適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置的製作方法

2023-10-05 09:20:34

本發明涉及材料性能測試技術領域，尤其涉及一種適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置。

背景技術：

材料的力學性能是指材料在不同環境(溫度、介質、溼度)下，承受各種外加載荷(拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、衝擊、交變應力等)時所表現出的力學特徵。其中，撓度是杆件材料的一項重要的力學性能。撓度是在受力或非均勻溫度變化時，杆件軸線在垂直於軸線方向的線位移或板殼中面在垂直於中面方向的線位移。彎曲撓度是在彎曲試驗過程中，試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離。

而一些材料的彎曲撓度測試往往需要在高溫真空下進行。目前大多採用三點彎曲夾具對高溫試樣進行撓度測試，但現有的三點彎曲夾具的結構普遍佔用空間較大，使得用於給試樣提供高溫真空環境的環境箱也較大，尤其對於小力的測量的影響較大。環境箱較大會使得溫度波動不易控制，同時環境箱的內部環境的均熱性也較差，進而造成彎曲撓度測試不準確。

綜上所述，如何解決高溫真空環境彎曲撓度測試不準確的問題，已成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置，以解決高溫真空環境彎曲撓度測試不準確的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置，包括用於給試樣提供高溫真空環境的環境箱，所述環境箱內設置有三點彎曲夾具和撓度測量室，所述三點彎曲夾具通過測量引伸杆將所述試樣的變形量傳遞至所述撓度測量室，

所述三點彎曲夾具包括第一壓杆組件和能夠相對所述第一壓杆組件運動的第二壓杆組件，且所述第一壓杆組件的軸心與所述第二壓杆組件的軸心重合；

用於支撐所述試樣的測試端點的第一壓輥和第二壓輥，且所述第一壓輥和所述第二壓輥均垂直於所述第一壓杆組件的軸心，且所述第一壓輥和所述第二壓輥對稱設置在所述第一壓杆組件的軸線的兩側；

所述第二壓杆組件上設置有用於向所述試樣施加壓力的第三壓輥，所述第三壓輥與所述第一壓輥的距離和所述第三壓輥與所述第二壓輥的距離相等，且且所述第一壓輥、所述第二壓輥和所述第三壓輥之間互相平行。

優選地，所述測量引伸杆設置在所述第一壓杆組件的內部，且所述測量引伸杆的一端用於與所述試樣對應第三壓輥的施力位置相抵接，所述測量引伸杆的另一端連接至所述撓度測量室。

優選地，所述撓度測量室內設置有與測量引伸杆連接的託盤和用於測量所述託盤的位移變化的引伸計。

優選地，所述撓度測量室內還設置有用於抵消所述測量引伸杆、所述託盤和所述第二壓杆組件的自重的彈簧支撐杆。

優選地，所述撓度測量室還設置有觀察窗。

優選地，所述撓度測量室還設置有用於冷卻所述撓度測量室的冷卻裝置。

優選地，所述第二壓杆組件與主機橫梁上的作動器連接。

優選地，所述第一壓杆組件的端部設置有用於防止所述試樣偏移的限位塊。

優選地，所述第一壓杆組件包括與撓度測量室連接的支撐杆、設置在所述支撐杆上的第一連杆、設置在所述第一連杆上的壓座和設置在所述壓座上的壓輥座，所述第一壓輥和所述第二壓輥設置在所述壓輥座上。

優選地，所述第二壓杆組件包括與主機橫梁上的作動器連接的施力杆、設置在所述施力杆上的第二連杆、設置在所述第二連杆上的壓頭和設置在所述壓頭上的壓塊，所述第三壓輥設置在所述壓塊的正下方。

相比與背景技術介紹內容，上述高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置，將三點彎曲夾具設計成第二壓杆組件能夠向第一壓杆組件運動的方式，通過第三壓輥施加壓力，第一壓輥和第二壓輥提供試樣兩端的支撐，實現對試樣的三點彎曲撓度彎曲測試。由於第一壓杆組件和第二壓杆組件均為杆件，因此使得三點彎曲夾具的佔用空間相對較小，進而對環境箱的尺寸要求較小，從而避免了溫度波動及均熱性差，有效的提高了高溫真空環境彎曲撓度測試的準確性，同時由於環境箱的尺寸減小使得升溫能力和升溫速度大幅度提升，大大縮短的測試時間。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置的整體結構示意圖(未示出環境箱)；

圖2為本發明實施例提供的適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置的主視結構示意圖(未示出環境箱)；

圖3為圖2的局部剖視結構示意圖；

圖4為圖2的左視結構的示意圖。

上圖1-4中，

試樣1、限位塊2、第一壓輥3、第二壓輥4、第三壓輥5、測量引伸杆6、撓度測量室7、託盤8、引伸計9、彈簧支撐杆10、觀察窗11、支撐杆12、第一連杆13、壓座14、壓輥座15、施力杆16、第二連杆17、壓頭18、壓塊19、第一壓杆組件20、第二壓杆組件21。

具體實施方式

本發明的核心是提供一種適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置，以解決高溫真空環境彎曲撓度測試不準確的問題。

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明提供的技術方案，下面將結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1-4所示，本發明實施例提供的適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置，包括用於給試樣1提供高溫真空環境的環境箱，環境箱內設置有三點彎曲夾具和撓度測量室7，三點彎曲夾具通過測量引伸杆6將試樣的變形量傳遞至撓度測量室7，

三點彎曲夾具包括第一壓杆組件20和第二壓杆組件21，該第二壓杆組件21能夠相對第一壓杆組件20運動，且第一壓杆組件20的軸心與第二壓杆組件21的軸心重合，這裡需要說明的是，上述第二壓杆組件21相對第一壓杆組件20運動的實現方式可以是第一壓杆組件與主機橫梁的作動器連接，通過升降作動器帶動第一壓杆組件相對第二壓杆組件運動，也可以是第二壓杆組件與主機橫梁的作動器連接，通過升降作動器帶動第二壓杆組件相對第一壓杆組件運動；

同時在第一壓杆組件的端部還設置有用於支撐試樣1的測試端點的第一壓輥3和第二壓輥4，且第一壓輥3和第二壓輥4均垂直於第一壓杆組件的軸心，且第一壓輥和第二壓輥對稱設置在第一壓杆組件的軸線的兩側；

第二壓杆組件上設置有用於向試樣1施加壓力的第三壓輥5，第三壓輥5與第一壓輥3的距離和第三壓輥5與第二壓輥4的距離相等，且且第一壓輥3、第二壓輥4和第三壓輥5之間互相平行。

上述高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置，將三點彎曲夾具設計成第二壓杆組件能夠向第一壓杆組件運動的方式，通過第三壓輥施加壓力，第一壓輥和第二壓輥提供試樣兩端的支撐，實現對試樣的三點彎曲撓度彎曲測試。由於第一壓杆組件和第二壓杆組件均為杆件，因此使得三點彎曲夾具的佔用空間相對較小，當然這裡需要說明的是，上述測試裝置主要針對於小力的測量，比如250N以內，進而對環境箱的尺寸要求較小，從而避免了溫度波動及均熱性差，有效的提高了高溫真空環境彎曲撓度測試的準確性，同時由於環境箱的尺寸減小使得升溫能力和升溫速度大幅度提升，大大縮短的測試時間。

在進一步的實施方案中，上述測量引伸杆6設置在第一壓杆組件的內部，且測量引伸杆6的一端用於與試樣1對應第三壓輥5的施力位置相抵接，測量引伸杆6的另一端連接至撓度測量室7，從而將試樣的變形量傳遞至撓度測量室，當然可以理解的是，上述測量引伸杆設置在第一壓杆組件的內部僅僅是本發明實施例的一種舉例，還可以是設置在第一壓杆組件的外部，只不過本發明優選採用設置在第一壓杆內部的方式，這樣更加節省空間，進一步減小了對環境箱的尺寸要求。

在一些具體的實施方式中，上述撓度測量室7內還設置有與測量引伸杆6連接的託盤8和用於測量託盤8的位移變化的引伸計9。當然可以理解的是上述測量引伸杆通過託盤與引伸計建立位移測量的關係僅僅是本發明實施例的一種優選地舉例，還可以是直接將測量引伸杆與引伸計連接的方式。只不過通過託盤與引伸計建立連接，使得引伸計的布置範圍更加方便。

進一步的實施方案中，上述撓度測量室7內還設置有用於抵消測量引伸杆6、託盤8和第二壓杆組件21的自重的彈簧支撐杆10。該彈簧引伸杆包括彈簧和設置在彈簧內部的杆件，該彈簧支撐杆一端與託盤連接，另一端與引伸計連接，當彈簧支撐杆利用彈簧壓縮的彈力來抵消測量引伸杆、託盤和第二壓杆組件的自重，杆件與託盤連接的一端為固定連接，杆件的另一端與引伸計上設置的孔徑連接，通過螺栓固定，這樣當彈簧壓縮時杆件可以向引伸計一側運動，當然可以理解的是，還可以是杆件與引伸計側為固定連接，託盤上設置有與杆件的橫截面對應的孔徑，通過螺栓或銷釘等定位，當託盤向下壓縮時彈簧時，杆件相對託盤向上運動。

更進一步的實施方案中，上述撓度測量室7還設置有觀察窗11。通過設置觀察窗可以時觀察撓度測量室內的各部件的使用情況，當發生固定時，及時停止測試，進行維護。

在一些具體的實施方案中，上述撓度測量室7還設置有用於冷卻撓度測量室7的冷卻裝置。該冷卻裝置可以水冷的方式實現，比如撓度測量室包括封閉的環形腔體，環形腔體的內環為引伸計安裝室，環形腔體的內環與外環構成的腔體用於盛放冷卻水，通過設置進水口和出水口使得冷卻水循環對引伸計安裝室進行冷卻，還可以是風冷的形式實現，比如撓度測量室通過進氣口和出氣口進行循環通氣實現冷卻，這裡需要說明的是氣體冷卻時一般採用惰性氣體進行冷卻。

在一些具體的實施方式中，上述第二壓杆組件與主機橫梁上的作動器連接，通過升降作動器帶動第二壓杆組件相對第一壓杆組件運動，當然也可以是第一壓杆組件與主機橫梁的作動器連接，通過升降作動器帶動第一壓杆組件相對第二壓杆組件運動。更具體的實施方案中，上述第二壓杆組件與主機橫梁上的作動器可以通過法蘭連接。當然也可以是本領域技術人員常用的其他連接方式，比如螺紋連接等等。

為了防止試樣發生偏移，在第一壓杆組件的端部設置有限位塊2，限位塊可以是與第一壓杆組件的端部一體成型的結構(即切削或焊接而成)，也可以是第一壓杆的端部設置凹槽，限位塊可以嵌入凹槽內的方式，或本領域技術人員常用的其他布置方式。

在一些具體的實施方案中，上述第一壓杆組件可以包括與撓度測量室7連接的支撐杆12、設置在支撐杆12上的第一連杆13、設置在第一連杆13上的壓座14和設置在壓座14上的壓輥座15，第一壓輥3和第二壓輥4設置在壓輥座15上。當然可以理解的是上述結構的布置形式僅僅是本發明實施例的一種舉例，還可以是上述支撐杆、第一連杆、壓座和壓輥座為一體成型結構。

另外一些具體的實施方案中，上述第二壓杆組件包括與主機橫梁上的作動器連接的施力杆16、設置在施力杆16上的第二連杆17、設置在第二連杆17上的壓頭18和設置在壓頭18上的壓塊19，第三壓輥5設置在壓塊19的正下方。當然可以理解的是上述結構的布置形式也僅僅是本發明實施例的一種舉例，還可以是上述施力杆、第二連杆、壓頭和壓塊為一體成型結構。

以上對本發明所提供的適用於高溫真空環境的彎曲撓度測試裝置進行了詳細介紹。需要說明的是，本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括上述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。