專利名稱：小沖桿蠕變測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料微試樣力學性能測試技術，特別是一種小沖桿蠕變測 試裝置。
背景技術：
電力、核電及石油化工行業中存在著大量服役的壓力容器和管道， 如何評價和預測這些設備的當前性能和剩余壽命一直是研究的熱點課 題。傳統的無損檢測方法和常規取樣試驗方法一直是這方面主要試驗研 究方法，可是因為兩者都有各自的局限性一一前者簡單、無損，但測得 的信息不完整，只能檢測結構的缺陷，無法獲得材料性能的變化；后者 準確可靠，能夠測試材料性能與組織的變化，但卻有破壞性。另外在某 些材料性能研究中，有時因為可取試樣的體積太小，因而無法滿足常規 材料性能試驗對試樣尺寸的要求。比如在中子輻射后的材料損傷研究中， 因為核反應堆僅能提供有限的空間，同時粒子加速器產生的損傷區域也 很窄，這樣試樣的尺寸受到了嚴格的限制。除此之外，如在焊接接頭熱 影響區性能變化規律研究中，因為該區域范圍很小，用常規方法來獲得 材料的力學性能顯然不可能，因此必須找到新的微型試樣試驗法(Small Specimen Test簡稱SST)， 一方面要盡可能采用無損或半無損檢驗的方 法，另一方面又必須最大限度地得到材料的性能，以適應微型試樣進行 性能試驗。小沖桿試驗技術正是在這一背景下孕育而生，于八十年代初 期逐漸發展起來的一種既具有"無損取樣"性又具有準確可靠性的新型 試驗方法。
利用小沖桿試驗技術進行材料蠕變性能的測試是一項新的工作內容，
必須有相應的測試設備和測試方法。
發明內容
本發明為克服上述已有技術點缺點，目的是提供一種小沖桿蠕變測試 裝置，該裝置能夠利用很小的微試樣近似無損的測試材料的蠕變性能。 為實現上述發明目的，本發明的技術方案是
一種小沖桿蠕變測試裝置，其特點是裝置分為主體裝置、溫度控制 器和氣體保護系統三個部分，所述的溫度控制器設置在電爐上，所述的 主體裝置通過電爐依次與溫度控制器、電源相連，所述的氣體保護系統 的氣瓶通過流量計與所述的主體裝置相連。
所說的主體裝置包括上模、下模和加載機構；該加載機構包括砝碼、 加載托盤和沖桿，所述的加載托盤為上面的圓盤和下面的棒狀圓柱的組 合件，該棒狀圓柱和所述的沖桿相連，通過沖桿將載荷傳遞到小沖桿蠕 變試樣上；所述的上模通過中心圓孔與所述加載托盤的棒狀圓柱形成間 隙配合，以保證對中；所述的下模承載所有主體部分，并通過緊固螺母 將其固定。
所述的沖桿是剛玉材料制造。 所述的電源提供220V電壓。 所述的氣瓶是氬氣氣瓶。
所述的試樣是規格為小10X0. 5mm、厚度誤差為士O. 02腿的小試樣。
所述的加載機構使用的壓桿分為三段制造，第一段為所述加載托盤中 的棒狀圓柱選用鋼材制造，第二、三段的沖桿為剛玉材料制造，第二段 直徑大于第三段直徑。 所述的第三段直徑2.4mm，頭部是球形，直接和試樣接觸。
與現有技術相比，本發明的有益效果是-
(1) 傳統蠕變試驗加載為單向拉伸式，而本設備加載方式比較復雜， 類似沖壓式加載，但這種加載方式處于復雜的雙向拉伸狀態。加載機構 包括砝碼、加載托盤和沖桿。加載時，將砝碼放在加載托盤上，其重量 通過托盤傳遞到沖桿再傳遞到試樣上。小沖桿試樣被固定在上下兩壓模 之間，不能自由移動，屬于固支邊界，在厚度方向和徑向上都受到拉伸。
(2) 常規蠕變試驗為大尺寸試樣，這樣可以降低材料缺陷對實驗的 敏感性。而本設備測試在役設備的材料，需要取很小的試樣，這樣不至 于對設備造成破壞。所要求的試樣為小的圓形薄片狀(10mmX0.5mm)。
(3) 測試高溫蠕變試樣本身產生變形，而沖桿材料也可能產生變形， 對試樣蠕變特性測量不準確，為此選擇剛玉材料制造沖桿。
圖1是本發明小沖桿蠕變測試裝置的結構示意圖。 圖2是本發明中加載機構的結構示意圖。 圖3是本發明中沖桿的三段制造的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明，但不應以此限制本
發明的保護范圍。
請參見圖1。圖1是本發明小沖桿蠕變測試裝置的結構示意圖。如
圖所示該裝置分為主體裝置1、溫度控制器2和氣體保護系統三個部分, 所述的溫度控制器2設置在電爐3上，控制和保持電爐3的溫度。所述
的主體裝置1通過電爐3依次與溫度控制器2、電源4相連，所述的氣 體保護系統的氣瓶5通過流量計10與所述的主體裝置1相連。試驗時， 為防止試樣發生氧化，通氬氣保護。電源為220V電壓。
請參見圖2，圖2是本發明中加載機構的結構示意圖。所述的主體 裝置1包括上模6、下模"7和加載機構；該加載機構包括砝碼、加載托 盤8和沖桿9。上下模用于夾持小沖桿蠕變試樣，形成固支邊界條件。 所述的加載托盤8為上面的圓盤和下面的棒狀圓柱的組合件，上面圓盤 用于承載砝碼，該棒狀圓柱和所述的沖桿9相連，通過沖桿9將載荷傳 遞到小沖桿蠕變試樣12上;所述的上模6通過中心圓孔與所述加載托盤 8的棒狀圓柱形成間隙配合，以保證對中；所述的下模7承載所有主體 部分，并通過緊固螺栓ll將其固定。試驗時，從圖中中心線所示位置向 上通氬氣保護。
相當于傳統標準蠕變試驗裝置的控溫及加熱系統是由上海實驗電爐 廠生產的SG2系列坩堝電阻爐。該電爐配有SKW溫度控制器和鎳鉻一 鎳硅熱電偶，能對爐膛溫度進行測量、指示和自動控制。電爐能加熱的 最高溫度為160(TC，控溫精度能達到《3'C的水平。
請參見圖3。圖3是本發明中沖桿的三段制造的示意圖。測試高溫 蠕變試樣本身產生變形，而沖桿材料也可能產生變形，對試樣蠕變特性 測量不準確，為此選擇剛玉材料制造沖桿。因為剛玉非常脆，為避免使 用中壓桿斷裂，加載機構使用的壓桿分為三段制造，第一段為加載托盤 中棒狀圓柱(鋼材)，第二、三段為剛玉材料制造，第二段直徑稍大，第 三段直徑較小，這樣不至于剛玉材料使用中出現斷裂。第三段直徑2. 4mm, 頭部做成球形小鋼珠13，直接和試樣接觸。
本試驗機所用試樣的規格為小10X0.5mm。厚度誤差為士0.02mm。
本發明小沖桿蠕變測試裝置能夠利用很小的微試樣近似無損的測試
材料的蠕變性能。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施 范圍。即凡依本發明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為 本發明的技術范疇。
權利要求
1、一種小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于該裝置分為主體裝置(1)、溫度控制器(2)和氣體保護系統三個部分，所述的溫度控制器(2)設置在電爐(3)上，所述的主體裝置(1)通過電爐(3)依次與溫度控制器(2)、電源(4)相連，所述的氣體保護系統的氣瓶(5)通過流量計(10)與所述的主體裝置(1)相連；所述的主體裝置(1)包括上模(6)、下模(7)和加載機構；該加載機構包括砝碼、加載托盤(8)和沖桿(9)，所述的加載托盤(8)為上面的圓盤和下面的棒狀圓柱的組合件，該棒狀圓柱和所述的沖桿(9)相連，通過沖桿(9)將載荷傳遞到小沖桿蠕變試樣(12)上；所述的上模(6)通過中心圓孔與所述加載托盤(8)的棒狀圓柱形成間隙配合，以保證對中；所述的下模(7)承載所有主體部分，并通過緊固螺母(11)將其固定。
2、 根據權利要求1所述的小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于所述的沖桿 (9)是剛玉材料制造。
3、 根據權利要求1所述的小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于所述的電源(4) 提供220V電壓。
4、 根據權利要求1所述的小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于所述的氣瓶(5) 是氬氣氣瓶。
5、 根據權利要求1所述的小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于所述的試樣 (1)是規格為小IOXO. 5腿、厚度誤差為土O. 02mm的小試樣。
6、 根據權利要求1所述的小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于所述的加載機構使用的壓桿分為三段制造，第一段為所述加載托盤(8)中的棒狀圓 柱選用鋼材制造，第二、三段的沖桿(9)為剛玉材料制造，第二段直徑 大于第三段直徑。
7、根據權利要求6所述的小沖桿蠕變測試裝置，其特征在于所述的第三 段直徑2.4mm，頭部是球形，直接和試樣接觸。
全文摘要
本發明涉及微試樣力學性能測試裝置--小沖桿蠕變測試裝置。本發明小沖桿蠕變測試裝置分為主體裝置、溫度控制器和氣體保護系統，該溫度控制器設置在電爐上，主體裝置通過電爐依次與溫度控制器、電源相連，氣體保護系統的氣瓶通過流量計與所述的主體裝置相連。主體裝置包括上模、下模和加載機構；該加載機構包括砝碼、加載托盤和沖桿，加載托盤為上面的圓盤和下面的棒狀圓柱的組合件，該棒狀圓柱和所述的沖桿相連，通過沖桿將載荷傳遞到小沖桿蠕變試樣上；上模通過中心圓孔與所述加載托盤的棒狀圓柱形成間隙配合，以保證對中；下模承載所有主體部分，并通過緊固螺母將其固定。本發明裝置能夠利用很小的微試樣近似無損的測試材料的蠕變性能。
文檔編號G01N3/28GK101187612SQ200710170828
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月23日 優先權日2007年11月23日
發明者關凱書, 王志文 申請人:華東理工大學