CN104374361A - 一种板材蠕变引伸计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式蠕变引伸计，旨在提供一种新的引伸计，可以装夹不同厚度及不同标距的板材试样。其技术方案的要点是，该引伸计在上下引伸计架套环夹头的装夹套孔内侧锥面上各有两个相对的长方体状豁口，用于板材试样穿过装夹套孔；在两个上引伸杆上各有5个引伸计标距调节螺孔，用于调节量程调节螺钉定位支架的位置调节引伸计的标距，可装夹标距为20mm～100mm的板材试样；设计了不同尺寸的十字凹槽板材试样装夹垫块，通过更换板材试样装夹垫块，可装夹厚度为0.5mm～4mm的板材试样；该引伸计选用DZ22或DD3、DD6材料，可用于1200℃以下的所有温度的蠕变试验。该引伸计可在不同型号的试验设备上使用，通用性好。

Description

一种板材蠕变引伸计

技术领域

本发明涉及一种用于金属材料蠕变力学性能测试的变形测量装置，属于试验仪器领域。

背景技术

金属材料蠕变试验是在恒定温度恒定载荷下进行的一种高温拉伸试验。引伸计是金属材料蠕变力学性能试验测试中不可缺少的一部分。金属材料蠕变试验测试一般选用棒材试样进行蠕变力学性能测试，随着材料科学的发展，用棒材试样进行蠕变测试已不能满足材料设计使用需求。许多金属材料在设计使用当中需要用到板材试样的蠕变力学性能试验数据。当前国内蠕变试验测试所使用的引伸计一般都用棒材蠕变引伸计，都是一种规格的棒材试样专用一种规格的引伸计进行蠕变变形的测量，没有专门用于不同规格板材试样测试的蠕变引伸计，用现有的棒材蠕变引伸计进行试验测试已不能满足材料设计使用需求。而且当前国内使用的棒材蠕变引伸计的使用温度一般都在1100℃以下，满足不了金属高温材料测试温度在1100℃～1200℃的测试需求。

发明内容

本发明的目的在于针对板材试样蠕变力学性能测试的需求，设计提供了一种用于金属材料板材试样蠕变力学性能测试的蠕变引伸计。该引伸计的设计考虑到实际试验测试中有不同厚度和不同标距长度规格的板材试样，通过对引伸计架结构的设计，实现了一付引伸计的多功能使用。通过设计不同规格的板材试样装夹垫块，用更换板材试样装夹垫块的方法，在一付引伸计上实现了厚度为0.5mm～4mm的板材试样的蠕变试验测试；通过调整引伸计标距长度的方法，在一付引伸计上实现了标距长度为20mm～100mm板材试样的蠕变试验测试；为了满足1200℃超高温蠕变试验测试需求，对引伸计架的选用材料进行强化，选用耐高温性和抗氧化性能更优的高温合金，选用定向高温合金DZ22或单晶高温合金DD3、DD6，可用于1200℃以下的所有蠕变试验测试。而且该引伸计可以在不同型号的试验设备上通用。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

该引伸计为机械式蠕变引伸计，采用接触式测量的方式，其结构设计特征在于，该引伸计由上引伸计架，如图2所示、下引伸计架，如图3所示、变形测量传感器、板材试样装夹垫块及弹簧组成。上引伸计架由套环夹头、上引伸计杆、量程调节螺钉、锁紧螺母、量程调节螺钉定位支架、销柱、球架、钢珠和螺钉组成。在上引伸计架套环夹头中间有一个呈锥状的装夹套孔，在装夹套孔的内侧锥面上开有两个相对的长方体豁口，豁口宽度4.5mm；在上引伸计架套环夹头的外侧加工两个定位焊接上引伸杆的长方体豁口，该豁口与装夹套孔内侧锥面长方体豁口在一条线上；两个形状尺寸相同的上引伸杆的一端杆焊接于上引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，两个上引伸杆焊接于上引伸计架套环夹头且两上引伸杆相互平行；在两个上引伸杆的另一端，依次以20mm为间隔加工5个带内螺纹的引伸计标距调节螺孔，选择其中两个相对的螺孔用螺钉各安装一个量程调节螺钉定位支架，通过调节量程调节螺钉定位支架在上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔的不同相对位置使引伸计的标距与试样标距匹配，满足20mm～100mm标距板材试样的测试；在两个量程调节螺钉定位支架上各安装一个量程调节螺钉，在每个量程调节螺钉上安装有一个锁紧螺母；在两个量程调节螺钉定位支架上靠近上引伸杆的位置，各加工一个通孔，并在通孔中各固定一个销柱，且两个销柱分别与靠近的上引伸杆垂直；在两个上引伸杆上安装量程调节螺钉定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢珠。下引伸计架由套环夹头、下引伸计杆、变形测量传感器夹持定位支架、变形测量传感器、球架、钢珠和螺钉组成。下引伸计架套环夹头的外观形状与上引伸计架套环夹头相同，且下引伸计套环夹头中间呈锥状的装夹套孔的形状尺寸及装夹套孔内侧锥面上长方体状豁口的尺寸与上引伸计架套环夹头相同，下引伸计架套环夹头外形尺寸比上引伸计架小，两个下引伸杆的形状尺寸相同，两个下引伸杆与下引伸计架套环夹头的定位焊接方式与上引伸计架相同；在两个下引伸杆另一端的外侧焊接两个变形测量传感器夹持定位支架，在两个下引伸杆焊接变形测量传感器夹持定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢珠。设计了一个呈半圆台状的板材试样装夹垫块，板材试样装夹垫块外侧半圆面为锥面，其锥度与套环夹头中间装夹套孔内侧锥面的锥度一致；板材试样装夹垫块外侧正对半圆面的直径端面上加工一个十字凹槽，与直径端面垂直方向的凹槽尺寸与试样厚度一致，为0.5～4mm。装夹试样时，选择与板材试样厚度匹配的板材试样装夹垫块，各用两块板材试样装夹垫块的十字凹槽夹于板材试样上部的凸耳上和板材试样的下部凸耳上，上引伸计架和下引伸计架套环夹头上的装夹套孔分别夹于板材试样上部凸耳和下部凸耳上的两块板材试样装夹垫块对接成的锥状圆台上，并保持紧密配合；通过更换板材试样装夹垫块，可装夹厚度为0.5mm～4mm的板材试样。

本发明具有操作简单，装夹快捷方便，可以进行1200℃以下各种金属材料蠕变力学性能测试；引伸计标距可调节，可以测试标距为20mm～100mm的板材试样；可以测试厚度为0.5mm～4mm的板材试样；可在不同型号的蠕变试验机上使用，通用性好。

附图说明

图1为板材引伸计试样装夹结构图及局部剖视图

图2为上引伸计架结构图

图3为下引伸计架结构图

图4为板材试样装夹垫块

图5为上引伸杆

图6为量程调节螺钉定位支架

图7为下引伸杆

图8为球架及钢珠

图9为板材试样

图中：1上夹具，2板材试样装夹垫块，3上引伸计架，4下引伸计架，5下夹具，6弹簧，7变形测量传感器量程伸缩杆，8变形测量传感器，9板材试样，10上引伸杆，11量程调节螺钉，12锁紧螺母，13量程调节螺钉定位支架，14钢珠，15球架，16销柱，17上引伸计架套环夹头上装夹套孔的长方体豁口，18上引伸计架套环夹头，19上引伸计架套环夹头上的装夹套孔，20下引伸杆，21下引伸计架套环夹头，22下引伸计架套环夹头上装夹套孔的长方体豁口，23变形测量传感器夹持定位支架，24螺孔，25下引伸计架套环夹头上的装夹套孔，26十字凹槽，27引伸计标距调节螺孔，28上引伸杆球架固定螺孔，29量程调节螺钉升降调节螺孔，30量程调节螺钉定位支架固定螺孔，31销柱固定孔，32下引伸杆球架固定孔，33锥状键槽，34上部凸耳，35下部凸耳

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参见附图1～9所示，该引伸计由上引伸计架3、下引伸计架4、变形测量传感器8、板材试样装夹垫块2及弹簧6组成。在试验前，首先将两个现状尺寸相同的上引伸杆10定位焊接于上引伸计架套环夹头18外侧的两个长方体豁口中，两个量程调节螺钉定位支架13用螺钉分别固定于两个上引伸杆外侧的引伸计标距调节螺孔27，并且两个量程调节螺钉定位支架13的位置正相对；在两个量程调节螺钉定位支架13上各安装一个倒置的量程调节螺钉11，并在每个量程调节螺钉11上安装一个锁紧螺母12；在两个量程调节螺钉定位支架13上靠近上引伸杆10的位置各加工一个通孔，并在通孔中各固定一个销柱16，且两个销柱16分别与靠近的上引伸杆10垂直；在两个上引伸杆10上安装量程调节螺钉定位支架13的背面各安装一个带锥状键槽33的球架15，并在锥状键槽33中各放置一个可滚动的钢珠14，组成上引伸计架3。将两个形状尺寸相同的下引伸杆20以同样的方式定位焊接于下引伸计架套环夹头21外侧的长方体豁口中，在两个下引伸杆20另一端的外侧分别焊接一个变形测量传感器夹持定位支架23，两个变形测量传感器夹持定位支架23的位置正相对，每个变形测量传感器夹持定位支架23上的变形测量传感器夹持孔的中心线与所连接的下引伸杆20平行；在两个下引伸杆20上安装变形测量传感器夹持定位支架23的背面各安装一个带锥状键槽33的球架15，并在锥状键槽33中各放置一个可滚动的钢珠14，组成下引伸计架4。在装夹试验时，首先在变形测量传感器夹持定位支架23上的螺孔24上旋入螺钉，用螺钉将与试验机连接的两支变形测量传感器8夹持于变形测量传感器夹持定位支架23上，变形测量传感器8的长度方向与下引伸杆20平行；用销钉将板材试样9的一端固定在下夹具5上，选择十字凹槽26尺寸与板材试样9厚度匹配的板材试样装夹垫块2，用两块板材试样装夹垫块2的十字凹槽26夹在板材试样9下部的两个凸耳35上对接成锥状圆台，板材试样9的上部穿过下引伸计架套环夹头上装夹套孔的长方体豁口22套在板材试样9上，将下引伸计架4移至板材试样9下部凸耳35位置套在板材试样9下部两个凸耳35上的两块板材试样装夹垫块2对接成的锥状圆台上，紧密配合；两个下引伸杆20内侧球架15上的滚动钢珠14与下拉杆上两个平行于下引伸杆20的平面接触。用两块板材试样装夹垫块2的十字凹槽25夹在板材试样9上部两个凸耳34上对接成锥状圆台，板材试样9上部穿过上引伸计架套环夹头上装夹套孔的长方体豁口17套在板材试样9上，将上引伸计架3移至板材试样9上部凸耳34位置套在板材试样9上部凸耳34上的两块板材试样装夹垫块2对接成的锥状圆台上，紧密配合；通过更换板材试样装夹垫块2，可装夹厚度为0.5mm～4mm的板材试样9。在两个上引伸杆10上选择两个相对的引伸计标距调节螺孔27用螺钉各安装一个量程调节螺钉定位支架13，通过调节量程调节螺钉定位支架13在上引伸杆10上5个引伸计标距调节螺孔27的不同相对位置使引伸计的标距与试样标距匹配，满足20mm～100mm标距试样的测试；两个量程调节螺钉11的端头分别与两个变形测量传感器8的量程伸缩杆7的端头对接，调节两个量程调节螺钉11的升降高度使两个变形测量传感器8的量程伸缩杆7处于压缩状态，使两个变形测量传感器8的可测量量程调至试验要求的变形测量范围内，再用锁紧螺母12锁定量程调节螺钉11的长度，防止试验过程中产生移动影响蠕变变形测量的准确性；上引伸计架3内侧球架15上的滚动钢珠14分别与靠近的下引伸杆20接触，球架15及钢珠14使上引伸杆10与下引伸杆20间隔开并相互平行，钢珠14减小了上引伸杆10与下引伸杆20之间的接触面积，降低试验过程中试样变形时上引伸计架3与下引伸计架4相对位移的摩擦阻力；用两个弹簧6将量程调节螺钉定位支架13上销柱16的两端连接起来，使上引伸杆10与下引伸杆20及下引伸杆20与下拉杆之间紧密接触，防止试验过程中引伸计偏离试验机拉杆拉力中心，最后用销钉将板材试样9上部固定于上夹具1。

Claims (8)

1.一种板材蠕变引伸计，其结构特征是，它由上引伸计架、下引伸计架、变形测量传感器、板材试样装夹垫块及弹簧组成。

2.根据权利要求1所述的上引伸计架，其特征在于，上引伸计架由套环夹头、上引伸杆、量程调节螺钉定位支架、量程调节螺钉、锁紧螺母、销柱、球架、钢珠和螺钉组成。在上引伸计架套环夹头中间有一个锥状的装夹套孔，在装夹套孔内侧锥面上有两个相对的长方体状豁口，豁口宽度4.5mm，用于板材试样穿过装夹套孔；两个上引伸杆的一端定位焊接于上引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，在两个上引伸杆的另一端，依次以20mm为间隔加工5个带内螺纹的螺孔，任选两个上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔中相对的两个螺孔，用螺钉将安装量程调节螺钉定位支架固定在两个上引伸杆上，通过调节量程调节螺钉定位支架在两个上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔的不同相对位置来调节引伸计的标距，使引伸计的标距与试样标距匹配，满足20mm～100mm标距板材试样的测试；在两个量程调节螺钉定位支架上靠近上引伸杆的位置，各固定一个与靠近的上引伸杆垂直的销柱，用两个弹簧将两个量程调节螺钉定位支架上销柱的两端连接起来，防止试验过程中引伸计偏离试验机拉杆拉力中心；在两个上引伸杆上安装量程调节螺钉定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢珠，球架及钢珠使上引伸杆与下引伸杆间隔开并相互平行，钢珠减小了上引伸杆与下引伸杆之间的接触面积，降低试验过程中试样变形时上引伸计架与下引伸计架相对位移的摩擦阻力；两个上引伸杆的形状尺寸相同；两个量程调节螺钉定位支架的形状尺寸相同；两个量程调节螺钉的形状尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的下引伸计架由套环夹头、下引伸杆、变形测量传感器夹持定位支架、变形测量传感器、球架、钢珠和螺钉组成。在下引伸计架套环夹头中间有一个锥状的装夹套孔，在装夹套孔内侧锥面上有两个相对的长方体状豁口，豁口宽度4.5mm，用于板材试样穿过装夹套孔；两个下引伸杆的一端定位焊接于下引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，在两个下引伸杆的另一端焊接两个变形测量传感器夹持定位支架，变形测量传感器夹持定位支架上变形测量传感器夹持孔的中心线与所连接的下引伸杆平行；在两个变形测量传感器夹持定位支架的背面各安装一个带锥体键槽的球架，在锥体键槽中各放置一个可滚动的钢珠。两个上引伸杆的形状尺寸相同；两个变形测量传感器夹持定位支架的形状尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的板材试样装夹垫块，其特征在于，设计了一个呈半圆台状的板材试样装夹垫块，板材试样装夹垫块外侧半圆面为锥面，其锥度与上下引伸计架套环夹头中间装夹套孔内侧的锥面的锥度一致，板材试样装夹垫块外侧正对半圆面的直径端面上加工一个十字凹槽，与直径端面垂直方向的凹槽尺寸与试样厚度一致，为0.5mm～4mm。装夹试样时，分别用两块板材试样装夹垫块的十字凹槽夹于板材试样上部和下部的凸耳上对接成锥状圆台，套环夹头中间的装夹套孔夹于两块板材试样装夹垫块对接成锥状圆台上，并保持紧密配合。通过更换板材试样装夹垫块，可装夹厚度为0.5mm～4mm的板材试样。

5.根据权利要求1所述的上引伸计架、下引伸计架，其特征在于，上引伸计架和下引伸计架的材料选用定向高温合金DZ22或单晶高温合金DD3、DD6。

6.根据权利要求2或3所述的上引伸计架、下引伸计架，其特征在于，上引伸计架套环夹头的外观形状与下引伸计架套环夹头相同，下引伸计架套环夹头外形尺寸比上引伸计架小；上引伸计架套环夹头中间的装夹套孔形状尺寸与下引伸计架套环夹头中间的装夹套孔相同；上引伸杆上安装的球架及钢珠形状尺寸与下引伸杆上安装的球架及钢珠形状尺寸相同；两个上引伸杆与上引伸计架套环夹头的定位焊接方式与下引伸计架相同；两个下引伸杆的形状尺寸相同。

7.根据权利要求2或3所述量程调节螺钉和变形测量传感器，其特征在于，量程调节螺钉和变形测量传感器的中心在一条线上。

8.根据权利要求2或3所述上引伸计架套环夹头上的装夹套孔的中心线与下引伸计架套环夹头上的装夹套孔的中心线及试样的中心线在一条线上。