一種矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗的環境箱裝置的製作方法

2023-06-24 07:37:16

專利名稱：一種矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗的環境箱裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種專門適用矩形截面試樣的慢拉伸應力腐蝕試驗的環境箱體，用於矩形截面試樣的慢拉伸應力腐蝕試驗。涉及材料的應力腐蝕試驗技術，特別適用於矩形截面試樣在常溫或有特定溫度要求的腐蝕介質存在條件下的慢拉伸應力腐蝕試驗。
背景技術：
應力腐蝕開裂在機械設備失效中佔有較大比例。正確評定材料的抗應力腐蝕性能，提高產品質量具有重要意義。從上個世紀開展應力腐蝕開裂研究以來，出現了形式繁多的試樣形式和相應的試驗機，以及標準的各類試驗方法。通常，不同的試樣針對不同的試驗目的，包括測試應力腐蝕開裂的敏感性、應力腐蝕裂紋擴展速率(da/dt)、應力腐蝕開裂的臨界應力σ。、或應力腐蝕的應力強度因子起始值Kiscc(也是臨界值)。現有的應力腐蝕開裂的試驗方法大體有以下幾類(1)恆位移下的應力腐蝕開裂試驗；(2) WOL試樣；(3)恆載荷下的應力腐蝕開裂試驗；(4)恆應變速率慢拉伸試驗法。其中，恆應變速率慢拉伸試驗法用特製的圓棒形拉伸試樣或板形試樣，兩端夾持在特製的拉伸試驗機上，試樣外套上腐蝕介質的環境箱，加載時保持恆定而緩慢的應變速率。如果被試材料對此介質有應力腐蝕傾向，則會在持續不斷的塑性應變變形過程中萌生應力腐蝕裂紋，並不斷擴展，最好促使試樣發生斷裂。這種試驗方法的特點主要是人為施加給試樣連續的緩慢的塑性應變，並保持這個應變速率為恆定的。如果發生了應力腐蝕開裂， 最終試樣的斷口為宏觀的脆性斷口，如果沒有發生應力腐蝕開裂，則最終是在塑性應變相當大之後形成有明顯頸縮的塑性斷口。這種試驗亦被簡稱為「慢拉伸」試驗，並被認為是一種可靠的應力腐蝕開裂快速試驗法，結果準確可靠，對應力腐蝕試驗具有較高的靈敏度，特別適合於實驗室進行材料的快速篩選。現有的慢拉伸應力腐蝕實驗，其式樣都採用兩面車螺紋的圓柱試樣，以便於與環境箱體進行螺紋密封，其夾頭形狀如圖1所示，圓柱試樣一頭嵌入內螺紋，圓柱試樣外部車有外螺紋。但是由於圓柱試樣不便於對其表面進行處理，故往往會限制研究的內容和深度，本發明就是為了設計一種能夠用於片狀試樣的慢拉伸應力腐蝕環境箱裝置，以達到既能便於在試樣表面進行各類處理又能使其與環境箱進行良好密封的雙重目的。慢拉伸應力腐蝕試驗由於其快速、準確的特點，被廣泛應用於材料抗應力腐蝕開裂能力的檢測。應力腐蝕顧名思義必須同時存在應力和腐蝕環境，二者缺一不可。而在萬能拉伸試驗機上進行的慢拉伸應力腐蝕試驗面臨的關鍵問題就是環境箱體的設計及其與試樣、拉伸試驗機的連接和密封。本發明針對矩形截面試樣與環境箱難於連接密封的難題提出了一種全新的設計方式。
發明內容[0007]為克服矩形截面試樣在應力腐蝕試驗過程中難於與環境箱密封連接的難題，本發明要解決的技術問題是提供一種矩形截面試樣應力腐蝕試驗環境箱系統。本發明的目的是通過以下措施來實現的一種矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，包括筒體、底座、封蓋，筒體同底座固接，筒體同封蓋可移動連接，還包括上密封連接頭，該上密封連接頭同封蓋間隙配合，可以無摩擦運動，上密封連接頭入筒體內部分設有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應以與之固接；下密封連接頭包括一上部，該下密封連接頭上部同底座連接，下密封連接頭上部入筒體，內部設有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應以與之固接。進一步，所述矩形試樣上密封連接頭安裝槽和下密封連接頭安裝槽截面大於試樣截面，邊界距離為1.5 3mm。進一步，所述下密封連接頭還包括一下部設於底座之下，所述下密封連接頭上部與下部通過螺紋與底座固接。進一步，所述上密封連接頭和下密封連接頭上部上設有螺孔，試樣通過螺栓孔分別與上密封連接頭和下密封連接頭固結。進一步，所述筒體外部套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器。進一步，所述封蓋開有冷凝孔或測溫孔。進一步，冷凝孔內設有用以冷凝回流以保證筒體內溶液濃度維持恆定的、包纏聚四氟乙烯膠帶的冷凝管。進一步，所述測溫孔內設有木塞或纏綁密封帶的溫度計。進一步，所述筒體、底座和封蓋的材質為2205雙相不鏽鋼。該慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，它是由筒體、底座、封蓋和上下密封連接頭共五部分組成，並可根據需要在筒體外部纏繞連有控溫裝置的陶瓷加熱器。其特徵在於筒體、底座和封蓋採用具有良好熱傳導性和耐蝕性的2205雙相不鏽鋼加工製作。筒體與底座採用焊接連接，封蓋與筒體間採用螺栓連接。底座和封蓋上分別開有通入密封連接頭的螺紋孔和通孔。封蓋上還開有接入溫度計和冷凝管的孔位。上下密封連接頭也採用2205雙相不鏽鋼製作。其中上連接頭開有矩形試樣安裝槽，安裝槽與試樣形狀一致，但尺寸比試樣外擴1. 5 3mm，這是為了今後在試樣頭部塗抹密封矽膠或纏綁密封帶所預留的空間。安裝時，通過試樣頭部的通孔和夾頭上的螺紋孔採用螺栓將試樣與夾頭連接牢靠，下連接夾頭分為上下兩部分，其中上部分與上夾頭結構基本相似，只不過由於下密封連接頭同時負有密封筒體的責任，故而與筒體連接處採用了密封性較好的螺紋連接。下連接頭下部分為連接筒體和拉伸試驗機的轉換體，需要承受較大作用力故也採用了螺紋連接。本發明的有益效果為本發明通過設置內設截面同試樣相適應安裝槽的上、下密封連接頭，實現了板形試樣的穩定夾持和筒體密封的問題，該裝置易於製造加工，存放、安裝方便，使用簡單，操作可控性好。本發明上下連接頭上所開的矩形試樣安裝槽的截面形狀與試樣截面形狀相適應， 但尺寸比試樣截面外擴1. 5 3mm，為了今後在試樣頭部塗抹密封矽膠或纏綁密封帶所預留的空間。[0023]本發明通過轉換結構與筒體採用了密封性較好的螺紋連接實現下密封連接頭對筒體的密封和筒體自重的負重。本發明通過筒體外套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器以實現腐蝕液溫度調節。本發明中塞入冷凝孔的冷凝管外包纏聚四氟乙烯膠帶，以進行冷凝回流保證筒體內溶液濃度維持恆定。本發明塞入測溫孔的溫度計需嵌入木塞或外纏綁密封帶，以堵塞測溫孔，以防止溶液在測溫孔大量揮發。

圖1是現有的圓柱形試樣慢拉伸應力腐蝕實驗環境箱的夾頭形狀示意圖；圖2是慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱剖面示意圖；圖3是選定的比例拉伸試樣示意圖；圖4是底座示意圖，其中，圖4-1為底座的俯視圖，圖4-2為A-A剖視圖；圖5是封蓋示意圖，其中，圖5-1為封蓋俯視圖，圖5-2為B-B剖視圖；圖6是筒體示意圖，其中，圖6-1為筒體俯視圖，圖6-2為C-C剖視圖；圖7是上密封連接頭示意圖，其中，圖7-1為上密封連接頭主視圖，圖7-2為上密封連接頭俯視圖，圖7-3為D-D剖視圖；圖8是下密封連接頭上部示意圖，其中，圖8-1為下密封連接頭上部主視圖，圖8-2 為下密封連接頭上部俯視圖，圖8-3為下密封連接頭上部E-E剖視圖；圖9是下密封連接頭下部示意圖，其中，圖9-1為下密封連接頭下部主視圖，圖9-2 為下密封連接頭下部俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明，但不應該以此限制本發明的保護範圍。本發明的環境箱裝置可以安裝到現有的萬能試驗機(即拉伸試驗機)上實現加載。具體實施，參加附圖2 9所示，包括筒體1、底座2、封蓋3、上密封連接頭7和下密封連接頭。筒體1同底座2通過焊接工藝連接，筒體1同封蓋3可移動連接。筒體1外部套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器。封蓋3可開有冷凝孔10或測溫孔11 冷凝孔10內設有用以冷凝回流以保證筒體內溶液濃度維持恆定的、包纏聚四氟乙烯膠帶的冷凝管；測溫孔(11)內設有木塞或纏綁密封帶的溫度計。上密封連接頭7同封蓋3間隙配合，可以無摩擦運動，上密封連接頭入筒體1內部分設有一安裝槽71，安裝槽71截面同矩形試樣8頭部形狀相適應以與之通過定位孔進行螺栓連接；下密封連接頭由上部5和下部6組成，該下密封連接頭上部5同底座2連接，下密封連接頭上部5入筒體1，內部設有一安裝槽51，安裝槽51截面同矩形試樣8頭部形狀相適應通過通過定位孔進行螺栓連接。下密封連接頭下部6設於底座2之下，下密封連接頭上部5與下部6通過螺紋與底座2固接，通過轉換結構與筒體採用了密封性較好的螺紋連接實現下密封連接頭對筒體的密封和筒體自重的負重。[0040]矩形試樣上密封連接頭安裝槽71和下密封連接頭安裝槽51略截面大於試樣8截面，邊界距離為1. 5 3mm，以為試樣頭部塗抹密封矽膠或纏綁密封帶預留空間。使用時，先將試樣8的下部與下密封連接頭上部5通過螺栓孔9連接固定好，然後將下密封連接頭上部5與下部6通過螺紋與底座擰緊固定。這時可將環境箱體放在萬能試驗機上並通過下夾頭下部6夾緊固定。固定好筒體後，將試樣8與上密封連接頭7通過螺栓孔9連接固定。注入腐蝕環境液，液位高度應保證在加載過程中試樣平行段始終浸在溶液中。若腐蝕液有溫度要求，可在筒體1外部套上連有控溫裝置的陶瓷加熱器來進行加熱與控溫。上述步驟完成後將封蓋3與筒體1通過螺栓4進行密封。其中上密封連接頭7與封蓋3之間為間隙配合，間隙極小隻要能保證二者可以作無摩擦滑動即可。封蓋3上可根據需要開有測溫孔11，將溫度計嵌入木塞後者纏綁密封帶後再塞入孔11進行測溫防止溶液在測溫孔大量揮發。冷凝管包纏聚四氟乙烯膠帶後塞入冷凝孔10進行冷凝回流以保證筒體內溶液濃度維持恆定。尺寸比試樣截面外擴1. 5 3mm。加載過程通過萬能拉伸試驗機夾持上密封連接頭7向上拉伸實現，試驗拉伸速率應符合GB-T15970. 7-2000中對於慢應變速率拉伸試驗的規定，範圍為10—1 ΙΟ、—1，通常優先試用ΙΟ、—1。本發明裝置與現有技術相比具有的優點是1、設計了一種合理的機構，在使用矩形截面試樣做慢拉伸試驗的同時保證了良好的試驗穩定性和筒體密封性能。2、易於製造加工，存放、安裝方便，使用簡單，操作可控性好。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術範疇。
權利要求1.一種矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗的環境箱裝置，包括筒體(1)、底座O)、封蓋(3)，筒體(1)同底座O)固接，筒體(1)同封蓋C3)可移動連接，其特徵在於，還包括上密封連接頭(7)，該上密封連接頭(7)同封蓋C3)間隙配合，可以無摩擦運動，上密封連接頭入筒體(1)內部分設有一安裝槽(71)，安裝槽(71)截面同矩形試樣(8)頭部形狀相適應以與之固接；下密封連接頭包括一上部(5)，該下密封連接頭上部(5)同底座( 連接，下密封連接頭上部( 入筒體(1)，內部設有一安裝槽(51)，安裝槽(51)截面同矩形試樣(8)頭部形狀相適應以與之固接。
2.根據權利要求1所述的矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述矩形試樣上密封連接頭安裝槽(71)和下密封連接頭安裝槽(51)截面大於試樣(8) 截面，邊界距離為1.5 3mm。
3 根據權利要求1所述的矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述下密封連接頭還包括一下部(6)設於底座( 之下，所述下密封連接頭上部(5)與下部(6)通過螺紋與底座O)固接。
4.根據權利要求1所述的矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述上密封連接頭(7)和下密封連接頭上部( 上設有螺孔(9)，試樣(8)通過螺栓孔 (9)分別與上密封連接頭(7)和下密封連接頭(5)固接。
5.根據權利要求1 5中任一所述矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述筒體(1)外部套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器。
6.根據權利要求1 5中任一所述矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述封蓋⑶開有冷凝孔(10)或測溫孔(11)。
7.根據權利要求6中所述矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，冷凝孔(10)內設有用以冷凝回流以保證筒體內溶液濃度維持恆定的、包纏聚四氟乙烯膠帶的冷凝管。
8.根據權利要求7中所述矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述測溫孔(11)內設有木塞或纏綁密封帶的溫度計。
9.根據權利要求1 5中任一所述矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗環境箱裝置，其特徵在於，所述筒體、底座和封蓋的材質為2205雙相不鏽鋼。
專利摘要本實用新型涉及一種矩形截面試樣慢拉伸應力腐蝕試驗的環境箱裝置，該裝置包括筒體、底座、封蓋，筒體同底座固接，筒體同封蓋可移動連接，還包括上密封連接頭，該上密封連接頭同封蓋間隙配合，可以無摩擦運動，上密封連接頭入筒體內部分設有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應以與之固接；下密封連接頭包括一上部，該下密封連接頭上部同底座連接，下密封連接頭上部入筒體，內部設有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應以與之固接。本實用新型通過設置內設截面同試樣相適應安裝槽的上、下密封連接頭，實現了板形試樣的穩定夾持和筒體密封的問題，該裝置易於製造加工，存放、安裝方便，使用簡單，操作可控性好。
文檔編號G01N3/02GK201993271SQ20112009307
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者關凱書, 白濤 申請人:華東理工大學