一種高速拉伸試樣標距的刻劃方法
【專利摘要】本發明公開一種高速拉伸試樣標距的刻劃方法，包括刻劃裝置，包括與試樣兩端接觸且整體呈U型的縱向限位鎖緊機構、重疊放置于試樣上的相應模板、位于試樣兩側的橫向限位鎖緊機構。本發明高速拉伸試樣標距的刻劃方法，高效率、低成本地實現板材高速拉伸試樣標距刻劃；保證各試樣的刻劃位置、標距平行度等的完全一致，從而減小甚至可以完全消除因無法對試樣進行限位鎖緊而導致的標距精度誤差；實現不同規格試樣標距的同時批量刻劃。
【專利說明】一種高速拉伸試樣標距的刻劃方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高速拉伸技術，尤其涉及一種高速拉伸板材試樣標距的刻劃方法。
【背景技術】
[0002]在汽車、航空航天等領域的新產品研發過程中，需要獲得準確的強度、延伸率等高速拉伸性能數據，以提高CAE仿真分析精度并縮短新產品研發周期。目前主要采用液壓伺服高速拉伸試驗機獲得這些數據。試驗前將試樣一端用靜態夾具固定，另一端保持自由，待作動缸連同動態夾具一起加速到設定速度時，再將試樣另一端夾住并加載，然后拉斷試樣。這一工作原理決定了高速拉伸試樣必須設計成不同于靜態拉伸對稱試樣的一端短、另一端長的非對稱結構。而且，為實現較高的應變速率，高速拉伸試樣標距要比靜態拉伸試樣標距小得多，通常選用25_甚至更小。按照GB/T228《金屬材料室溫拉伸試驗方法》的規定，靜態拉伸試樣的標距精度應小于±0.05mm。雖未見相關標準規定，為最大限度地提高仿真分析精度，高速拉伸試樣的標距精度肯定要比靜態的高。
[0003]由延伸率的定義可知，試樣的標距精度主要受試樣標距刻劃技術的影響。目前只有靜態拉伸試樣標距刻劃裝置和方法的報道，未見高速拉伸試樣標距刻劃相關報道。目前采用靜態拉伸試樣標距刻劃方法進行高速拉伸試樣標距的刻劃。特別值得一提的是，高速拉伸試樣目前沒有統一的規格，這就給標距刻劃工作帶來了很大的麻煩。
[0004]而在靜態拉伸板材試樣標距刻劃的主要方法中，人工打標法效率低，手工測量誤差大，導致各試樣的標距質量不一。游標卡尺直接刻劃法得到的標距位置具有較大的隨意性，不能保證標記線完全垂直于試樣軸線。生產中廣泛采用的電動打點機及眾多專利報道的改進型打點裝置等機器打標法，對于對稱結構的靜態試樣，能在試樣平行長度內打出沿試樣橫軸即平行長度橫向中心線對稱分布的等間距點；而對于非對稱結構的高速試樣，雖然能打出等間距點，但因打標機上沒有對試樣進行橫向限位鎖緊和縱向限位鎖緊的機構而無法實現標距點在平行長度橫向中心線兩側的對稱分布，勢必帶來較大的測量誤差。而且機器打標法受機械加工水平及操作因素影響較大，導致標距精度較低。
[0005]專利號CN201800034U《板材試樣標距刻劃器》雖因結構簡單而減少機加工及人為誤差，但因未將刻劃器和試樣限定在一起，刻劃器容易因刻劃時的受力而跑偏，造成劃線位置和同軸度誤差，另外，標記孔為容納刻劃筆必須留有一定寬度，造成刻劃筆的運動軌跡不固定，容易帶來標距尺寸誤差，因此也不適于高速拉伸試樣標距的刻劃。
【發明內容】
[0006]為克服上述現有技術的缺點，提供一種可進行橫向限位鎖緊和縱向限位鎖緊、且可實現多規格高速拉伸板材試樣標距的同時批量刻劃的方法。
[0007]—種高速拉伸試樣標距的刻劃方法，其特征在于:包括刻劃裝置，包括與試樣兩端接觸且整體呈U型的縱向限位鎖緊機構、重疊放置于試樣上的相應模板、位于試樣兩側的橫向限位鎖緊機構；縱向限位鎖緊機構包括L型框體和位于L型框體長臂頂端且通過緊固螺栓連接的擋板；橫向限位鎖緊機構包括位于試樣之間且帶有限位條的限位桿、鎖緊外側限位桿的螺栓桿；鎖緊后的限位條與試樣的過渡段和平行段相咬合，相鄰兩試樣之間的限位條沿桿的方向呈非對稱結構；模板由兩塊組成，形狀相當于在試樣中部對稱地去除一個長度等于標距寬度、寬度等于標距長度的矩形而余下的兩部分；
[0008]具體步驟為:
[0009]I)將試樣平鋪于操作臺上，然后將與試樣相適應的模板縱向疊放于相應試樣上，并使模板的外側輪廓與相應試樣的外側輪廓保持一致；
[0010]2)將橫向限位鎖緊機構的限位桿沿平行于試樣長度方向，并確保限位條的外側輪廓與相應試樣的外側輪廓保持一致；然后將螺栓桿橫貫于試樣、模板和限位桿上，并分別位于試樣的動態夾持段和靜態夾持段；
[0011 ] 3)將L型框體置于試樣、模板和限位桿的某一側，使L型框體的長臂方向與試樣縱向平行，松開緊固螺栓至L型框體和擋板之間形成一定間隙，然后將L型框體和擋板相對試樣橫移，直至試樣、模板及限位桿全部進入縱向限位鎖緊機構；
[0012]4)調整并擰緊螺栓桿直至螺栓桿完全接觸外側的限位桿；
[0013]5)將緊固螺栓擰緊直至L型框體和擋板的內側完全接觸試樣和限位桿的兩端；
[0014]6)交替擰緊螺栓桿和緊固螺栓，使模板的兩部分和試樣完全被限位條卡住，且模板與試樣分別重合；
[0015]7 )用與模板相配套的標記工具，沿模板兩個組成部分的橫截面與每個試樣表面重合部位劃出兩條線，即完成多規格試樣標距的同時刻劃；
[0016]8)松開螺栓桿和緊固螺栓，并取出模板和刻劃好標距的試樣。
[0017]本發明高速拉伸試樣標距的刻劃方法，高效率、低成本地實現板材高速拉伸試樣標距刻劃；保證各試樣的刻劃位置、標距平行度等的完全一致，從而減小甚至可以完全消除因無法對試樣進行限位鎖緊而導致的標距精度誤差；實現不同規格試樣標距的同時批量刻劃。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為試樣刻劃裝置示意圖；
[0019]圖2為高速拉伸試樣示意圖；
[0020]其中，1、試樣一 ；2、試樣二 ；3、縱向限位鎖緊機構；4、模板一 ；5、模板二 ；6、橫向限位鎖緊機構；7、L型框體；8、緊固螺栓；9、擋板；10、限位條；11、限位桿；12、螺栓桿；13、過渡段；14、平行段；15、動態夾持段；16、靜態夾持段。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0022]見圖1:多規格高速拉伸試樣一 I和試樣二 2的長度相等，均為550mm,但具有不同的厚度、寬度、夾持長度、標距長度、標距寬度和圓弧過渡半徑。試樣一 I的厚度3mm，寬度30mm,靜態夾持段16長度100mm,標距長度25mm,標距寬度1mm,圓弧過渡半徑20mm。試樣二 2的厚度0.7mm,寬度25mm，靜態夾持段16長度130臟，標距長度20mm，標距寬度20mm，圓弧過渡半徑10mm。高速拉伸試樣1、2的標距刻劃裝置，包括與試樣一 I和試樣二 2兩端均接觸且整體呈U型的縱向限位鎖緊機構3、重疊放置于試樣一 I上的模板一 4、重疊放置于試樣二 2上的模板二 5、位于試樣1、2和模板4、5兩側的橫向限位鎖緊機構6。
[0023]縱向限位鎖緊機構3包括L型框體7和位于L型框體7長臂頂端的通過緊固螺栓8連接的擋板9，L型框體7和擋板9均由厚度1mm的鋼板經激光加工而成。
[0024]橫向限位鎖緊機構6包括位于試樣1、2和模板4、5兩側的帶有限位條10的三根限位桿11和鎖緊外側兩根限位桿11的螺栓桿12。鎖緊后的限位條10分別與試樣一 1、模板一 4和試樣二 2、模板二 5相咬合。
[0025]三根限位桿11的長度均為550mm,寬度和厚度均為4mm。位于試樣一 1、和試樣二之間的限位條10沿限位桿11呈非對稱結構，與試樣一 I相鄰部分的平行長度30mm，圓弧過渡半徑20mm,而與試樣二 2相鄰部分的平行長度25mm,圓弧過渡半徑10mm。限位桿11和限位條10均由高強鋼板經激光加工而成。
[0026]螺栓桿12的兩端具有對稱分布螺紋而中間無螺紋，螺母內側的圓形擋片上設有一水平缺口。
[0027]模板一 4由兩塊厚度1.5mm、抗拉強度1200MPa的高強鋼板經激光加工而成。模板一 4被橫向限位鎖緊機構6夾緊時的形狀相當于在試樣一I中部對稱地去除一個長度10mm、寬度25mm的矩形而余下的形狀。
[0028]模板二 5由兩塊厚度3.8_、抗拉強度1200MPa的高強鋼板經激光加工而成。模板二 5被橫向限位鎖緊機構6夾緊時的分布形狀相當于在試樣二 2中部對稱地去除一個長度20mm、寬度20mm的矩形而余下的兩部分形狀。
[0029]多規格高速拉伸試樣一 I和試樣二 2同時批量刻劃的步驟如下:
[0030]I)將試樣一 I和試樣二 2平鋪于操作臺上,然后將與試樣一 I和試樣二 2相適應的模板一 4和與試樣二 2相適應的模板二 5分別縱向疊放于試樣一I和試樣二 2上且盡量使模板一 4和模板二 5的外側輪廓分別與試樣一I和試樣二 2的外側輪廓一致；
[0031]2)將三根限位桿11沿平行于試樣1、2長度方向分別平放于試樣一 1、模板一 4和試樣二 2、模板二 5之間，同時確保限位條10的外側輪廓與相應試樣1、2的外側輪廓一致。然后將三根螺栓桿12橫貫于試樣1、2、模板4、5和限位桿11上，并使其中兩根螺栓桿12位于試樣1、2的動態夾持段15, —根螺栓桿12位于試樣1、2的靜態夾持段16,并調整螺母和圓形擋片的位置，使試樣1、2、模板4、5和限位桿11完全置于各圓形擋片之間；
[0032]3)將L型框體7置于試樣1、2、模板4、5和限位桿11的某一側,使L型框體7的長臂方向與試樣1、2的縱向平行。松開緊固螺栓8至L型框體7和擋板9之間形成2mm間隙，然后將L型框體7和擋板9相對試樣1、2橫移，直至試樣1、2、模板4、5及限位桿11完全進入縱向限位鎖緊機構3 ；
[0033]4)調整三根螺栓桿12上的圓形擋片，使圓形擋片的平缺口靠下并與操作臺相切。然后依次均勻旋動兩側的螺母，直至全部圓形擋片完全接觸外側的限位桿11;
[0034]5)將緊固螺栓8擰緊直至L型框體7和擋板9的內側完全接觸到試樣1、2和三根限位桿11的兩端；
[0035]6)交替抒緊三根螺栓桿12和緊固螺栓8,使模板一 4和模板二 5的各自組成部分和相應的試樣一 I和試樣二 2完全被限位條10卡住,且模板4與試樣I完全重合、模板5與試樣2完全重合。
[0036]7)用與模板4和模板5相配套的刻劃筆，例如細記號筆、刻刀或其他可清晰做出永久細線標記的工具，沿模板4和模板5各自兩個組成部分橫截面處的試樣I和試樣2表面，劃出兩條線，即完成多規格試樣一I和試樣二 2標距的同時刻劃。
[0037]8)松開螺栓桿12和緊固螺栓8,并取出模板一 4、模板二 5和刻劃好標距的試樣一I和試樣二 2。
[0038]9)通過延長L型框體7短臂段和擋板9的長度，并繼續平行放入更多具有不同規格的試樣1、2和相應模板4、5，且在試樣1、2和相應模板4、5之間穿插布置更多相應規格的限位桿11和限位條10，重復I) -8)，即完成多規格試樣1、2標距的批量刻劃。
[0039]該方法也適用于多規格靜態拉伸板材試樣的標距刻劃。
【權利要求】
1.一種高速拉伸試樣標距的刻劃方法，其特征在于:包括刻劃裝置，包括與試樣兩端接觸且整體呈U型的縱向限位鎖緊機構、重疊放置于試樣上的相應模板、位于試樣兩側的橫向限位鎖緊機構；縱向限位鎖緊機構包括L型框體和位于L型框體長臂頂端且通過緊固螺栓連接的擋板；橫向限位鎖緊機構包括位于試樣之間且帶有限位條的限位桿、鎖緊外側限位桿的螺栓桿；鎖緊后的限位條與試樣的過渡段和平行段相咬合，相鄰兩試樣之間的限位條沿桿的方向呈非對稱結構；模板由兩塊組成，形狀相當于在試樣中部對稱地去除一個長度等于標距寬度、寬度等于標距長度的矩形而余下的兩部分； 具體步驟為: 1)將試樣平鋪于操作臺上，然后將與試樣相適應的模板縱向疊放于相應試樣上，并使模板的外側輪廓與相應試樣的外側輪廓保持一致； 2)將橫向限位鎖緊機構的限位桿沿平行于試樣長度方向，并確保限位條的外側輪廓與相應試樣的外側輪廓保持一致；然后將螺栓桿橫貫于試樣、模板和限位桿上，并分別位于試樣的動態夾持段和靜態夾持段； 3)將L型框體置于試樣、模板和限位桿的某一側，使L型框體的長臂方向與試樣縱向平行，松開緊固螺栓至L型框體和擋板之間形成一定間隙，然后將L型框體和擋板相對試樣橫移，直至試樣、模板及限位桿全部進入縱向限位鎖緊機構； 4)調整并擰緊螺栓桿直至螺栓桿完全接觸外側的限位桿； 5)將緊固螺栓擰緊直至L型框體和擋板的內側完全接觸試樣和限位桿的兩端； 6)交替擰緊螺栓桿和緊固螺栓，使模板的兩部分和試樣完全被限位條卡住，且模板與試樣分別重合； 7)用與模板相配套的標記工具，沿模板兩個組成部分的橫截面與每個試樣表面重合部位劃出兩條線，即完成多規格試樣標距的同時刻劃； 8)松開螺栓桿和緊固螺栓，并取出模板和刻劃好標距的試樣。
【文檔編號】B25H7/04GK104416560SQ201310398302
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】陸曉鋒, 劉仁東, 時曉光, 郭金宇, 王旭, 王科強, 呂冬, 魏世同, 徐榮杰 申請人:鞍鋼股份有限公司