述上压头(14)嵌设于所述上压块槽(20)内；所述绝缘平衡压块(4)的材料为酚醛树脂、聚四氟乙烯或聚砜。
4.根据权利要求3所述一种电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备，其特征在于，所述下压紧装置包括下压块(15)、和下压头(16)，所述下压块(15)的底部固定连接于所述压紧支架水平板(25)的顶部，所述下压块(15)的顶部开设有半圆柱状的下压块槽(17)，所述下压头(16)为水平设置的圆柱状且与所述下压块槽(17)相匹配，所述下压头(16)嵌设于所述下压块槽(17)内，所述下压头(16)和所述上压头(14)的形状尺寸一致，所述下压头(16)和所述上压头(14)的两端对齐，且当所述下压头(16)和所述上压头(14)抵接时所述下压头(16)的顶部轮廓与所述上压头(14)的底部轮廓相切。
5.一种基于权利要求4所述的电辅助不锈钢碳钢复合加工实验设备的加工方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、将不锈钢板(10)的一端放置于所述上绝缘顶板(6)和所述上导电板(7)之间，旋紧分别穿过所述上压紧顶板(5)和上压紧底板(9)的螺栓和与其配合的螺母使得所述上绝缘顶板(6)和所述上导电板(7)将所述不锈钢板(10)压紧，将两个所述上导电板翅片(12)对应***到所述绝缘支架上滑槽(23)内，根据钢材所需的加工长度调节所述上导电板翅片(12)在所述绝缘支架上滑槽(23)内的位置；
S2、将碳钢板(11)的一端放置于所述下绝缘底板(31)和所述下导电板(30)之间，旋紧分别穿过所述下压紧顶板(28)和下压紧底板(32)的螺栓和与其配合的螺母使得所述下绝缘底板(31)和所述下导电板(30)将所述碳钢板(11)压紧，将两个所述下导电板翅片(33)对应***到所述绝缘支架下滑槽(24)内，根据钢材所需的加工长度调节所述下导电板翅片(33)在所述绝缘支架下滑槽(24)内的位置；
S3、将所述不锈钢板(10)和所述碳钢板(11)的另一端抵接并放置于所述上压头(14)和所述下压头(16)之间，并使所述不锈钢板(10)与所述上压头(14)抵接，所述碳钢板(11)与所述下压头(16)抵接，将所述钢材复合加工实验设备放置于压力机上，启动所述压力机，所述压力机压紧所述绝缘平衡压块(4)使得所述上压头(14)和所述下压头(16)将所述不锈钢板(10)和所述碳钢板(11)压紧并使所述不锈钢板(10)和所述碳钢板(11)充分接触；
S4、打开所述高频脉冲电源，由于集肤效应和邻近效应，脉冲电流集中在所述不锈钢板(10)的下表面和所述碳钢板(11)的上表面，且在所述不锈钢板(10)和所述碳钢板(11)的接触面出集中达到最大值，从而使所述不锈钢板(10)和所述碳钢板(11)的接触面温度急剧升高。
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