一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置，屬于材料物理性能測試的試樣預加工制備技術領域，尤其涉及非金屬材料斷裂韌度試驗，試樣的裂紋采用機械方法預制孔邊角裂紋的。
【背景技術】
[0002]材料的斷裂韌度是表征材料抵抗裂紋擴展能力、衡量材料韌性的指標。非金屬材料較金屬材料相比對于疲勞載荷及裂紋更為敏感，因此，斷裂韌度是非金屬材料在選材使用和材料質量控制中的重要指標之一。金屬材料的裂紋預制通常采用在裂紋源上機械加工或熱處理的方式，而非金屬材料強度較低且對溫度敏感，在初始裂紋長度限定的情況下，無法采用金屬材料裂紋預制的方式制備。部分非金屬材料試樣采用在試樣的一邊先加工缺口，再通過施加彎矩或疲勞載荷的方法預制裂紋，而這種施加彎矩的方法僅適用于試樣單邊裂紋的制備，對于試樣中心孔兩側的缺口預制裂紋是無法實現的。另外，采用疲勞試驗機預制裂紋，通過周期性加載使裂紋擴展，雖然能夠適用于各種試樣類型，但制備周期長，且裂紋的長度不易控制。
【發明內容】
[0003]本發明正是針對上述現有裝置中存在的不足而設計提供了一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置，其目的是能夠針對非金屬材料的斷裂韌度試驗，進行限定長度的裂紋預制，確保裂紋的擴展可控制。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0005]該種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置，其特征在于:該裝置包括一個底座(1)，在底座(I)的后部是一個帶有螺紋孔的凸臺(6)，調節螺桿(2)穿過螺紋孔，調節螺桿(2)的后端安裝有旋轉手柄(7)，調節螺桿(2)的前端與U型刀架(3)的底端固定連接，U型刀架(3)的側板(8)嵌裝在底座(I)的橫槽(9)中，U型刀架(3)可沿橫槽(9)前后移動，在U型刀架(3)呈開口狀的前端的兩側板(8)之間貫穿安裝用于預制裂紋的刀片(4)，刀片(4)的刃口方向與試樣(5)的拉伸方向垂直并與U型刀架(3)的移動方向一致，在底座⑴的前部設置有用于限制試樣(5)的安裝和移動的擋板(10)，試樣(5)安裝在U型刀架⑶的兩側板⑶之間，刀片⑷穿過試樣(5)中間的預制孔(11)。
[0006]本發明的有益效果是:該裝置能夠快速便捷的對非金屬材料斷裂韌度試驗進行裂紋預制，確保裂紋擴展方向與試樣的拉伸方向垂直；利用手工旋轉調節螺桿的方式對刀片位置進行控制，能夠有效控制預制裂紋的長度，降低預制試樣的不合格品率；該裝置的使用能大大減少試樣裂紋預制的時間，提高測試速率。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的預制裂紋裝置的立體示意圖
[0008]圖2為本發明的預制裂紋試樣的示意圖
[0009]圖3為本發明的實施例立體示意圖
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖和實施例對本發明技術方案作進一步地詳述:
[0011]如附圖1?2所示，該種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置，其特征在于:該裝置包括一個底座1，在底座I的后部是一個帶有螺紋孔的凸臺6，調節螺桿2穿過螺紋孔，調節螺桿2的后端安裝有旋轉手柄7，調節螺桿2的前端與U型刀架3的底端固定連接，U型刀架3的側板8嵌裝在底座I的橫槽9中，U型刀架3可沿橫槽9前后移動，在U型刀架3呈開口狀的前端的兩側板8之間貫穿安裝用于預制裂紋的刀片4，刀片4的刃口方向與試樣5的拉伸方向垂直并與U型刀架3的移動方向一致，在底座I的前部設置有用于限制試樣5移動的擋板10，試樣5安裝在U型刀架3的兩側板8之間，刀片4穿過試樣5中間的預制孔11。
[0012]如圖3所示，本發明裝置的使用過程如下:
[0013]將長方形的試樣5平放在底座I上，試樣5的長度方向與底座I前部設置的擋板10相抵觸，確保試樣在預制裂紋過程中不發生偏移，且裂紋擴展方向與預制孔11的缺口延伸方向一致。試樣5的厚度應小于U型刀架3的兩側板8之間的距離，以便U型刀架3的兩側板8位于試樣5的上下兩面之上，不與試樣5的表面接觸。
[0014]將U型刀架3的刀片4的插槽位置與試樣5的預制孔11位置上、下對應，選擇合適的刀片貫穿插入插槽和試樣5的預制孔11，且刀片4固定在U型刀架3的插槽中。
[0015]將通過手柄7旋轉調節螺桿2推動U型刀架3移動，使刀片4的刃口沿試樣5預制孔11的缺口位置推進，在試樣5的預制孔11的前端產生裂紋。隨著推進的不斷深入，裂紋擴展，當裂紋長度達到要求時停止旋轉調節螺桿2。
[0016]試樣的兩個預制孔缺口都制備好裂紋后，便可裝夾入萬能試驗機進行斷裂韌度測試。
[0017]本發明所述預制裂紋裝置采用硬質金屬材料制做，且裝置表面應進行防腐蝕處理。刀片4的材質應為硬質合金，可依據不同預制裂紋的要求和基材加工，實現替換的靈活取用。
【主權項】
1.一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置，其特征在于:該裝置包括一個底座(1)，在底座(I)的后部是一個帶有螺紋孔的凸臺(6)，調節螺桿(2)穿過螺紋孔，調節螺桿(2)的后端安裝有旋轉手柄(7)，調節螺桿(2)的前端與U型刀架(3)的底端固定連接，U型刀架(3)的側板(8)嵌裝在底座(I)的橫槽(9)中，U型刀架(3)可沿橫槽(9)前后移動，在U型刀架(3)呈開口狀的前端的兩側板(8)之間貫穿安裝用于預制裂紋的刀片(4)，刀片(4)的刃口方向與試樣(5)的拉伸方向垂直并與U型刀架(3)的移動方向一致，在底座(I)的前部設置有用于限制試樣(5)移動的擋板(10)，試樣(5)安裝在U型刀架(3)的兩側板(8)之間，刀片⑷穿過試樣(5)中間的預制孔(11)。
【專利摘要】本發明是一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預制裂紋裝置，該裝置能夠對非金屬材料斷裂韌度試驗進行裂紋預制；利用手工旋轉調節螺桿的方式對刀片位置進行控制，可以有效控制預制裂紋的長度，降低預制試樣的不合格品率；該裝置的使用能大大減少試樣裂紋預制的時間，提高測試速率。
【IPC分類】G01N1-28
【公開號】CN104535386
【申請號】CN201410783944
【發明人】王曉麗, 郭世毅, 厲蕾, 聶磊, 丁宇婷
【申請人】中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月16日