一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法和裝置的製作方法
2023-05-08 01:23:56
專利名稱：一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種材料試驗方法，特別是金屬材料的拉伸試驗，以及對應的試驗裝置。
背景技術：
拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。所以，通過金屬材料拉伸試驗機來對金屬棒材進行拉伸試驗，可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標，對研究材料的力學特性、鑑別材料的工程適用價值有著重要意義。現在的拉伸試驗裝置，一般是這樣的結構:它具有分別上下布置的上平臺、下平臺，上下平臺水平且上下相對，彼此均與豎直的導杆聯接，而上平臺的下表面上，裝有一上鉗具，上鉗具的下部開有燕尾式的上鉗口，一個外形與該鉗口適配的、截面呈倒三角形的上夾具裝在上鉗口內，上夾具內部具有用於固定試樣上端部的鎖緊裝置；下平臺上亦裝有與上平臺上面的組件結構相同、與之上下正向對稱且同軸的下鉗具、下夾具；拉伸試驗裝置還包括與所述上平臺聯接的施力裝置以及測力、測位移裝置。試驗時，將金屬棒材試樣的上下端分別固定聯接在上夾具、下夾具上，開動機器，上平臺連帶上鉗具、上夾具向上平移，從而對試樣施加向上的拉力(同時還有向下的反作用力)，將試樣拉伸。當然，上面僅描述了上平臺移動、下平臺不動的形式，其實還有上不動下動、或者兩者都移動的形式，有可能只有一副鉗具、夾具是採用燕尾式的鉗口。不過目前的試驗裝置，大多採用上下對稱、或者左右對稱的鉗具夾具組成形式。鉗口與夾具之間是斜面接觸的，它們之間會有相對的勻速滑動，然後產生的摩擦力又阻止兩者相對勻速滑動，從而將拉力傳遞到試樣端頭。但是隨著拉力的持續增大，有時候卻會出現突發的夾具 竄動現象，這時夾具與鉗口之間的相對滑動是不勻速的，而使瞬時拉力不能傳遞到試樣上。這種夾具與鉗口的突發不勻速相對滑動的現象，稱之為掉力。一旦拉伸試驗中出現了掉力，則會嚴重影響試驗的準確性。目前的解決辦法，是在夾具與鉗口的接觸斜面上塗上潤滑油，從而使夾具和鉗具之間形成良好的滑動效果，也就是儘量地降低兩個部件之間的摩擦係數，儘量潤滑，來謀求勻速滑動的持續，以避免掉力情況出現。不過即便是加了潤滑油，實驗表明，掉力情況仍然時有出現。參照圖1，在進行30t金屬室溫拉伸試驗時，於拉力為IlOkN附近出現明顯的掉力情況；參照圖2和圖3，在進行60t金屬室溫拉伸試驗時，分別是在彈性段的拉力為360kN附近、以及硬化段的拉力為340kN附近均出現明顯的掉力情況。上述幾個實驗，均是在夾具與鉗口的接觸斜面上塗有利於減少摩擦的潤滑油。故如何有效地解決掉力問題，一直是本領域技術人員所面對的一大技術難題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是:提供一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法，以及該拉伸試驗所對應的拉伸試驗裝置。
本發明解決其技術問題的解決方案是:
一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法，包括以下步驟:
1)、在上鉗口與上夾具的接觸斜面上塗抹阻尼脂，形成阻尼脂層；
2)、裝夾試樣並進行金屬拉伸試驗；
3)、卸下試樣。另外所述步驟I)中，在上鉗口與上夾具的接觸斜面上塗抹阻尼脂的同時，還對下鉗口與下夾具的接觸斜面上也塗抹阻尼脂。這樣是針對具有上鉗具以及下鉗具的拉伸裝置而言的，如果是只具有一個端頭的特別的拉伸試驗裝置，則只針對一副夾具、鉗口塗阻尼脂即可。上述的I) 3)步驟，是對完成一次完整的拉伸試驗所言，不過同樣的拉伸裝置，可以在卸下上一個試樣的之後，裝上新試樣，繼續進行下一次拉伸試驗，但最好重新塗抹阻尼脂(若上一次阻尼脂未耗盡，則只將原脂重新塗抹均勻即可；若已耗盡，則可補充新的阻尼脂)，保證試驗的初始條件完全滿足要求。亦即，在所述步驟3)之後，還有繼續進行下一次金屬拉伸試驗的步驟，而在開始該下一次金屬拉伸試驗之前，先完成步驟I)。阻尼脂層的厚度為0.01謹 5謹，優選0.01謹 0.05謹。然後相對應地，一種金屬拉伸試驗裝置，包括上鉗具，上鉗具的下部開有燕尾式的上鉗口，一個外形與上鉗口適配的、截面呈倒三角形的上夾具裝在上鉗口內，上夾具內部具有用於固定試樣上端部的鎖緊裝置，上夾具與上鉗口之間具有相接觸的斜面，該斜面設有阻尼脂層。進一步，所述金屬拉伸試驗裝置還包括下鉗具，下鉗具的上部開有燕尾式的下鉗口，一個外形與下鉗口適配的、截面呈倒三角形的下夾具裝在下鉗口內，下夾具內部具有用於固定試樣下端部的鎖緊裝置，下夾具與下鉗口之間具有相接觸的斜面，該斜面亦設有阻尼脂層。亦即，本金屬拉伸試驗裝置為上下均設有鉗具、燕尾式鉗口亦即夾具的上下鏡像對稱結構。阻尼脂層的厚度為0.0lmm 5mm,優選0.0lmm 0.05mm。本發明的有益效果是:本發明在鉗口與夾具的接觸斜面上塗抹阻尼脂，阻尼脂相對於傳統的為了減少接觸面摩擦力的潤滑油而言，由於其粘稠的阻尼特性，反而具有儘量阻止鉗具與夾具相對滑動的作用。經實驗證明，這種做法能夠有效地避免掉力情況的出現。本發明的試驗裝置即為採用了塗阻尼脂的方案後所作出的組件結構。本發明顛覆了傳統的做法，取得了意想不到的優良效果。本發明可應用在金屬材料的拉伸試驗中。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他設計方案和附圖。圖1是常規金屬棒材拉伸試驗的力-位移曲線圖，其採用30t的液壓夾具，試驗速度為2mm/min，計算標準為GB/T 228-2010 ；
圖2是常規金屬棒 材拉伸試驗的彈性段力-位移曲線圖，其採用60t的液壓夾具，試驗速度為2mm/min，計算標準為GB/T 228-2010 ；圖3是常規金屬棒材拉伸試驗的硬化段力-位移曲線圖，其採用60t的液壓夾具，試驗速度為2mm/min，計算標準為GB/T 228-2010 ；
圖4是本發明的金屬拉伸試驗裝置結構原理 圖5是與圖1所對應的同等實驗條件下，使用了本發明的試驗方法後所作出的金屬棒材拉伸試驗的彈性段力-位移曲線 圖6是與圖2和圖3所對應的同等實驗條件下，使用了本發明的試驗方法後所作出的金屬棒材拉伸試驗的力-位移曲線圖。
具體實施例方式以下將結合實施例和附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發明的目的、特徵和效果。顯然，所描述的實施例只是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，基於本發明的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬於本發明保護的範圍。另外，文中所提到的所有聯接/連接關係，並非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優的聯接結構。本發明創造中的各個技術特徵，在不互相矛盾衝突的前提下可以交互組合。參照圖4，一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法，包括以下步驟:
1)、在上鉗口與上夾具2的接觸斜面上塗抹阻尼脂，形成阻尼脂層3；
2)、裝夾試樣4並進行金屬拉伸試驗；
3)、卸下試樣4。因為本發明所提供的方法，大多的應用對象為常規的上下對稱布置的鉗具夾具的組成形式，故所述步驟I)中，在上鉗口與上夾具2的接觸斜面上塗抹阻尼脂的同時，還對下鉗口與下夾具5的接觸斜面上也塗抹阻尼脂。雖然一次塗脂可以重複試驗多次，不過為了儘量確保試驗數據的準確性，避免因阻尼脂在上一次試驗中損耗而導致下一次試驗出現誤差，故最好每做一次新的試驗就事先再塗抹一次阻尼脂。亦即，在所述步驟3)之後，還有繼續進行下一次金屬拉伸試驗的步驟，而在開始該下一次金屬拉伸試驗之前，先完成步驟I)。具體地，所述阻尼脂層3的厚度為0.0lmm 5mm，優選阻尼脂層3的厚度為0.0lmm 0.05mm。 原脂塗上之後，通過機器的拉伸巨力，可將脂層擠壓開，達到所述的0.01mm 0.05mm 的厚度。相對應地，一種金屬拉伸試驗裝置，包括上鉗具1，上鉗具I的下部開有燕尾式的上鉗口，一個外形與上鉗口適配的、截面呈倒三角形的上夾具2裝在上鉗口內，上夾具2內部具有用於固定試樣4上端部的鎖緊裝置，上夾具2與上鉗口之間具有相接觸的斜面，該斜面設有阻尼脂層3。然後，如圖4所示，下鉗具6、下夾具5的形狀與上鉗具1、上夾具2的一致，不過與上鉗具1、上夾具2形成上下鏡像對稱的關係。同樣，阻尼脂層3的厚度為
0.0lmm 5mm,優選阻尼脂層3的厚度為0.0lmm 0.05_。需要指出的是，上面的實施例描述中雖然採用了上、下的字眼來命名部件，但並非表示其必須為標準的上下方位，而是允許根據實際情況進行上下、左右等方位的替代。這裡的上、下命名方式，只為方面描述部件相對位置而已。
從圖5和圖6可以看出，即使沿用原來的機械結構，但由於在接觸斜面的位置加入了阻尼脂層，反而沒有出現掉力的情況，試樣順利地被拉伸直至斷裂。這與在原來固有的加潤滑油、減少鉗口與夾具之間的摩擦力的思路是完全相反的。發明人經過設置無任何潤滑條件的對照組①、加常規潤滑油的對照組②以及應用了本發明的試驗方法的實驗組③，分別進行了多次試驗，試驗結果如下:
對照組①在30t的拉力條件下進行20次試驗，掉力14次，掉力比例達到70%，在60t的拉力條件下進行20次試驗，掉力16次，掉力比例達到80%。對照組②在30t的拉力條件下進行20次試驗，掉力8次，掉力比例達到40%，在60t的拉力條件下進行20次試驗，掉力10次，掉力比例達到50%。對照組③無論是在30t還是60t的拉力條件下，試驗20次，都沒有出現過I次掉力。在對照組③中，發明人採用的是深圳市合誠潤滑材料有限公司生產的阻尼脂，牌號為6017-u203、6017-u427、6017-323或6017-U203。事實上，雖然廠家不同，但阻尼脂的成分是相同的，故實際試驗中，可以隨意選擇任意的阻尼脂。以上對本發明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本 發明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
權利要求
1.一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法，其特徵在於:包括以下步驟: 1)、在上鉗口與上夾具(2)的接觸斜面上塗抹阻尼脂，形成阻尼脂層(3)； 2)、裝夾試樣(4)並進行金屬拉伸試驗； 3)、卸下試樣(4)。
2.根據權利要求1所述的防止掉力的金屬拉伸試驗方法，其特徵在於:所述步驟I)中，在上鉗口與上夾具(2)的接觸斜面上塗抹阻尼脂的同時，還對下鉗口與下夾具(5)的接觸斜面上也塗抹阻尼脂。
3.根據權利要求2所述的防止掉力的金屬拉伸試驗方法，其特徵在於:在所述步驟3)之後，還有繼續進行下一次金屬拉伸試驗的步驟，而在開始該下一次金屬拉伸試驗之前，先完成步驟I)。
4.根據權利要求1所述的防止掉力的金屬拉伸試驗方法，其特徵在於:所述阻尼脂層(3)的厚度為0.0lmm 5mm。
5.根據權利要求4所述的防止掉力的金屬拉伸試驗方法，其特徵在於:所述阻尼脂層(3)的厚度為 0.0lmm 0.05mm。
6.一種金屬拉伸試驗裝置，包括上鉗具(1)，上鉗具(I)的下部開有燕尾式的上鉗口，一個外形與上鉗口適配的、截面呈倒三角形的上夾具(2)裝在上鉗口內，上夾具(2)內部具有用於固定試樣(4)上端部的鎖緊裝置，其特徵在於:上夾具(2)與上鉗口之間具有相接觸的斜面，該斜面設有阻尼 脂 層(3)。
7.根據權利要求6所述的金屬拉伸試驗裝置，其特徵在於:還包括下鉗具(6)，下鉗具(6)的上部開有燕尾式的下鉗口，一個外形與下鉗口適配的、截面呈倒三角形的下夾具(5)裝在下鉗口內，下夾具(5 )內部具有用於固定試樣下端部的鎖緊裝置，下夾具(5 )與下鉗口之間具有相接觸的斜面，該斜面亦設有阻尼脂層(3)。
8.根據權利要求6或7所述的金屬拉伸試驗裝置，其特徵在於:所述阻尼脂層(3)的厚度為 0.01mm 5mm。
9.根據權利要求8所述的金屬拉伸試驗裝置，其特徵在於:所述阻尼脂層(3)的厚度為/0.0lmm 0.05mmo
全文摘要
本發明公開了一種防止掉力的金屬拉伸試驗方法，包括以下步驟1)在上鉗口與上夾具的接觸斜面上塗抹阻尼脂，形成阻尼脂層；2)裝夾試樣並進行金屬拉伸試驗；3)卸下試樣。本發明還公開了一種金屬拉伸試驗裝置，它的上鉗具的下部開有燕尾式的上鉗口，上夾具裝在上鉗口內，上夾具內部具有用於固定試樣上端部的鎖緊裝置，上夾具與上鉗口之間具有相接觸的斜面，該斜面設有阻尼脂層。本發明顛覆了傳統的加潤滑油提高潤滑程度來避免掉力出現的思路，而是採用在接觸斜面上塗阻尼脂的方法，經過實驗證明，能夠有效地避免掉力情況的出現。本發明可應用在金屬材料的拉伸試驗中。
文檔編號G01N3/08GK103245559SQ201310123519
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者陳躍龍 申請人:深圳三思縱橫科技股份有限公司