CN103245559B - 一种防止掉力的金属拉伸试验方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止掉力的金属拉伸试验方法，包括以下步骤：1）、在上钳口与上夹具的接触斜面上涂抹阻尼脂，形成阻尼脂层；2）、装夹试样并进行金属拉伸试验；3）、卸下试样。本发明还公开了一种金属拉伸试验装置，它的上钳具的下部开有燕尾式的上钳口，上夹具装在上钳口内，上夹具内部具有用于固定试样上端部的锁紧装置，上夹具与上钳口之间具有相接触的斜面，该斜面设有阻尼脂层。本发明颠覆了传统的加润滑油提高润滑程度来避免掉力出现的思路，而是采用在接触斜面上涂阻尼脂的方法，经过实验证明，能够有效地避免掉力情况的出现。本发明可应用在金属材料的拉伸试验中。

Description

一种防止掉力的金属拉伸试验方法和装置

技术领域

本发明涉及一种材料试验方法，特别是金属材料的拉伸试验，以及对应的试验装置。

背景技术

拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。所以，通过金属材料拉伸试验机来对金属棒材进行拉伸试验，可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标，对研究材料的力学特性、鉴别材料的工程适用价值有着重要意义。现在的拉伸试验装置，一般是这样的结构：它具有分别上下布置的上平台、下平台，上下平台水平且上下相对，彼此均与竖直的导杆联接，而上平台的下表面上，装有一上钳具，上钳具的下部开有燕尾式的上钳口，一个外形与该钳口适配的、截面呈倒三角形的上夹具装在上钳口内，上夹具内部具有用于固定试样上端部的锁紧装置；下平台上亦装有与上平台上面的组件结构相同、与之上下正向对称且同轴的下钳具、下夹具；拉伸试验装置还包括与所述上平台联接的施力装置以及测力、测位移装置。试验时，将金属棒材试样的上下端分别固定联接在上夹具、下夹具上，开动机器，上平台连带上钳具、上夹具向上平移，从而对试样施加向上的拉力（同时还有向下的反作用力），将试样拉伸。当然，上面仅描述了上平台移动、下平台不动的形式，其实还有上不动下动、或者两者都移动的形式，有可能只有一副钳具、夹具是采用燕尾式的钳口。不过目前的试验装置，大多采用上下对称、或者左右对称的钳具夹具组成形式。

钳口与夹具之间是斜面接触的，它们之间会有相对的匀速滑动，然后产生的摩擦力又阻止两者相对匀速滑动，从而将拉力传递到试样端头。但是随着拉力的持续增大，有时候却会出现突发的夹具窜动现象，这时夹具与钳口之间的相对滑动是不匀速的，而使瞬时拉力不能传递到试样上。这种夹具与钳口的突发不匀速相对滑动的现象，称之为掉力。一旦拉伸试验中出现了掉力，则会严重影响试验的准确性。目前的解决办法，是在夹具与钳口的接触斜面上涂上润滑油，从而使夹具和钳具之间形成良好的滑动效果，也就是尽量地降低两个部件之间的摩擦系数，尽量润滑，来谋求匀速滑动的持续，以避免掉力情况出现。不过即便是加了润滑油，实验表明，掉力情况仍然时有出现。

参照图1，在进行30t金属室温拉伸试验时，于拉力为110kN附近出现明显的掉力情况；参照图2和图3，在进行60t金属室温拉伸试验时，分别是在弹性段的拉力为360kN附近、以及硬化段的拉力为340kN附近均出现明显的掉力情况。上述几个实验，均是在夹具与钳口的接触斜面上涂有利于减少摩擦的润滑油。故如何有效地解决掉力问题，一直是本领域技术人员所面对的一大技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种防止掉力的金属拉伸试验方法，以及该拉伸试验所对应的拉伸试验装置。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种防止掉力的金属拉伸试验方法，包括以下步骤：

1）、在上钳口与上夹具的接触斜面上涂抹阻尼脂，形成阻尼脂层；

2）、装夹试样并进行金属拉伸试验；

3）、卸下试样。

另外所述步骤1）中，在上钳口与上夹具的接触斜面上涂抹阻尼脂的同时，还对下钳口与下夹具的接触斜面上也涂抹阻尼脂。这样是针对具有上钳具以及下钳具的拉伸装置而言的，如果是只具有一个端头的特别的拉伸试验装置，则只针对一副夹具、钳口涂阻尼脂即可。

上述的1）～3）步骤，是对完成一次完整的拉伸试验所言，不过同样的拉伸装置，可以在卸下上一个试样的之后，装上新试样，继续进行下一次拉伸试验，但最好重新涂抹阻尼脂（若上一次阻尼脂未耗尽，则只将原脂重新涂抹均匀即可；若已耗尽，则可补充新的阻尼脂），保证试验的初始条件完全满足要求。亦即，在所述步骤3）之后，还有继续进行下一次金属拉伸试验的步骤，而在开始该下一次金属拉伸试验之前，先完成步骤1）。阻尼脂层的厚度为0.01mm～5mm，优选0.01mm～0.05mm。

然后相对应地，一种金属拉伸试验装置，包括上钳具，上钳具的下部开有燕尾式的上钳口，一个外形与上钳口适配的、截面呈倒三角形的上夹具装在上钳口内，上夹具内部具有用于固定试样上端部的锁紧装置，上夹具与上钳口之间具有相接触的斜面，该斜面设有阻尼脂层。

进一步，所述金属拉伸试验装置还包括下钳具，下钳具的上部开有燕尾式的下钳口，一个外形与下钳口适配的、截面呈倒三角形的下夹具装在下钳口内，下夹具内部具有用于固定试样下端部的锁紧装置，下夹具与下钳口之间具有相接触的斜面，该斜面亦设有阻尼脂层。亦即，本金属拉伸试验装置为上下均设有钳具、燕尾式钳口亦即夹具的上下镜像对称结构。阻尼脂层的厚度为0.01mm～5mm，优选0.01mm～0.05mm。

本发明的有益效果是：本发明在钳口与夹具的接触斜面上涂抹阻尼脂，阻尼脂相对于传统的为了减少接触面摩擦力的润滑油而言，由于其粘稠的阻尼特性，反而具有尽量阻止钳具与夹具相对滑动的作用。经实验证明，这种做法能够有效地避免掉力情况的出现。本发明的试验装置即为采用了涂阻尼脂的方案后所作出的组件结构。本发明颠覆了传统的做法，取得了意想不到的优良效果。本发明可应用在金属材料的拉伸试验中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是常规金属棒材拉伸试验的力-位移曲线图，其采用30t的液压夹具，试验速度为2mm/min，计算标准为GB/T 228-2010；

图2是常规金属棒材拉伸试验的弹性段力-位移曲线图，其采用60t的液压夹具，试验速度为2mm/min，计算标准为GB/T 228-2010；

图3是常规金属棒材拉伸试验的硬化段力-位移曲线图，其采用60t的液压夹具，试验速度为2mm/min，计算标准为GB/T 228-2010；

图4是本发明的金属拉伸试验装置结构原理图；

图5是与图1所对应的同等实验条件下，使用了本发明的试验方法后所作出的金属棒材拉伸试验的弹性段力-位移曲线图；

图6是与图2和图3所对应的同等实验条件下，使用了本发明的试验方法后所作出的金属棒材拉伸试验的力-位移曲线图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图4，一种防止掉力的金属拉伸试验方法，包括以下步骤：

1）、在上钳口与上夹具2的接触斜面上涂抹阻尼脂，形成阻尼脂层3；

2）、装夹试样4并进行金属拉伸试验；

3）、卸下试样4。

因为本发明所提供的方法，大多的应用对象为常规的上下对称布置的钳具夹具的组成形式，故所述步骤1）中，在上钳口与上夹具2的接触斜面上涂抹阻尼脂的同时，还对下钳口与下夹具5的接触斜面上也涂抹阻尼脂。

虽然一次涂脂可以重复试验多次，不过为了尽量确保试验数据的准确性，避免因阻尼脂在上一次试验中损耗而导致下一次试验出现误差，故最好每做一次新的试验就事先再涂抹一次阻尼脂。亦即，在所述步骤3）之后，还有继续进行下一次金属拉伸试验的步骤，而在开始该下一次金属拉伸试验之前，先完成步骤1）。

具体地，所述阻尼脂层3的厚度为0.01mm～5mm，优选阻尼脂层3的厚度为0.01mm～0.05mm。原脂涂上之后，通过机器的拉伸巨力，可将脂层挤压开，达到所述的0.01mm～0.05mm的厚度。

相对应地，一种金属拉伸试验装置，包括上钳具1，上钳具1的下部开有燕尾式的上钳口，一个外形与上钳口适配的、截面呈倒三角形的上夹具2装在上钳口内，上夹具2内部具有用于固定试样4上端部的锁紧装置，上夹具2与上钳口之间具有相接触的斜面，该斜面设有阻尼脂层3。然后，如图4所示，下钳具6、下夹具5的形状与上钳具1、上夹具2的一致，不过与上钳具1、上夹具2形成上下镜像对称的关系。同样，阻尼脂层3的厚度为0.01mm～5mm，优选阻尼脂层3的厚度为0.01mm～0.05mm。

需要指出的是，上面的实施例描述中虽然采用了上、下的字眼来命名部件，但并非表示其必须为标准的上下方位，而是允许根据实际情况进行上下、左右等方位的替代。这里的上、下命名方式，只为方面描述部件相对位置而已。

从图5和图6可以看出，即使沿用原来的机械结构，但由于在接触斜面的位置加入了阻尼脂层，反而没有出现掉力的情况，试样顺利地被拉伸直至断裂。这与在原来固有的加润滑油、减少钳口与夹具之间的摩擦力的思路是完全相反的。

发明人经过设置无任何润滑条件的对照组①、加常规润滑油的对照组②以及应用了本发明的试验方法的实验组③，分别进行了多次试验，试验结果如下：

对照组①在30t的拉力条件下进行20次试验，掉力14次，掉力比例达到70%，在60t的拉力条件下进行20次试验，掉力16次，掉力比例达到80%。

对照组②在30t的拉力条件下进行20次试验，掉力8次，掉力比例达到40%，在60t的拉力条件下进行20次试验，掉力10次，掉力比例达到50%。

对照组③无论是在30t还是60t的拉力条件下，试验20次，都没有出现过1次掉力。在对照组③中，发明人采用的是深圳市合诚润滑材料有限公司生产的阻尼脂，牌号为6017-u203、6017-u427、6017-323或6017-u203。事实上，虽然厂家不同，但阻尼脂的成分是相同的，故实际试验中，可以随意选择任意的阻尼脂。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种防止掉力的金属拉伸试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

        1）、在上钳口与上夹具（2）的接触斜面上涂抹阻尼脂，形成阻尼脂层（3）；

        2）、装夹试样（4）并进行金属拉伸试验；

        3）、卸下试样（4）；

所述阻尼脂层（3）的厚度为0.01mm～0.05mm。

2.根据权利要求1所述的防止掉力的金属拉伸试验方法，其特征在于：所述步骤1）中，在上钳口与上夹具（2）的接触斜面上涂抹阻尼脂的同时，还对下钳口与下夹具（5）的接触斜面上也涂抹阻尼脂。

3.根据权利要求2所述的防止掉力的金属拉伸试验方法，其特征在于：在所述步骤3）之后，还有继续进行下一次金属拉伸试验的步骤，而在开始该下一次金属拉伸试验之前，先完成步骤1）。

4.一种金属拉伸试验装置，包括上钳具（1），上钳具（1）的下部开有燕尾式的上钳口，一个外形与上钳口适配的、截面呈倒三角形的上夹具（2）装在上钳口内，上夹具（2）内部具有用于固定试样（4）上端部的锁紧装置，其特征在于：上夹具（2）与上钳口之间具有相接触的斜面，该斜面设有阻尼脂层（3）；所述阻尼脂层（3）的厚度为0.01mm～0.05mm。

5.根据权利要求4所述的金属拉伸试验装置，其特征在于：还包括下钳具（6），下钳具（6）的上部开有燕尾式的下钳口，一个外形与下钳口适配的、截面呈倒三角形的下夹具（5）装在下钳口内，下夹具（5）内部具有用于固定试样下端部的锁紧装置，下夹具（5）与下钳口之间具有相接触的斜面，该斜面亦设有阻尼脂层（3）。