一種恒載荷拉伸試驗裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于金屬材料試驗設備技術領域，涉及一種恒載荷拉伸試驗裝置，適用于金屬材料在實際海洋環境和實驗室模擬海洋環境中的批量試驗和測試。
【背景技術】
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[0002]金屬材料在海洋環境中遭受腐蝕的情況相當嚴重，使得海洋工程和裝備材料在受力狀態下具有很大的應力腐蝕開裂風險，甚至會造成金屬材料在遠低于其許用應力的情形下突然斷裂，發生重大安全事故，全世界每年因腐蝕造成的經濟損失高達數萬億美元；因此，準確評價海洋工程和裝備材料在海洋環境腐蝕因素與受力狀態的協同作用下的使用安全性至關重要；目前的恒載荷應力腐蝕試驗是通過大型專用設備，如應力腐蝕試驗機、萬能試驗機、應力環和彈簧裝置來實現的，這類裝置雖然能夠精確測量載荷，但體積龐大、價格昂貴且只能由專業人員在實驗室條件下進行單一試件的應力腐蝕試驗，無法實現多組試件的批量試驗和在實際海洋環境中的長期暴露試驗。中國專利201210222014.9 (申請日2012年7月2日)公開了一種高溫高壓恒載荷應力腐蝕實驗方法及裝置，其要點在于實現金屬材料在一定應力狀態下，處于高溫高壓氣相、液相腐蝕介質綜合作用下的恒載荷應力腐蝕實驗，實驗過程中金屬材料受恒定應力、高溫高壓氣相、液相腐蝕介質的綜合作用，根據實驗結果對金屬材料在高溫高壓腐蝕性環境以及拉應力狀態下的適用性及其作用機理進行評價研宄；該裝置實現了應力腐蝕試驗裝置的小型化，但是其預加載過程需要借助拉伸試驗機，操作不便，受試件與夾持端之間的連接未采取絕緣措施，使得受試件與夾持端必須采用相同材質，限制了該裝置的使用范圍；中國專利201320180412.9 (申請日2013年4月11日)公開了一種便攜式軸向拉伸應力加載裝置，包括矩形承力框架，所述矩形承力框架的內部設有一個以上并聯設置的中空結構，中空結構內部上下底中軸位置對稱開有槽孔，上槽孔中套置有上夾頭，下槽孔中套置有下夾頭，且所述上夾頭的螺紋一端穿過框架上方槽孔套裝加載螺母，所述下夾頭的螺紋一端穿過框架下方槽孔套裝鎖緊螺母；該裝置解決了精確加載和多個受試件同時試驗的問題，但是其框架結構不可拆卸、加載方式復雜繁瑣，無法實現金屬材料的批量試驗，且受試件斷裂后容易脫落、丟失；因此研發一種同時滿足實際海洋環境和實驗室模擬條件下金屬材料批量試驗的恒載荷拉伸試驗裝置很有應用前景和社會價值。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種用于海洋環境條件下的結構緊湊、小巧輕便、加載方式簡便、所施加的載荷準確恒定、能夠批量測試受試件和避免受試件斷裂后脫落丟失的恒載荷拉伸試驗裝置。
[0004]為了實現上述目的，本發明涉及的恒載荷拉伸試驗裝置的主體結構包括承力框架、矩形空腔、圓弧形凹槽、固定槽、上夾頭、下夾頭、彈珠銷釘、絕緣襯墊、絕緣襯套、受試件、加載彈簧、加載螺母和絕緣墊圈；包括A、B、C和D四個側面的承力框架內制有中空結構的矩形空腔，矩形空腔的四個頂點制有能夠分散矩形空腔的四個直角載荷的圓弧形凹槽，承力框架的上部橫梁內側的垂直中軸線上制有套裝結構的上夾頭，上夾頭的螺紋端穿過承力框架套裝式制有絕緣墊圈、加載彈簧和加載螺母，承力框架下部橫梁內側的垂直中軸線上制有套裝結構的下夾頭，下夾頭的螺紋端固定連接承力框架，上夾頭和下夾頭的夾持端分別制有U型槽結構，U型槽結構的兩側中央制有絕緣襯墊，受試件的兩端分別固定在上夾頭和下夾頭上，兩個彈珠銷釘與U型槽結構、絕緣襯墊和受試件相匹配式串接并實現固定功能；安裝矩形截面受試件時，將套裝有絕緣襯墊的受試件的夾持端豎向置于上夾頭和下夾頭的夾持端的U型槽結構中，兩個套裝式結構的絕緣襯套分別通過彈珠銷釘依次穿過U型槽結構和受試件夾持端，實現受試件的上下兩端分別與上夾頭和下夾頭的固定連接，防止試驗過程中因受試件斷裂造成其脫落丟失。
[0005]本發明涉及的恒載荷拉伸試驗裝置試驗時，先用市售的常規千分尺測量加載彈簧未受壓縮時的原始長度X(|，根據胡克定律F = k.(X0-X1)計算加載彈簧達到設定載荷F時的長度X1，其中k為彈簧常數；然后將安裝有受試件的恒載荷拉伸試驗裝置固定安裝在常規的臺鉗上，用市售的常規套筒扳手緩慢旋緊加載螺母，使其壓縮加載彈簧產生軸向拉伸載荷，同時用市售的常規千分尺測量加載彈簧受壓后的長度達到^時停止旋轉加載螺母，實現恒載荷拉伸試驗裝置的恒載荷。
[0006]本發明涉及的承力框架的四個側面A面、B面、C面和D面為槽口榫結構，沿軸向制有相互平行的倒梯形榫槽，A面與B面、C面與D面互為榫卯面，A面和B面中軸沿橫向制有半圓形固定槽，A面與B面和C面與D面插接形成陣列式組合，A面與D面和B面與C面插接形成環繞式組合，實現恒載荷拉伸試驗裝置沿垂直于插接方向的鎖緊。
[0007]本發明涉及的加載螺母為防松動法蘭螺母，能夠防止加載螺母在試驗過程中發生松動；旋緊加載螺母時，將上夾頭的夾持端切削為一對平行面，能夠防止加載螺母帶動上夾頭及與之相連的受試件的扭轉。
[0008]本發明為保證恒載荷拉伸試驗裝置的耐蝕性和強韌性，防止異種金屬間的電偶腐蝕，在加載彈簧側面上噴涂有防腐絕緣涂層，在彈珠銷釘的外側套裝有絕緣襯套，在受試件的夾持端上套裝制有絕緣襯墊，在加載彈簧與加載螺母和加載彈簧與承力框架之間均設置有絕緣墊圈；絕緣襯墊、絕緣襯套和絕緣墊圈為聚四氟乙烯材質。
[0009]本發明涉及的恒載荷拉伸試驗裝置除了加載彈簧為65Mn鋼，其余結構件均為鈦合金，適用于海洋環境下的長期暴露試驗；恒載荷拉伸試驗裝置整體尺寸為180mmX 60mmX 25mm,易于攜帶、拆裝和固定。
[0010]本發明與現有技術相比，整體尺寸為180mmX60mmX25mm，外形為槽口榫結構，拉伸載荷通過測量加載彈簧的長度變化量根據虎克定律計算得到，其小巧輕便，易于攜帶、組裝和固定，自由插接實現受試件的批量測試，結構緊湊、安全可靠、手動加載方式簡便、加載的載荷準確恒定，同時適用于實際海洋環境和實驗室模擬條件下金屬材料應力腐蝕試驗。
【附圖說明】
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[0011]圖1為本發明的主體結構原理示意圖。
[0012]圖2為本發明的主體結構俯視圖。
[0013]圖3為本發明夾持受試件時的結構原理示意圖。
[0014]圖4為本發明實施例的陣列式插接方式結構原理示意圖。
[0015]圖5為本發明實施例的環繞式插接方式結構原理示意圖。
【具體實施方式】
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[0016]下面通過實施例并結合附圖對本發明做進一步描述。
[0017]實施例1:
[0018]本實施例涉及的恒載荷拉伸試驗裝置的主體結構包括承力框架1、矩形空腔2、圓弧形凹槽3、固定槽4、上夾頭5、下夾頭6、彈珠銷釘7、絕緣襯墊8、絕緣襯套9、受試件10、加載彈簧11、加載螺母12和絕緣墊圈13 ;包括A、B、C和D四個側面的承力框架I內制有中空結構的矩形空腔2，矩形空腔2的四個頂點制有能夠分散矩形空腔2的四個直角載荷的圓弧形凹槽3，承力框架I的上部橫梁內側的垂直中軸線上制有套裝結構的上夾頭5，上夾頭5的螺紋端穿過承力框架I套裝式制有絕緣墊圈13、加載彈簧11和加載螺母12，承力框架I下部橫梁內側的垂直中軸線上制有套裝結構的下夾頭6，下夾頭6的螺紋端固定連接承力框架1，上夾頭5和下夾頭6的夾持端分別制有U型槽結構，U型槽結構的兩側中央制有絕緣襯墊8，受試件10的兩端分別固定在上夾頭5和下夾頭6上，兩個彈珠銷釘7與U型槽結構、絕緣襯墊8和受試件10相匹配式串接并實現固定功能；安裝矩形截面受試件10時，將套裝有絕緣襯墊8的受試件10的夾持端豎向置于上夾頭5和下夾頭6的夾持端的U型槽結構中，兩個套裝式結構的絕緣襯套9分別通過彈珠銷釘7依次穿過U型槽結構和受試件10夾持端，實現受試件10的上下兩端分別與上夾頭5和下夾頭6的固定連接，防止試驗過程中因受試件10斷裂造成其脫落丟失。
[0019]本實施例涉及的恒載荷拉