CN112730090A - 一种金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置及方法,试验装置包括试验件、上夹具和下夹具;所述试验件为板状哑铃形,两端到中间依次为试验件肩头、圆弧夹持段以及平行测试段;所述上夹具和下夹具的结构相同,包括拉伸母杆、拼接端子以及紧固螺栓;所述拉伸母杆、拼接端子通过紧固螺栓定位和紧固,形成容纳试验件的空间;所述上夹具和下夹具上还设有凸起尖端,凸起尖端前缘位置与夹持时试验件的平行测试段的起始位置对齐。本发明提供的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置结构简单,易加工,试验方法操作简单,特别适用于受产品体积限制或为节约材料成本(如贵金属及合金材料)而设计的小型拉伸试验件的高温拉伸试验。
Description
技术领域
本发明属于金属材料高温拉伸测试技术领域,具体涉及一种金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置及方法。
背景技术
金属材料高温拉伸测试需要对试验件的力-延伸曲线作出准确测量,进而分析获得材料的工程弹性模量、屈服强度、断后延伸率等力学参数。通常采用重力传感器准确测量拉伸力大小,同时在试验件上设计原始标距,分析拉伸变形过程中标距段伸长率获得试验件延伸率。
试验件标距伸长量的准确测量通常采用引伸计来完成,一般采用引伸计的延长针脚与试验件直接接触方式,由于引伸计延长杆必须穿过加热炉保温层,高温炉内部的温度通过延伸杆传到引伸计感应元件必然会对测量结果产生影响。
解决上述问题办法是在试验件平行段设计凸起尖端,然后利用延伸卡具将变形延伸到高温炉外来实现试验件标距伸长量的间接测量,缺点是此方法适用于圆形截面的拉伸试验件,对于板材或薄板试验件,突起尖端会对试验件的测试段的应力状态产生影响,极易在尖端与平行测试段的连接处产生应力集中,造成此位置率先发生破坏。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的是提供一种具备高温拉伸伸长标记功能的试验装置及方法,以改善金属薄板或板材高温拉伸伸长率测量问题。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案是:一种金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置,所述试验装置包括试验件、上夹具和下夹具;所述试验件为板状哑铃形,两端到中间依次为试验件肩头、圆弧夹持段以及平行测试段;所述上夹具和下夹具的结构相同,包括拉伸母杆、拼接端子以及紧固螺栓;所述拉伸母杆包括螺纹段及母杆主体,母杆主体上设有第一凹陷平面,第一凹陷平面远离螺纹段的一端设有夹持端,夹持端为圆弧形卡口台阶,卡口台阶圆弧半径与圆弧夹持段的半径相等,卡口台阶高度略大于试验件厚度;所述拼接端子能够卡接于第一凹陷平面,拼接端子上设有第二凹陷平面,第二凹陷平面的高度与卡口台阶高度相等;所述拉伸母杆、拼接端子通过紧固螺栓定位和紧固,形成容纳试验件的空间;所述上夹具和下夹具上还设有凸起尖端,凸起尖端前缘位置与夹持时试验件的平行测试段的起始位置对齐。
进一步地,第一凹陷平面上设有内螺纹孔。
进一步地,所述拼接端子包括凸台及第二凹陷平面,凸台远离第二凹陷平面的端面与第一凹陷平面远离夹持端的端面形状相同;凸台上设有沉坑孔。
进一步地,所述拉伸母杆与拼接端子均采用耐高温硬质合金制成。
进一步地,所述圆弧夹持段的弧度为π/2。
进一步地,测试段宽度小于圆弧夹持段半径的1/2。
本发明还提供了一种利用上述试验装置进行的金属材料高温拉伸伸长量标记试验方法,所述方法包括以下步骤:
步骤(1):分别将上夹具和下夹具的螺纹段与试验机的上下拉伸杆连接,调整上、下夹具拉伸母杆的卡口台阶平面对齐,根据试验件长度,移动试验机横梁使上、下夹具的卡口台阶调整到合适的位置;
步骤(2):将试验件放入卡口台阶位置,然后分别在试验件两端用拼接端子与拉伸母杆扣紧,并用紧固螺栓锁紧;
步骤(3):安装引伸计延伸卡具,使卡具卡口与上、下夹具的凸起尖端扣紧,并采用紧固件紧固;
步骤(4):安装完试验夹具后,微调试验机移动横梁带动上、下夹具将试验件拉紧,之后将加热炉安装至试验件的中间位置,加热至预定温度保温;
步骤(5):在引伸计延伸杆上安装引伸计,然后开始试验机操作。
进一步地,所述方法还设定拉伸入口力,当试验力小于入口力时试验件不产生拉伸变形,在数据处理时应当扣除小于入口力的引伸计位移数据。
本发明提供的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置及方法具有以下优点:
试验装置适用于金属薄板或板材试验件的高温拉伸试验;试验件与上、下夹具采用卡口台阶连接,能够极大简化试验件的安装过程;拉伸母杆、拼接端子通过紧固螺栓定位和紧固,形成容纳试验件的空间能够有效避免高温试验过程中上下夹具对试验件的膨胀挤压,确保试验结果不受预应力影响;试验装置结构简单,易加工,试验方法操作简单,特别适用于受产品体积限制或为节约材料成本(如贵金属及合金材料)而设计的小型拉伸试验件的高温拉伸试验。
附图说明
图1是本发明提供的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置的结构示意图;
图2是图1的试验装置的拉伸试验件的结构示意图;
图3是图1的试验装置的拉伸母杆的结构示意图;
图4是图1的试验装置的拼接端子的结构示意图;
图5是实施例1中的金属材料高温拉伸伸长量标记试验获得的力-延伸曲线图;其中:1-拉伸试验件;2-拉伸母杆;3-拼接端子;4-紧固螺栓;5-肩头;6-圆弧夹持段;7-平行测试段;8-螺纹段;9-内螺纹孔;10-卡口台阶;11、12-凸起尖端;13-沉坑孔;14-母杆主体;15-第一凹陷平面;16-凸台;17-第二凹陷平面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1-3所示,本发明提供的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置包括试验件1、上夹具和下夹具;所述试验件1为板状哑铃形,两端到中间依次为试验件肩头5、圆弧夹持段6以及平行测试段7;所述上夹具和下夹具的结构相同,包括拉伸母杆2、拼接端子3以及紧固螺栓4;所述拉伸母杆2包括螺纹段8及母杆主体14,母杆主体14上设有第一凹陷平面15,第一凹陷平面15上设有内螺纹孔9,第一凹陷平面15远离螺纹段8的一端设有夹持端,夹持端为圆弧形卡口台阶10,卡口台阶10的圆弧半径与圆弧夹持段8的半径相等,卡口台阶10高度略大于试验件1的厚度。所述圆弧夹持段的弧度为π/2;测试段宽度小于圆弧夹持段半径的1/2,能够有效增大试验件加持段的接触面积,避免夹持段发生局部变形。所述螺纹段的直径大于母杆主体的直径,螺纹段用于与试验机拉杆联接。
如图4所示,所述拼接端子3包括凸台16及第二凹陷平面17,第二凹陷平面17的高度与卡口台阶19高度相等;凸台16远离第二凹陷平面17的端面与第一凹陷平面15远离夹持端的端面形状相同,使得所述拼接端子3能够卡接于第一凹陷平面15内;凸台16上设有沉坑孔13;所述拉伸母杆2、拼接端子3通过紧固螺栓4定位和紧固,形成容纳试验件1的空间。
所述上夹具和下夹具上还设有凸起尖端11、12,凸起尖端前缘位置与夹持时试验件的平行测试段的起始位置对齐。夹具的凸起尖端与引伸计延伸装置连接能够有效的传递试验件拉伸变形,进而获得准确的力-延伸曲线数据。
所述拉伸母杆与拼接端子均采用耐高温硬质合金制成。
采用上述装置进行金属材料高温拉伸伸长量标记试验,所述试验方法包括以下步骤:
步骤(1):分别将上夹具和下夹具的螺纹段与试验机的上下拉伸杆连接,调整上、下夹具拉伸母杆的卡口台阶平面对齐,根据试验件长度,移动试验机横梁使上、下夹具的卡口台阶调整到合适的位置;
步骤(2):将试验件放入卡口台阶位置,然后分别在试验件两端用拼接端子与拉伸母杆扣紧,并用紧固螺栓锁紧;
步骤(3):安装引伸计延伸卡具,使卡具卡口与上、下夹具的凸起尖端扣紧,并采用紧固件紧固;
步骤(4):安装完试验夹具后,微调试验机移动横梁带动上、下夹具将试验件拉紧,之后将加热炉安装至试验件的中间位置,加热至预定温度保温;
步骤(5):在引伸计延伸杆上安装引伸计,然后开始试验机操作。需要注意的是,试验前由于热膨胀导致试验件处于松弛状态,因此需要设定拉伸入口力,当试验力小于入口力时试验件不产生拉伸变形,在数据处理时应当扣除小于入口力的引伸计位移数据。
实施例1
采用上述发明装置及方法,对Inconel718合金进行高温拉伸测试分析,试验件结构如图2所示,试验件整体长38mm,宽12mm,厚度1.3mm;测试段宽2mm,长10mm;夹持段圆弧半径为5mm。
依据上述方法的具体实施步骤进行高温拉伸试验,试验温度为700℃,拉伸入口力为20N,试验机拉伸位移速率为2mm/min,获得力-延伸曲线如图5所示。
上述实施例只是对本发明的举例说明,本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施,而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此,描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明,任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置,其特征在于,所述试验装置包括试验件、上夹具和下夹具;
所述试验件为板状哑铃形,两端到中间依次为试验件肩头、圆弧夹持段以及平行测试段;
所述上夹具和下夹具的结构相同,包括拉伸母杆、拼接端子以及紧固螺栓;
所述拉伸母杆包括螺纹段及母杆主体,母杆主体上设有第一凹陷平面,第一凹陷平面远离螺纹段的一端设有夹持端,夹持端为圆弧形卡口台阶,卡口台阶圆弧半径与圆弧夹持段的半径相等,卡口台阶高度略大于试验件厚度;
所述拼接端子能够卡接于第一凹陷平面内,拼接端子上设有第二凹陷平面,第二凹陷平面的高度与卡口台阶高度相等;
所述拉伸母杆、拼接端子通过紧固螺栓定位和紧固,形成容纳试验件的空间;
所述上夹具和下夹具上还设有凸起尖端,凸起尖端前缘位置与夹持时试验件的平行测试段的起始位置对齐。
2.一种如权利要求1所述的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置,其特征在于,第一凹陷平面上设有内螺纹孔。
3.一种如权利要求1所述的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置,其特征在于,所述拼接端子包括凸台及第二凹陷平面,凸台远离第二凹陷平面的端面与第一凹陷平面远离夹持端的端面形状相同;凸台上设有沉坑孔。
4.一种如权利要求1所述的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置,其特征在于,所述拉伸母杆与拼接端子均采用耐高温硬质合金制成。
5.一种如权利要求1所述的金属材料高温拉伸伸长量标记试验装置,其特征在于,所述圆弧夹持段的弧度为π/2。
6.一种如权利要求1所述的金属高温拉伸伸长量标记试验装置,其特征在于,测试段宽度小于圆弧夹持段半径的1/2。
7.一种利用如权利要求1-6任意一项所述的试验装置进行的金属材料高温拉伸伸长量标记试验方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:
步骤(1):分别将上夹具和下夹具的螺纹段与试验机的上下拉伸杆连接,调整上、下夹具拉伸母杆的卡口台阶平面对齐,根据试验件长度,移动试验机横梁使上、下夹具的卡口台阶调整到合适的位置;
步骤(2):将试验件放入卡口台阶位置,然后分别在试验件两端用拼接端子与拉伸母杆扣紧,并用紧固螺栓锁紧;
步骤(3):安装引伸计延伸卡具,使卡具卡口与上、下夹具的凸起尖端扣紧,并采用紧固件紧固;
步骤(4):安装完试验夹具后,微调试验机移动横梁带动上、下夹具将试验件拉紧,之后将加热炉安装至试验件的中间位置,加热至预定温度保温;
步骤(5):在引伸计延伸杆上安装引伸计,然后开始试验机操作。
8.一种如权利要求7所述的金属材料高温拉伸测试方法,其特征在于,所述方法还设定拉伸入口力,当试验力小于入口力时试验件不产生拉伸变形,在数据处理时应当扣除小于入口力的引伸计位移数据。
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Application publication date: 20210430 |
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