一種板材蠕變引伸計的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種機械式蠕變引伸計，旨在提供一種新的引伸計，可以裝夾不同厚度及不同標距的板材試樣。其技術方案的要點是，該引伸計在上下引伸計架套環夾頭的裝夾套孔內側錐面上各有兩個相對的長方體狀豁口，用于板材試樣穿過裝夾套孔；在兩個上引伸桿上各有5個引伸計標距調節螺孔，用于調節量程調節螺釘定位支架的位置調節引伸計的標距，可裝夾標距為20mm～100mm的板材試樣；設計了不同尺寸的十字凹槽板材試樣裝夾墊塊，通過更換板材試樣裝夾墊塊，可裝夾厚度為0.5mm～4mm的板材試樣；該引伸計選用DZ22或DD3、DD6材料，可用于1200℃以下的所有溫度的蠕變試驗。該引伸計可在不同型號的試驗設備上使用，通用性好。
【專利說明】 一種板材蠕變引伸計
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于金屬材料蠕變力學性能測試的變形測量裝置，屬于試驗儀器領域。
【背景技術】
[0002]金屬材料蠕變試驗是在恒定溫度恒定載荷下進行的一種高溫拉伸試驗。引伸計是金屬材料蠕變力學性能試驗測試中不可缺少的一部分。金屬材料蠕變試驗測試一般選用棒材試樣進行蠕變力學性能測試，隨著材料科學的發展，用棒材試樣進行蠕變測試已不能滿足材料設計使用需求。許多金屬材料在設計使用當中需要用到板材試樣的蠕變力學性能試驗數據。當前國內蠕變試驗測試所使用的引伸計一般都用棒材蠕變引伸計，都是一種規格的棒材試樣專用一種規格的引伸計進行蠕變變形的測量，沒有專門用于不同規格板材試樣測試的蠕變引伸計，用現有的棒材蠕變引伸計進行試驗測試已不能滿足材料設計使用需求。而且當前國內使用的棒材蠕變引伸計的使用溫度一般都在1100°c以下，滿足不了金屬高溫材料測試溫度在1100°C?1200°C的測試需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于針對板材試樣蠕變力學性能測試的需求，設計提供了一種用于金屬材料板材試樣蠕變力學性能測試的蠕變引伸計。該引伸計的設計考慮到實際試驗測試中有不同厚度和不同標距長度規格的板材試樣，通過對引伸計架結構的設計，實現了一付引伸計的多功能使用。通過設計不同規格的板材試樣裝夾墊塊，用更換板材試樣裝夾墊塊的方法，在一付引伸計上實現了厚度為0.5mm?4mm的板材試樣的螺變試驗測試；通過調整引伸計標距長度的方法，在一付引伸計上實現了標距長度為20mm?10mm板材試樣的蠕變試驗測試；為了滿足1200°C超高溫蠕變試驗測試需求，對引伸計架的選用材料進行強化，選用耐高溫性和抗氧化性能更優的高溫合金，選用定向高溫合金DZ22或單晶高溫合金DD3、DD6，可用于1200°C以下的所有蠕變試驗測試。而且該引伸計可以在不同型號的試驗設備上通用。
[0004]本發明的目的是通過以下技術措施來實現的:
[0005]該引伸計為機械式蠕變引伸計，采用接觸式測量的方式，其結構設計特征在于，該引伸計由上引伸計架，如圖2所示、下引伸計架，如圖3所示、變形測量傳感器、板材試樣裝夾墊塊及彈簧組成。上引伸計架由套環夾頭、上引伸計桿、量程調節螺釘、鎖緊螺母、量程調節螺釘定位支架、銷柱、球架、鋼珠和螺釘組成。在上引伸計架套環夾頭中間有一個呈錐狀的裝夾套孔，在裝夾套孔的內側錐面上開有兩個相對的長方體豁口，豁口寬度4.5mm ;在上引伸計架套環夾頭的外側加工兩個定位焊接上引伸桿的長方體豁口，該豁口與裝夾套孔內側錐面長方體豁口在一條線上；兩個形狀尺寸相同的上引伸桿的一端桿焊接于上引伸計架套環夾頭外側的兩個長方體豁口中，兩個上引伸桿焊接于上引伸計架套環夾頭且兩上引伸桿相互平行；在兩個上引伸桿的另一端，依次以20mm為間隔加工5個帶內螺紋的引伸計標距調節螺孔，選擇其中兩個相對的螺孔用螺釘各安裝一個量程調節螺釘定位支架，通過調節量程調節螺釘定位支架在上引伸桿上5個引伸計標距調節螺孔的不同相對位置使引伸計的標距與試樣標距匹配，滿足20mm?10mm標距板材試樣的測試；在兩個量程調節螺釘定位支架上各安裝一個量程調節螺釘，在每個量程調節螺釘上安裝有一個鎖緊螺母；在兩個量程調節螺釘定位支架上靠近上引伸桿的位置，各加工一個通孔，并在通孔中各固定一個銷柱，且兩個銷柱分別與靠近的上引伸桿垂直；在兩個上引伸桿上安裝量程調節螺釘定位支架的背面各安裝一個帶錐狀鍵槽的球架，在錐狀鍵槽中各放置一個可滾動的鋼珠。下引伸計架由套環夾頭、下引伸計桿、變形測量傳感器夾持定位支架、變形測量傳感器、球架、鋼珠和螺釘組成。下引伸計架套環夾頭的外觀形狀與上引伸計架套環夾頭相同，且下引伸計套環夾頭中間呈錐狀的裝夾套孔的形狀尺寸及裝夾套孔內側錐面上長方體狀豁口的尺寸與上引伸計架套環夾頭相同，下引伸計架套環夾頭外形尺寸比上引伸計架小，兩個下引伸桿的形狀尺寸相同，兩個下引伸桿與下引伸計架套環夾頭的定位焊接方式與上引伸計架相同；在兩個下引伸桿另一端的外側焊接兩個變形測量傳感器夾持定位支架，在兩個下引伸桿焊接變形測量傳感器夾持定位支架的背面各安裝一個帶錐狀鍵槽的球架，在錐狀鍵槽中各放置一個可滾動的鋼珠。設計了一個呈半圓臺狀的板材試樣裝夾墊塊，板材試樣裝夾墊塊外側半圓面為錐面，其錐度與套環夾頭中間裝夾套孔內側錐面的錐度一致；板材試樣裝夾墊塊外側正對半圓面的直徑端面上加工一個十字凹槽，與直徑端面垂直方向的凹槽尺寸與試樣厚度一致，為0.5?4_。裝夾試樣時,選擇與板材試樣厚度匹配的板材試樣裝夾墊塊，各用兩塊板材試樣裝夾墊塊的十字凹槽夾于板材試樣上部的凸耳上和板材試樣的下部凸耳上，上引伸計架和下引伸計架套環夾頭上的裝夾套孔分別夾于板材試樣上部凸耳和下部凸耳上的兩塊板材試樣裝夾墊塊對接成的錐狀圓臺上，并保持緊密配合；通過更換板材試樣裝夾墊塊，可裝夾厚度為0.5mm?4mm的板材試樣。
[0006]本發明具有操作簡單，裝夾快捷方便，可以進行1200°C以下各種金屬材料蠕變力學性能測試；引伸計標距可調節，可以測試標距為20mm?10mm的板材試樣；可以測試厚度為0.5mm?4_的板材試樣；可在不同型號的螺變試驗機上使用，通用性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為板材引伸計試樣裝夾結構圖及局部剖視圖
[0008]圖2為上引伸計架結構圖
[0009]圖3為下引伸計架結構圖
[0010]圖4為板材試樣裝夾墊塊
[0011]圖5為上引伸桿
[0012]圖6為量程調節螺釘定位支架
[0013]圖7為下引伸桿
[0014]圖8為球架及鋼珠
[0015]圖9為板材試樣
[0016]圖中:1上夾具，2板材試樣裝夾墊塊，3上引伸計架，4下引伸計架，5下夾具，6彈簧，7變形測量傳感器量程伸縮桿，8變形測量傳感器，9板材試樣，10上引伸桿，11量程調節螺釘，12鎖緊螺母，13量程調節螺釘定位支架，14鋼珠，15球架，16銷柱，17上引伸計架套環夾頭上裝夾套孔的長方體豁口，18上引伸計架套環夾頭，19上引伸計架套環夾頭上的裝夾套孔，20下引伸桿，21下引伸計架套環夾頭，22下引伸計架套環夾頭上裝夾套孔的長方體豁口，23變形測量傳感器夾持定位支架，24螺孔，25下引伸計架套環夾頭上的裝夾套孔，26十字凹槽，27引伸計標距調節螺孔，28上引伸桿球架固定螺孔，29量程調節螺釘升降調節螺孔，30量程調節螺釘定位支架固定螺孔，31銷柱固定孔，32下引伸桿球架固定孔，33錐狀鍵槽，34上部凸耳，35下部凸耳
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作進一步描述:
[0018]參見附圖1?9所示，該引伸計由上引伸計架3、下引伸計架4、變形測量傳感器8、板材試樣裝夾墊塊2及彈簧6組成。在試驗前，首先將兩個現狀尺寸相同的上引伸桿10定位焊接于上引伸計架套環夾頭18外側的兩個長方體豁口中，兩個量程調節螺釘定位支架13用螺釘分別固定于兩個上引伸桿外側的引伸計標距調節螺孔27，并且兩個量程調節螺釘定位支架13的位置正相對；在兩個量程調節螺釘定位支架13上各安裝一個倒置的量程調節螺釘11，并在每個量程調節螺釘11上安裝一個鎖緊螺母12 ;在兩個量程調節螺釘定位支架13上靠近上引伸桿10的位置各加工一個通孔，并在通孔中各固定一個銷柱16，且兩個銷柱16分別與靠近的上引伸桿10垂直；在兩個上引伸桿10上安裝量程調節螺釘定位支架13的背面各安裝一個帶錐狀鍵槽33的球架15，并在錐狀鍵槽33中各放置一個可滾動的鋼珠14，組成上引伸計架3。將兩個形狀尺寸相同的下引伸桿20以同樣的方式定位焊接于下引伸計架套環夾頭21外側的長方體豁口中，在兩個下引伸桿20另一端的外側分別焊接一個變形測量傳感器夾持定位支架23，兩個變形測量傳感器夾持定位支架23的位置正相對，每個變形測量傳感器夾持定位支架23上的變形測量傳感器夾持孔的中心線與所連接的下引伸桿20平行；在兩個下引伸桿20上安裝變形測量傳感器夾持定位支架23的背面各安裝一個帶錐狀鍵槽33的球架15，并在錐狀鍵槽33中各放置一個可滾動的鋼珠14，組成下引伸計架4。在裝夾試驗時，首先在變形測量傳感器夾持定位支架23上的螺孔24上旋入螺釘，用螺釘將與試驗機連接的兩支變形測量傳感器8夾持于變形測量傳感器夾持定位支架23上，變形測量傳感器8的長度方向與下引伸桿20平行；用銷釘將板材試樣9的一端固定在下夾具5上，選擇十字凹槽26尺寸與板材試樣9厚度匹配的板材試樣裝夾墊塊2，用兩塊板材試樣裝夾墊塊2的十字凹槽26夾在板材試樣9下部的兩個凸耳35上對接成錐狀圓臺，板材試樣9的上部穿過下引伸計架套環夾頭上裝夾套孔的長方體豁口 22套在板材試樣9上，將下引伸計架4移至板材試樣9下部凸耳35位置套在板材試樣9下部兩個凸耳35上的兩塊板材試樣裝夾墊塊2對接成的錐狀圓臺上，緊密配合；兩個下引伸桿20內側球架15上的滾動鋼珠14與下拉桿上兩個平行于下引伸桿20的平面接觸。用兩塊板材試樣裝夾墊塊2的十字凹槽25夾在板材試樣9上部兩個凸耳34上對接成錐狀圓臺，板材試樣9上部穿過上引伸計架套環夾頭上裝夾套孔的長方體豁口 17套在板材試樣9上，將上引伸計架3移至板材試樣9上部凸耳34位置套在板材試樣9上部凸耳34上的兩塊板材試樣裝夾墊塊2對接成的錐狀圓臺上，緊密配合；通過更換板材試樣裝夾墊塊2,可裝夾厚度為0.5mm?4_的板材試樣9。在兩個上引伸桿10上選擇兩個相對的引伸計標距調節螺孔27用螺釘各安裝一個量程調節螺釘定位支架13，通過調節量程調節螺釘定位支架13在上引伸桿10上5個引伸計標距調節螺孔27的不同相對位置使引伸計的標距與試樣標距匹配，滿足20mm?10mm標距試樣的測試；兩個量程調節螺釘11的端頭分別與兩個變形測量傳感器8的量程伸縮桿7的端頭對接，調節兩個量程調節螺釘11的升降高度使兩個變形測量傳感器8的量程伸縮桿7處于壓縮狀態，使兩個變形測量傳感器8的可測量量程調至試驗要求的變形測量范圍內，再用鎖緊螺母12鎖定量程調節螺釘11的長度，防止試驗過程中產生移動影響蠕變變形測量的準確性；上引伸計架3內側球架15上的滾動鋼珠14分別與靠近的下引伸桿20接觸，球架15及鋼珠14使上引伸桿10與下引伸桿20間隔開并相互平行，鋼珠14減小了上引伸桿10與下引伸桿20之間的接觸面積，降低試驗過程中試樣變形時上引伸計架3與下引伸計架4相對位移的摩擦阻力；用兩個彈簧6將量程調節螺釘定位支架13上銷柱16的兩端連接起來，使上引伸桿10與下引伸桿20及下引伸桿20與下拉桿之間緊密接觸，防止試驗過程中引伸計偏離試驗機拉桿拉力中心，最后用銷釘將板材試樣9上部固定于上夾具I。
【權利要求】
1.一種板材蠕變引伸計，其結構特征是，它由上引伸計架、下引伸計架、變形測量傳感器、板材試樣裝夾墊塊及彈簧組成。
2.根據權利要求1所述的上引伸計架，其特征在于，上引伸計架由套環夾頭、上引伸桿、量程調節螺釘定位支架、量程調節螺釘、鎖緊螺母、銷柱、球架、鋼珠和螺釘組成。在上引伸計架套環夾頭中間有一個錐狀的裝夾套孔，在裝夾套孔內側錐面上有兩個相對的長方體狀豁口，豁口寬度4.5mm，用于板材試樣穿過裝夾套孔；兩個上引伸桿的一端定位焊接于上引伸計架套環夾頭外側的兩個長方體豁口中，在兩個上引伸桿的另一端，依次以20mm為間隔加工5個帶內螺紋的螺孔，任選兩個上引伸桿上5個引伸計標距調節螺孔中相對的兩個螺孔，用螺釘將安裝量程調節螺釘定位支架固定在兩個上引伸桿上，通過調節量程調節螺釘定位支架在兩個上引伸桿上5個引伸計標距調節螺孔的不同相對位置來調節引伸計的標距，使引伸計的標距與試樣標距匹配，滿足20mm?10mm標距板材試樣的測試；在兩個量程調節螺釘定位支架上靠近上引伸桿的位置，各固定一個與靠近的上引伸桿垂直的銷柱，用兩個彈簧將兩個量程調節螺釘定位支架上銷柱的兩端連接起來，防止試驗過程中引伸計偏離試驗機拉桿拉力中心；在兩個上引伸桿上安裝量程調節螺釘定位支架的背面各安裝一個帶錐狀鍵槽的球架，在錐狀鍵槽中各放置一個可滾動的鋼珠，球架及鋼珠使上引伸桿與下引伸桿間隔開并相互平行，鋼珠減小了上引伸桿與下引伸桿之間的接觸面積，降低試驗過程中試樣變形時上引伸計架與下引伸計架相對位移的摩擦阻力；兩個上引伸桿的形狀尺寸相同；兩個量程調節螺釘定位支架的形狀尺寸相同；兩個量程調節螺釘的形狀尺寸相同。
3.根據權利要求1所述的下引伸計架由套環夾頭、下引伸桿、變形測量傳感器夾持定位支架、變形測量傳感器、球架、鋼珠和螺釘組成。在下引伸計架套環夾頭中間有一個錐狀的裝夾套孔，在裝夾套孔內側錐面上有兩個相對的長方體狀豁口，豁口寬度4.5mm,用于板材試樣穿過裝夾套孔；兩個下引伸桿的一端定位焊接于下引伸計架套環夾頭外側的兩個長方體豁口中，在兩個下引伸桿的另一端焊接兩個變形測量傳感器夾持定位支架，變形測量傳感器夾持定位支架上變形測量傳感器夾持孔的中心線與所連接的下引伸桿平行；在兩個變形測量傳感器夾持定位支架的背面各安裝一個帶錐體鍵槽的球架，在錐體鍵槽中各放置一個可滾動的鋼珠。兩個上引伸桿的形狀尺寸相同；兩個變形測量傳感器夾持定位支架的形狀尺寸相同。
4.根據權利要求1所述的板材試樣裝夾墊塊，其特征在于，設計了一個呈半圓臺狀的板材試樣裝夾墊塊，板材試樣裝夾墊塊外側半圓面為錐面，其錐度與上下引伸計架套環夾頭中間裝夾套孔內側的錐面的錐度一致，板材試樣裝夾墊塊外側正對半圓面的直徑端面上加工一個十字凹槽，與直徑端面垂直方向的凹槽尺寸與試樣厚度一致，為0.5mm?4mm。裝夾試樣時，分別用兩塊板材試樣裝夾墊塊的十字凹槽夾于板材試樣上部和下部的凸耳上對接成錐狀圓臺，套環夾頭中間的裝夾套孔夾于兩塊板材試樣裝夾墊塊對接成錐狀圓臺上，并保持緊密配合。通過更換板材試樣裝夾墊塊，可裝夾厚度為0.5mm?4_的板材試樣。
5.根據權利要求1所述的上引伸計架、下引伸計架，其特征在于，上引伸計架和下引伸計架的材料選用定向高溫合金DZ22或單晶高溫合金DD3、DD6。
6.根據權利要求2或3所述的上引伸計架、下引伸計架，其特征在于，上引伸計架套環夾頭的外觀形狀與下引伸計架套環夾頭相同，下引伸計架套環夾頭外形尺寸比上引伸計架小；上引伸計架套環夾頭中間的裝夾套孔形狀尺寸與下引伸計架套環夾頭中間的裝夾套孔相同；上引伸桿上安裝的球架及鋼珠形狀尺寸與下引伸桿上安裝的球架及鋼珠形狀尺寸相同；兩個上引伸桿與上引伸計架套環夾頭的定位焊接方式與下引伸計架相同；兩個下引伸桿的形狀尺寸相同。
7.根據權利要求2或3所述量程調節螺釘和變形測量傳感器，其特征在于，量程調節螺釘和變形測量傳感器的中心在一條線上。
8.根據權利要求2或3所述上引伸計架套環夾頭上的裝夾套孔的中心線與下引伸計架套環夾頭上的裝夾套孔的中心線及試樣的中心線在一條線上。
【文檔編號】G01B21/32GK104374361SQ201310346788
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】吳安民, 鐘漢萍, 張燕明, 黃京紅, 于慧臣 申請人:中航試金石檢測科技有限公司