CN104374646B - 一种棒材蠕变引伸计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式蠕变引伸计，旨在提供一种新的引伸计，可以装夹不同直径及不同标距的棒材试样。其技术方案的要点是，在两个上引伸杆上各有5个引伸计标距调节螺孔，用于调节量程调节螺钉定位支架的位置调节引伸计的标距，可装夹标距为16mm～100mm的棒材试样；设计了不同尺寸的棒材试样装夹垫块，通过更换棒材试样装夹垫块，可装夹直径为φ4～φ10的棒材试样；该引伸计选用DZ22或DD3、DD6材料，可用于1200℃以下的所有温度的蠕变试验。该引伸计可在不同型号的试验设备上使用，通用性好。

Description

一种棒材蠕变引伸计

技术领域

本发明涉及一种用于金属材料蠕变力学性能测试的变形测量装置，属于试验仪器领域。

背景技术

金属材料蠕变试验是在恒定温度恒定载荷下进行的一种高温拉伸试验。引伸计是金属材料蠕变力学性能试验测试中不可缺少的一部分。当前国内外用于金属材料蠕变试验测试的引伸计，都是一种规格的棒材试样专用一种型号规格的引伸计进行蠕变力学性能测试，常用的棒材蠕变引伸计型号规格为φ5×25，φ8×50，φ10×100。在一台试验设备需要配备几种不同型号规格的棒材蠕变引伸计，通过更换相应型号规格的棒材蠕变引伸计才能进行不同规格棒材试样的蠕变力学性能测试，不仅操作繁琐，而且一台试验设备配备多种型号的棒材蠕变引伸计，测试成本较高。没有一种通用性好的棒材蠕变引伸计可以在同一台试验设备上同时满足φ5×25，φ8×50，φ10×100等不同规格棒材试样的蠕变力学性能测试。当前国内使用的棒材蠕变引伸计的使用温度一般都在1100℃以下，随着材料科学的发展，已经满足不了金属高温材料测试温度在1100℃～1200℃的测试需求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述棒材蠕变引伸计的使用局限，设计提供了一种新的棒材蠕变引伸计结构。该引伸计的设计考虑到实际试验测试中有不同直径和不同标距长度规格的棒材试样，通过对引伸计架结构的设计，实现了一付引伸计的多功能使用。通过设计不同规格的棒材试样装夹垫块，用更换棒材试样装夹垫块的方法，在一付引伸计上实现了直径为φ4～φ10的棒材试样的蠕变试验测试；通过调整引伸计标距长度的方法，在一付引伸计上实现了标距长度为16mm～100mm不同标距的棒材试样蠕变试验测试；为了满足1200℃超高温蠕变试验测试需求，引伸计架的材料选用耐高温性和抗氧化性能更优的高温合金，选用定向高温合金DZ22或单晶高温合金DD3、DD6，可用于1200℃以下的所有蠕变试验测试。而且该引伸计可以在不同型号的试验设备上通用。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

该引伸计为机械式蠕变引伸计，采用接触式测量的方式，其结构设计特征在于，该引伸计由上引伸计架，如图2所示、下引伸计架，如图3所示、变形测量传感器、棒材试样装夹垫块及弹簧组成。上引伸计架由套环夹头、上引伸计杆、量程调节螺钉、锁紧螺母、量程调节螺钉定位支架、销柱、球架、钢珠和螺钉组成。在上引伸计架套环夹头中间有一个呈锥状的装夹套孔；在上引伸计架套环夹头的外侧加工两个定位焊接上引伸杆的长方体豁口；两个形状尺寸相同的上引伸杆的一端杆焊接于上引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，两个上引伸杆焊接于上引伸计架套环夹头且两上引伸杆相互平行；在两个上引伸杆的另一端，依次以20mm为间隔加工5个带内螺纹的引伸计标距调节螺孔，选择其中两个上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔中相对的两个螺孔，用螺钉将量程调节螺钉定位支架固定在两个上引伸杆上，通过调节量程调节螺钉定位支架在上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔的不同相对位置使引伸计的标距与试样标距匹配，满足16mm～100mm标距试样的测试；在两个量程调节螺钉定位支架上各安装一个量程调节螺钉，在每个量程调节螺钉上安装有一个锁紧螺母；在两个量程调节螺钉定位支架上靠近上引伸杆的位置，各加工一个通孔，并在通孔中各固定一个销柱，且两个销柱分别与靠近的上引伸杆垂直；在两个上引伸杆上安装量程调节螺钉定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢珠。下引伸计架由套环夹头、下引伸计杆、变形测量传感器夹持定位支架、变形测量传感器、球架、钢珠和螺钉组成。下引伸计架套环夹头的外观形状与上引伸计架套环夹头形状相同，且下引伸计套环夹头中间呈锥状的装夹套孔的形状尺寸与上引伸计架套环夹头相同，下引伸计架套环夹头外形尺寸比上引伸计架小，两个下引伸杆的形状尺寸相同，两个下引伸杆与下引伸计架套环夹头的定位焊接方式与上引伸计架相同；在两个下引伸杆另一端的外侧焊接两个变形测量传感器夹持定位支架，在两个下引伸杆焊接变形测量传感器夹持定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢珠。棒材试样装夹垫块为半圆台状的棒材试样装夹垫块，半圆台状的棒材试样装夹垫块的侧面为锥面，其锥度与上下引伸计套环夹头中间装夹套孔内侧锥面的锥度一致；在半圆台状的棒材试样装夹垫块的圆心位置沿轴向加工一个横截面为半圆的半圆豁口，在半圆豁口内壁上沿圆周方向再加工一个半圆凹槽，一种尺寸规格的半圆豁口对应一种尺寸规格的半圆凹槽，半圆凹槽所在的平面垂直于半圆台的轴线，半圆豁口的尺寸为φ4～φ10，相对应的半圆凹槽的尺寸为φ8～φ16，半圆豁口直径尺寸与棒材试样直径一致。装夹试样时，选择与棒材试样直径匹配的棒材试样装夹垫块，分别用两块棒材试样装夹垫块夹于棒材试样上部凸耳和下部凸耳位置，半圆豁口紧靠棒材试样表面，半圆豁口中的半圆凹槽夹于棒材试样的凸耳上，上引伸计架套环夹头和下引伸计架套环夹头上的装夹套孔分别夹于棒材试样上部凸耳和下部凸耳上的两块棒材试样装夹垫块对接成的锥状圆台上，并保持紧密配合；通过更换棒材试样装夹垫块，可装夹直径为φ4～φ10的棒材试样。

本发明具有操作简单，装夹快捷方便，可以进行1200℃以下各种金属材料蠕变力学性能测试；引伸计标距可调节，可以测试标距为16mm～100mm的棒材试样；可以测试直径为φ4～φ10的棒材试样；可在不同型号的蠕变试验机上使用，通用性好。

附图说明

图1为棒材引伸计试样装夹结构图及局部剖视图；

图2为上引伸计架结构图；

图3为下引伸计架结构图；

图4为棒材试样装夹垫块；

图5为上引伸杆；

图6为量程调节螺钉定位支架；

图7为下引伸杆；

图8为球架及钢珠；

图9为棒材试样；

图中：1上夹具，2棒材试样装夹垫块，3上引伸计架，4下引伸计架，5下夹具，6弹簧，7变形测量传感器量程伸缩杆，8变形测量传感器，9棒材试样，10上引伸杆，11量程调节螺钉，12锁紧螺母，13量程调节螺钉定位支架，14钢珠，15球架，16销柱，17上引伸计架套环夹头，18上引伸计架套环夹头上的装夹套孔，19下引伸杆，20下引伸计架套环夹头，21变形测量传感器夹持定位支架，22螺孔，23下引伸计架套环夹头上的装夹套孔，24半圆凹槽，25半圆豁口，26引伸计标距调节螺孔，27上引伸杆球架固定螺孔，28量程调节螺钉升降调节螺孔，29量程调节螺钉定位支架固定螺孔，30销柱固定孔，31下引伸杆球架固定孔，32锥状键槽，33上部凸耳，34下部凸耳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参见附图1～9所示，该引伸计由上引伸计架3、下引伸计架4、变形测量传感器8、棒材试样装夹垫块2及弹簧6组成。在试验前，首先将两个形状尺寸相同的上引伸杆10定位焊接于上引伸计架套环夹头17外侧的两个长方体豁口中，两个量程调节螺钉定位支架13用螺钉分别固定于两个上引伸杆外侧的引伸计标距调节螺孔26，并且两个量程调节螺钉定位支架13的位置正相对；在两个量程调节螺钉定位支架13上各安装一个倒置的量程调节螺钉11，并在每个量程调节螺钉11上安装一个锁紧螺母12；在两个量程调节螺钉定位支架13上靠近上引伸杆10的位置各加工一个通孔，并在通孔中各固定一个销柱16，且两个销柱16分别与靠近的上引伸杆10垂直；在两个上引伸杆10上安装量程调节螺钉定位支架13的背面各安装一个带锥状键槽32的球架15，并在锥状键槽32中各放置一个可滚动的钢珠14，组成上引伸计架3。将两个形状尺寸相同的下引伸杆19以同样的方式定位焊接于下引伸计架套环夹头20外侧的长方体豁口中，在两个下引伸杆19另一端的外侧分别焊接一个变形测量传感器夹持定位支架21，两个变形测量传感器夹持定位支架21的位置正相对，每个变形测量传感器夹持定位支架21上的变形测量传感器夹持孔的中心线与所连接的下引伸杆19平行；在两个下引伸杆19上安装变形测量传感器夹持定位支架21的背面各安装一个带锥状键槽32的球架15，并在锥状键槽32中各放置一个可滚动的钢珠14，组成下引伸计架4。在装夹试验时，首先在变形测量传感器夹持定位支架21上的螺孔22上旋入螺钉，用螺钉将与试验机连接的两支变形测量传感器8夹持于变形测量传感器夹持定位支架21上，变形测量传感器8的长度方向与下引伸杆19平行；用销钉将棒材试样9的一端固定在下夹具5上，选择与棒材试样9直径匹配的棒材试样装夹垫块2，棒材试样装夹垫块2的半圆豁口25紧靠棒材试样9表面，半圆豁口25中的半圆凹槽24夹于棒材试样9的下部凸耳34上，两块棒材试样装夹垫块2夹于棒材试样9下部凸耳34上对接成锥状圆台，棒材试样9的上部穿过下引伸计架套环夹头上的装夹套孔23套在棒材试样9上，将下引伸计架4移至棒材试样9下部凸耳34位置套在棒材试样9下部两个凸耳34上的两块棒材试样装夹垫块2对接成的锥状圆台上，紧密配合；两个下引伸杆19内侧球架15上的滚动钢珠14与下拉杆上两个平行于下引伸杆19的平面接触。棒材试样装夹垫块2的半圆豁口25紧靠棒材试样9表面，半圆豁口25中的半圆凹槽24夹于棒材试样9的上部凸耳33上，两块棒材试样装夹垫块2夹于棒材试样9上部凸耳33上对接成锥状圆台，棒材试样9的上部穿过上引伸计架套环夹头上的装夹套孔18套在棒材试样9上，将上引伸计架3移至棒材试样9上部凸耳33位置，套在棒材试样9上部两个凸耳33上的两块棒材试样装夹垫块2对接成的锥状圆台上，紧密配合；通过更换棒材试样装夹垫块2，可装夹直径为φ4～φ10的棒材试样9。在两个上引伸杆10上选择两个相对的引伸计标距调节螺孔26用螺钉各安装一个量程调节螺钉定位支架13，通过调节量程调节螺钉定位支架13在上引伸杆10上5个引伸计标距调节螺孔26的不同相对位置使引伸计的标距与试样标距匹配，满足标距为16mm～100mm棒材试样9的蠕变试验测试；两个量程调节螺钉11的端头分别与两个变形测量传感器8的量程伸缩杆7的端头对接，调节两个量程调节螺钉11的升降高度使两个变形测量传感器8的量程伸缩杆7处于压缩状态，使两个变形测量传感器8的可测量量程调至试验要求的变形测量范围内，再用锁紧螺母12锁定量程调节螺钉11的长度，防止试验过程中产生移动影响蠕变变形测量的准确性；上引伸计架3内侧球架15上的滚动钢珠14分别与靠近的下引伸杆19接触，球架15及钢珠14使上引伸杆10与下引伸杆19间隔开并相互平行，钢珠14减小了上引伸杆10与下引伸杆19之间的接触面积，降低试验过程中试样变形时上引伸计架3与下引伸计架4相对位移的摩擦阻力；用两个弹簧6将量程调节螺钉定位支架13上销柱16的两端连接起来，使上引伸杆10与下引伸杆19及下引伸杆19与下拉杆之间紧密接触，防止试验过程中引伸计偏离试验机拉杆拉力中心，最后用销钉将棒材试样9上部固定于上夹具1。

Claims (7)

1.一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，它由上引伸计架、下引伸计架、变形测量传感器、棒材试样装夹垫块及弹簧组成,上引伸计架由套环夹头、上引伸杆、量程调节螺钉定位支架、量程调节螺钉、锁紧螺母、销柱、球架、钢珠和螺钉组成，在上引伸计架套环夹头中间有一个锥状的装夹套孔；两个上引伸杆的一端定位焊接于上引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，在两个上引伸杆的另一端，依次以20mm为间隔加工5个带内螺纹的引伸计标距调节螺孔，任选两个上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔中相对的两个螺孔，用螺钉将量程调节螺钉定位支架固定在两个上引伸杆上，通过调节量程调节螺钉定位支架在两个上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔的不同相对位置来调节引伸计的标距，使引伸计的标距与试样标距匹配，满足标距为16mm～100mm棒材试样的蠕变试验测试；在两个量程调节螺钉定位支架上靠近上引伸杆的位置，各固定一个与靠近的上引伸杆垂直的销柱，用两个弹簧将两个量程调节螺钉定位支架上销柱的两端连接起来，防止试验过程中引伸计偏离试验机拉杆拉力中心；在两个上引伸杆上安装量程调节螺钉定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢珠，球架及钢珠使上引伸杆与下引伸杆间隔开并相互平行，钢珠减小了上引伸杆与下引伸杆之间的接触面积，降低试验过程中试样变形时上引伸计架与下引伸计架相对位移的摩擦阻力；两个上引伸杆的形状尺寸相同；两个量程调节螺钉定位支架的形状尺寸相同；两个量程调节螺钉的形状尺寸相同。

2.根据权利要求1所述的一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，所述下引伸计架由套环夹头、下引伸杆、变形测量传感器夹持定位支架、变形测量传感器、球架、钢珠和螺钉组成，在下引伸计架套环夹头中间有一个锥状的装夹套孔；两个下引伸杆的一端定位焊接于下引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，在两个下引伸杆的另一端焊接两个变形测量传感器夹持定位支架，变形测量传感器夹持定位支架上变形测量传感器夹持孔的中心线与所连接的下引伸杆平行；在两个变形测量传感器夹持定位支架的背面各安装一个带锥体键槽的球架，在锥体键槽中各放置一个可滚动的钢珠,两个下引伸杆的形状尺寸相同；两个变形测量传感器夹持定位支架的形状尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，所述棒材试样装夹垫块为半圆台状的棒材试样装夹垫块，半圆台状的棒材试样装夹垫块的侧面为锥面，其锥度与上下引伸计架套环夹头中间装夹套孔内侧锥面的锥度一致；在半圆台状的棒材试样装夹垫块的圆心位置沿轴线加工一个横截面为半圆的半圆豁口，在半圆豁口内壁上沿圆周方向再加工一个半圆凹槽，半圆凹槽所在的平面垂直于半圆台的轴线，一种尺寸规格的半圆豁口对应一种尺寸规格的半圆凹槽，半圆豁口的尺寸为φ4～φ10，相对应的半圆凹槽的尺寸为φ8～φ16，半圆豁口直径尺寸与棒材试样直径一致,装夹试样时，选择与棒材试样直径匹配的棒材试样装夹垫块，分别用两块棒材试样装夹垫块夹于棒材试样上部凸耳和下部凸耳位置，半圆豁口紧靠棒材试样表面，半圆豁口中的半圆凹槽夹于棒材试样的凸耳上，上引伸计架套环夹头和下引伸计架套环夹头上的装夹套孔分别夹于棒材试样装夹垫块对接成的锥状圆台上，并保持紧密配合；通过更换棒材试样装夹垫块，可装夹直径为φ4～φ10的棒材试样。

4.根据权利要求3所述的一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，上引伸计架和下引伸计架的材料选用定向高温合金DZ22或单晶高温合金DD3、DD6。

5.根据权利要求4所述的一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，上引伸计架套环夹头的外观形状与下引伸计架套环夹头形状相同，下引伸计架套环夹头外形尺寸比上引伸计架小；上引伸计架套环夹头中间的装夹套孔形状尺寸与下引伸计架套环夹头中间的装夹套孔相同；上引伸杆上安装的球架及钢珠形状尺寸与下引伸杆上安装的球架及钢珠形状尺寸相同；两个上引伸杆与上引伸计架套环夹头的定位焊接方式与下引伸计架相同；两个下引伸杆的形状尺寸相同。

6.根据权利要求5所述的一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，量程调节螺钉和变形测量传感器的中心在一条线上。

7.根据权利要求6所述的一种棒材蠕变引伸计，其特征在于，上引伸计架套环夹头上的装夹套孔的中心线与下引伸计架套环夹头上的装夹套孔的中心线及试样的中心线在一条线上。