一種棒狀試樣持久蠕變試驗用夾持裝置的製作方法

2023-05-01 08:30:01

本發明涉及力學性能試驗夾持工具，具體為一種棒狀試樣持久蠕變試驗用夾持裝置。

背景技術：

持久/蠕變試驗是測定材料在高溫長時間載荷作用下材料斷裂抗力/變形抗力的一種高溫力學性能試驗。對許多高溫零件，如鍋爐中的過、再熱器管等，不僅需要良好的短時拉伸性能、優異的抗氧化性能，還需要在服役過程中承載一定的應力，這就需要有良好的高溫持久/蠕變性能。為了獲得材料的持久/蠕變性能，必須進行長時間的實驗。持久/蠕變試驗機加熱爐一般均較長，除被測試樣外，整個夾持裝置的絕大部分在整個試驗過程中都處於高溫加熱的狀態。目前，棒狀持久蠕變試樣多通過螺紋結構的夾具進行裝夾、固定，雖然能保證較好的同軸度，但拆卸較為不便，特別是在經過高溫高壓長期間服役後會出現燒結、氧化等現象，嚴重時只有破壞夾持裝置才能在試驗結束後取下夾具及試樣，這不但會有可能在取試樣的過程中損壞試樣，也會對夾持裝置造成不可逆的損害，使得其無法再次利用，大幅度提高試驗的成本。此外，此類實驗對同軸度的要求較高，由於試驗機上下試樣夾持裝置的設計、加工、裝配以及使用等多方面的因素，不可避免地存在同軸度定位誤差。由同軸度定位誤差的影響在材料的持久/蠕變試驗中，會在試驗承受正應力的同時因彎曲產生附加應力，如彎曲正應力和彎曲剪應力等，從而影響到試驗結果的準確性。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種棒狀試樣持久蠕變試驗用夾持裝置，結構簡單，易於加工，夾持快速，在能夠保證同軸度的前提下儘可能實現靈活裝夾並減少高溫下夾持裝置的粘連問題，降低測試成本，提高試驗效率和測試結果的準確性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種棒狀試樣持久蠕變試驗用夾持裝置，包括對稱固定在被測棒狀試樣兩端的夾持單元；所述的夾持單元包括夾具和拉杆；所述的夾具一端通過螺紋連接與被測棒狀試樣連接固定，另一端通過銷連接與拉杆的一端連接，拉杆的另一端與持久蠕變試驗機主體相連。

優選的，夾具與被測棒狀試樣的固定端呈棒狀設置，且沿軸線設置有與被測棒狀試樣匹配的內螺紋。

優選的，夾具與拉杆的連接端呈板狀設置，拉杆的連接端設置有與板狀結構間隙配合的連接槽口；最大配合間隙不超過0.5mm。

進一步，夾具的銷孔為圓銷孔，拉杆上對應的銷孔為腰圓銷孔；定位銷依次穿過連接槽口一側的腰圓銷孔、圓孔和連接槽口另一側的腰圓銷孔連接夾具和拉杆；腰圓銷孔的寬度不小於定位銷的直徑，二者的絕對差值不超過0.1mm。

優選的，拉杆呈棒狀設置，其伸出端設置有連接持久蠕變試驗機的外螺紋。

優選的，夾持單元均由高溫合金GH37製成。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明所述的夾持裝置，通過螺紋連接保證了被測棒狀試樣的同軸性，並且不需要現有的被測棒狀試樣進行結構改變，能夠直接使用，對稱的設置也保證了其使用的靈活性；同時配合銷連接的拉杆，能夠在試驗前後均能進行快速靈活的裝夾，結構簡單，在保證同軸度的前提下確保試驗順利進行，並可在試驗結束後順利分離上夾具與上拉杆以及下夾具與下拉杆，大大提高拆卸不便的問題；儘可能減少夾持裝置燒結、粘連的現象發生進而加強夾持裝置的重複利用率。

進一步的，利用棒狀設置的連接端，配合內螺紋的連接方式，使得連接部位不會直接受到燒結和氧化，棒狀結構的徑向均勻性使得連接部位不會發生特異性的變形，保證了拆卸的方便性和裝置的利用率，更好的保證了加持和作用效果。

進一步的，利用板狀結構和連接槽口形成的插板和插口結構，能夠快速的進行連接，即使是受到了燒結和氧化，也能沿著連接槽口的方向快速的對被測棒狀試樣進行拆卸。

進一步的，通過配合關係的限定，以及材料的選擇，均在保證加持穩定性的同時提高了裝置的精度，保證了試驗同軸性和對夾持要求的滿足。

附圖說明

圖1為本發明進行加持時的結構示意圖。

圖2為圖1中上部分加持裝置的剖面圖。

圖3為本發明實例中所述夾具的局部剖視圖。

圖中：1、上夾具，2、被測試樣，3、下夾具，4、上拉杆，5、下拉杆，6、上定位銷，7、下定位銷。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。

本發明一種棒狀試樣持久蠕變試驗用夾持裝置，如圖1所示，其包括上拉杆4、下拉杆5、上夾具1、下夾具3、上定位銷6和下定位銷7，被測棒狀試樣2連接在上夾具1和下夾具3之間，上拉杆4與下拉杆5對稱設置，上夾具1與下夾具3對稱設置，上定位銷6與下定位銷7對稱設置。

其中，上夾具1上端為板狀結構，通過上定位銷6與上夾具1實現連接；上夾具1下端為棒狀螺紋杆，被測試樣2通過上夾具1下端的內螺紋與上夾具1實現連接；上夾具1上端和下端通過機械倒圓的方式結合；

上拉杆4下端開有與上夾具1上端板狀結構形狀相對應的連接槽口，連接槽口與上夾具1上端板狀結構之間呈間隙配合，最大間隙不超過0.5mm；

上拉杆4的銷孔呈由一個長方形加兩個半圓組成的腰圓孔，上定位銷6為棒狀，腰圓孔的寬度大於等於上定位銷6的直徑，二者的絕對差值不超過0.1mm。

本發明中的夾持裝置結構簡單、易於加工，可在保證同軸度的前提下確保試驗順利進行，並儘可能實現靈活裝夾，並解決在高溫下夾持裝置的粘連問題，從而降低測試成本，提高試驗效率。

具體的，如圖1-3所示。本發明所述的夾持裝置由高溫合金GH37製作，由上拉杆4、下拉杆5、上夾具1、下夾具3、上定位銷6、下定位銷7和被測棒狀試樣2組成，其中上拉杆4與下拉杆5對稱設置，上夾具1與下夾具3對稱設置，上定位銷6與下定位銷7對稱設置。上夾持1上端呈板狀結構，上拉杆4通過上定位銷6與上夾具實現連接；上夾具1下端為螺紋杆，所述被測試樣2通過上夾具1下端的內螺紋與之實現連接；上拉杆4下端開有與上夾具1上端板狀結構形狀相對應的空腔，空腔與上夾具1上端板狀結構之間呈間隙配合，間隙為0.20mm；上夾具1的銷孔呈平橢圓狀，上定位銷為棒狀，其中，定位銷尺寸為10.00mm，銷孔短軸尺寸為10.02mm，二者的絕對差值為0.02mm。