一種腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及腐蝕疲勞裂紋測量領域，具體為一種腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，適用于柔度法測量材料的腐蝕疲勞裂紋擴展速率及門檻值。
【背景技術】
[0002]疲勞裂紋的測量一直是疲勞斷裂研宄工作者所關心的問題之一，通常用目測法、電位降法和柔度法來測量疲勞裂紋。其中，目測法需要試驗人員實時觀察并記錄裂紋的長度，工作量較大，在腐蝕環境下用目測法觀測裂紋長度容易產生較大誤差。電位降法對于腐蝕介質中的疲勞試驗，需要考慮試樣與夾持系統間的絕緣問題以及導線與試樣焊接點的絕緣問題等。上述問題的存在，使得這些方法在檢測腐蝕疲勞裂紋時受到了限制。
[0003]柔度法測量疲勞裂紋方便、準確而被廣泛應用，任何結構或試件在外載作用下，均會產生一定的變形，變形量除以對應載荷的值定義為柔度，它反映了該構件變形的能力。當構件中產生裂紋或裂紋發生變化，其柔度也會發生變化，柔度的變化可以用來監測裂紋的變化。對于標準試件的疲勞試驗，作用在試件上的是一個循環載荷，相應也將產生一個循環位移，可以用對應任一載荷變化ΔP產生的位移變化AL，來求試件的彈性柔度U = f(AL/AP)。對于緊湊拉伸(CT)試樣，柔度與歸一化裂紋長度關系為:a/W =C0+C1U+C2U2+C3U3+C4U4+C5U5O ISO 11782-2 和 GB/T 20120.2 均推薦使用柔度法測量腐蝕疲勞裂紋長度，但在腐蝕環境下測量疲勞裂紋長度時，為了防止溶液泄露和裂紋張開位移(COD)規刀口的腐蝕，需要使用臥式疲勞試驗機，或者對CT試樣缺口端形狀進行較大改動，才能將COD規裝卡在CT試樣上。但隨著COD規裝卡位置或試樣形狀的改變，柔度系數發生較大的變化，必須求出相應的柔度系數，才能進行腐蝕環境下試驗，然而準確計算不同形狀試樣的柔度系數需要進行大量的有限元模擬和計算，操作難度較大。
[0004]截止到目前，鮮有報道使用普通的立式疲勞試驗機和標準CT試樣，無需修改柔度系數即可準確測量腐蝕疲勞裂紋的方法。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術中存在的問題，本實用新型主要目的在于提供一種腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，解決現有技術中對疲勞試驗機有特殊要求、在裝夾引申計時需要修改柔度系數以及溶液易發生泄露的問題，該裝置可以準確測量腐蝕疲勞裂紋長度和控制溶液的加熱溫度。
[0006]本實用新型的技術方案如下:
[0007]一種腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，該裝置包括載荷施加系統、裂紋檢測系統和溫度控制系統，其中:
[0008]載荷施加系統設有用來加載CT試樣的一組U型夾具，U型夾具為上U型夾具和下U型夾具上下設置結構，下U型夾具底部帶有突臺，用來承載環境盒；
[0009]裂紋檢測系統設有用來防止溶液泄露的內置螺紋管、外接螺紋管，內置螺紋管安裝在環境盒的內側壁，外接螺紋管安裝在環境盒的外側壁；在螺紋管底部的圓形槽內放置O型圈，通過圓形膠皮蓋住O型圈，并旋緊外接螺紋管，使膠皮壓緊O型圈；圓形膠皮的一側為CT試樣的缺口端，CT試樣的缺口端加工內螺紋孔，圓形膠皮的另一側為兩個刀片，刀片壓住圓形膠皮，使用螺釘旋緊并固定在CT試樣的缺口端的內螺紋孔處，COD規的刀口卡扣在刀片上；
[0010]溫度控制系統設有不銹鋼加熱棒，不銹鋼加熱棒插入玻璃管內從環境盒頂部放入溶液內并與溫度控制器相連，熱電偶套在聚四氟管內從環境盒頂部插入溶液內部并靠近CT試樣處。
[0011]所述的腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，U型夾具噴漆以防止溶液腐蝕，環境盒套在下U型夾具的突臺上，并用硅膠密封連接處。
[0012]所述的腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，采用銷釘從環境盒側面的銷釘插入口處插入，通過銷釘使CT試樣連接在上U型夾具和下U型夾具上，使用橡膠塞封住銷釘插入口，U型夾具與疲勞機相連。
[0013]所述的腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，COD規的信號輸出端與疲勞機的應變傳感器端口連接，環境盒的溶液進水口與溶液出水口與磁力泵連接使溶液循環。
[0014]所述的腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，熱電偶通過溫度傳感器接口與溫度控制器連接，實現溫度的自動控制。
[0015]所述的腐蝕疲勞裂紋擴展試驗裝置，CT試樣的缺口端加工內螺紋孔用來安裝刀片，刀片厚度在1_以內。
[0016]本實用新型具有如下的優點和有益效果:
[0017]1.本實用新型上、下U型夾具的夾持端直接與常規立式疲勞試驗機的施力軸連接，無需改變夾持方向或更換臥式疲勞試驗機。
[0018]2.本實用新型下U型夾具帶有突臺，可以有效提高溶液和環境盒的承重，還可以增加環境盒底部與突臺上表面的接觸面積，利于密封。
[0019]3.本實用新型通過環境盒一側的開孔插入銷釘，將CT試樣與U型夾具連接，便于操作，可有效減少環境盒的體積。
[0020]4.本實用新型可使用常規CT試樣，無需修改試樣形狀和柔度計算系數，操作簡便，安裝靈活。
[0021]5.本實用新型通過放置在環境盒側壁的內置螺紋管的O型圈密封，將一塊圓形膠皮覆蓋在O型圈上，外接螺紋管旋入內置螺紋管并壓緊膠皮和O型圈，可有效避免溶液從環境盒側壁泄露。
[0022]6.本實用新型將小刀片壓住圓形膠皮，并通過螺釘固定將刀片在CT試樣的缺口端面，用COD規的刀口兩端卡住刀片，COD規的信號輸出端與疲勞機的應變傳感器連接，記錄CT試樣的裂紋張開位移。圓形膠皮的加入有效防止了溶液從刀片與CT試樣間連接處泄露的同時，實現了 CT試樣的垂直加載。
[0023]7.本實用新型可以試驗高溫溶液條件下的腐蝕疲勞裂紋擴展速率和門檻值試驗，通過不銹鋼加熱棒對燒杯內的溶液進行加熱，不銹鋼加熱棒插入玻璃管內以防止溶液腐蝕，既能滿足加熱功能又能節省空間使整體結構緊湊，通過與插入溶液內的熱電偶相連接的溫度控制器控制溶液溫度，熱電偶由聚四氟管包裹以防止溶液泄漏。
【附圖說明】
[0024]圖1、圖2、圖3和圖4為本實用新型的結構示意圖。其中:
[0025]圖1為總體結構圖；
[0026]圖2為環境盒結構圖；
[0027]圖3為裂紋檢測系統結構圖；
[0028]圖4為裂紋檢測系統的側視圖。
[0029]圖中，1.熱電偶；2.不銹鋼加熱棒；3.玻璃管；4.環境盒；5.溶液進水口 ；6.溶液出水口 ；7.上U型夾具；8.外接螺紋管；9.COD規；10.下U型夾具；11.銷釘插入口 ；12.內置