CN104416560B - 一种高速拉伸试样标距的刻划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速拉伸试样标距的刻划方法，包括刻划装置，包括与试样两端接触且整体呈U型的纵向限位锁紧机构、重叠放置于试样上的相应模板、位于试样两侧的横向限位锁紧机构。本发明高速拉伸试样标距的刻划方法，高效率、低成本地实现板材高速拉伸试样标距刻划；保证各试样的刻划位置、标距平行度等的完全一致，从而减小甚至可以完全消除因无法对试样进行限位锁紧而导致的标距精度误差；实现不同规格试样标距的同时批量刻划。

Description

一种高速拉伸试样标距的刻划方法

技术领域

本发明涉及一种高速拉伸技术，尤其涉及一种高速拉伸板材试样标距的刻划方法。

背景技术

在汽车、航空航天等领域的新产品研发过程中，需要获得准确的强度、延伸率等高速拉伸性能数据，以提高CAE仿真分析精度并缩短新产品研发周期。目前主要采用液压伺服高速拉伸试验机获得这些数据。试验前将试样一端用静态夹具固定，另一端保持自由，待作动缸连同动态夹具一起加速到设定速度时，再将试样另一端夹住并加载，然后拉断试样。这一工作原理决定了高速拉伸试样必须设计成不同于静态拉伸对称试样的一端短、另一端长的非对称结构。而且，为实现较高的应变速率，高速拉伸试样标距要比静态拉伸试样标距小得多，通常选用25mm甚至更小。按照GB/T228《金属材料室温拉伸试验方法》的规定，静态拉伸试样的标距精度应小于±0.05mm。虽未见相关标准规定，为最大限度地提高仿真分析精度，高速拉伸试样的标距精度肯定要比静态的高。

由延伸率的定义可知，试样的标距精度主要受试样标距刻划技术的影响。目前只有静态拉伸试样标距刻划装置和方法的报道，未见高速拉伸试样标距刻划相关报道。目前采用静态拉伸试样标距刻划方法进行高速拉伸试样标距的刻划。特别值得一提的是，高速拉伸试样目前没有统一的规格，这就给标距刻划工作带来了很大的麻烦。

而在静态拉伸板材试样标距刻划的主要方法中，人工打标法效率低，手工测量误差大，导致各试样的标距质量不一。游标卡尺直接刻划法得到的标距位置具有较大的随意性，不能保证标记线完全垂直于试样轴线。生产中广泛采用的电动打点机及众多专利报道的改进型打点装置等机器打标法，对于对称结构的静态试样，能在试样平行长度内打出沿试样横轴即平行长度横向中心线对称分布的等间距点；而对于非对称结构的高速试样，虽然能打出等间距点，但因打标机上没有对试样进行横向限位锁紧和纵向限位锁紧的机构而无法实现标距点在平行长度横向中心线两侧的对称分布，势必带来较大的测量误差。而且机器打标法受机械加工水平及操作因素影响较大，导致标距精度较低。

专利号CN201800034U《板材试样标距刻划器》虽因结构简单而减少机加工及人为误差，但因未将刻划器和试样限定在一起，刻划器容易因刻划时的受力而跑偏，造成划线位置和同轴度误差，另外，标记孔为容纳刻划笔必须留有一定宽度，造成刻划笔的运动轨迹不固定，容易带来标距尺寸误差，因此也不适于高速拉伸试样标距的刻划。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，提供一种可进行横向限位锁紧和纵向限位锁紧、且可实现多规格高速拉伸板材试样标距的同时批量刻划的方法。

一种高速拉伸试样标距的刻划方法，其特征在于：包括刻划装置，包括与试样两端接触且整体呈U型的纵向限位锁紧机构、重叠放置于试样上的相应模板、位于试样两侧的横向限位锁紧机构；纵向限位锁紧机构包括L型框体和位于L型框体长臂顶端且通过紧固螺栓连接的挡板；横向限位锁紧机构包括位于试样之间且带有限位条的限位杆、锁紧外侧限位杆的螺栓杆；锁紧后的限位条与试样的过渡段和平行段相咬合，相邻两试样之间的限位条沿杆的方向呈非对称结构；模板由两块组成，形状相当于在试样中部对称地去除一个长度等于标距宽度、宽度等于标距长度的矩形而余下的两部分；

具体步骤为：

1）将试样平铺于操作台上，然后将与试样相适应的模板纵向叠放于相应试样上，并使模板的外侧轮廓与相应试样的外侧轮廓保持一致；

2）将横向限位锁紧机构的限位杆沿平行于试样长度方向，并确保限位条的外侧轮廓与相应试样的外侧轮廓保持一致；然后将螺栓杆横贯于试样、模板和限位杆上，并分别位于试样的动态夹持段和静态夹持段；

3）将L型框体置于试样、模板和限位杆的某一侧，使L型框体的长臂方向与试样纵向平行，松开紧固螺栓至L型框体和挡板之间形成一定间隙，然后将L型框体和挡板相对试样横移，直至试样、模板及限位杆全部进入纵向限位锁紧机构；

4）调整并拧紧螺栓杆直至螺栓杆完全接触外侧的限位杆；

5）将紧固螺栓拧紧直至L型框体和挡板的内侧完全接触试样和限位杆的两端；

6）交替拧紧螺栓杆和紧固螺栓，使模板的两部分和试样完全被限位条卡住，且模板与试样分别重合；

7）用与模板相配套的标记工具，沿模板两个组成部分的横截面与每个试样表面重合部位划出两条线，即完成多规格试样标距的同时刻划；

8）松开螺栓杆和紧固螺栓，并取出模板和刻划好标距的试样。

本发明高速拉伸试样标距的刻划方法，高效率、低成本地实现板材高速拉伸试样标距刻划；保证各试样的刻划位置、标距平行度等的完全一致，从而减小甚至可以完全消除因无法对试样进行限位锁紧而导致的标距精度误差；实现不同规格试样标距的同时批量刻划。

附图说明

图1为试样刻划装置示意图；

图2为高速拉伸试样示意图；

其中，1、试样一；2、试样二；3、纵向限位锁紧机构；4、模板一；5、模板二；6、横向限位锁紧机构；7、L型框体；8、紧固螺栓；9、挡板；10、限位条；11、限位杆；12、螺栓杆；13、过渡段；14、平行段；15、动态夹持段；16、静态夹持段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

见图1：多规格高速拉伸试样一1和试样二2的长度相等，均为550mm，但具有不同的厚度、宽度、夹持长度、标距长度、标距宽度和圆弧过渡半径。试样一1的厚度3mm，宽度30mm，静态夹持段16长度100mm，标距长度25mm，标距宽度10mm，圆弧过渡半径20mm。试样二2的厚度0.7mm,宽度25mm，静态夹持段16长度130mm，标距长度20mm，标距宽度20mm，圆弧过渡半径10mm。高速拉伸试样1、2的标距刻划装置，包括与试样一1和试样二2两端均接触且整体呈U型的纵向限位锁紧机构3、重叠放置于试样一1上的模板一4、重叠放置于试样二2上的模板二5、位于试样1、2和模板4、5两侧的横向限位锁紧机构6。

纵向限位锁紧机构3包括L型框体7和位于L型框体7长臂顶端的通过紧固螺栓8连接的挡板9，L型框体7和挡板9均由厚度10mm的钢板经激光加工而成。

横向限位锁紧机构6包括位于试样1、2和模板4、5两侧的带有限位条10的三根限位杆11和锁紧外侧两根限位杆11的螺栓杆12。锁紧后的限位条10分别与试样一1、模板一4和试样二2、模板二5相咬合。

三根限位杆11的长度均为550mm,宽度和厚度均为4mm。位于试样一1、和试样二之间的限位条10沿限位杆11呈非对称结构，与试样一1相邻部分的平行长度30mm，圆弧过渡半径20mm，而与试样二2相邻部分的平行长度25mm，圆弧过渡半径10mm。限位杆11和限位条10均由高强钢板经激光加工而成。

螺栓杆12的两端具有对称分布螺纹而中间无螺纹，螺母内侧的圆形挡片上设有一水平缺口。

模板一4由两块厚度1.5mm、抗拉强度1200MPa的高强钢板经激光加工而成。模板一4被横向限位锁紧机构6夹紧时的形状相当于在试样一1中部对称地去除一个长度10mm、宽度25mm的矩形而余下的形状。

模板二5由两块厚度3.8mm、抗拉强度1200MPa的高强钢板经激光加工而成。模板二5被横向限位锁紧机构6夹紧时的分布形状相当于在试样二2中部对称地去除一个长度20mm、宽度20mm的矩形而余下的两部分形状。

多规格高速拉伸试样一1和试样二2同时批量刻划的步骤如下：

1）将试样一1和试样二2平铺于操作台上，然后将与试样一1和试样二2相适应的模板一4和与试样二2相适应的模板二5分别纵向叠放于试样一1和试样二2上且尽量使模板一4和模板二5的外侧轮廓分别与试样一1和试样二2的外侧轮廓一致；

2）将三根限位杆11沿平行于试样1、2长度方向分别平放于试样一1、模板一4和试样二2、模板二5之间，同时确保限位条10的外侧轮廓与相应试样1、2的外侧轮廓一致。然后将三根螺栓杆12横贯于试样1、2、模板4、5和限位杆11上，并使其中两根螺栓杆12位于试样1、2的动态夹持段15，一根螺栓杆12位于试样1、2的静态夹持段16，并调整螺母和圆形挡片的位置，使试样1、2、模板4、5和限位杆11完全置于各圆形挡片之间；

3）将L型框体7置于试样1、2、模板4、5和限位杆11的某一侧，使L型框体7的长臂方向与试样1、2的纵向平行。松开紧固螺栓8至L型框体7和挡板9之间形成2mm间隙，然后将L型框体7和挡板9相对试样1、2横移，直至试样1、2、模板4、5及限位杆11完全进入纵向限位锁紧机构3；

4）调整三根螺栓杆12上的圆形挡片，使圆形挡片的平缺口靠下并与操作台相切。然后依次均匀旋动两侧的螺母，直至全部圆形挡片完全接触外侧的限位杆11；

5）将紧固螺栓8拧紧直至L型框体7和挡板9的内侧完全接触到试样1、2和三根限位杆11的两端；

6）交替拧紧三根螺栓杆12和紧固螺栓8，使模板一4和模板二5的各自组成部分和相应的试样一1和试样二2完全被限位条10卡住，且模板4与试样1完全重合、模板5与试样2完全重合。

7）用与模板4和模板5相配套的刻划笔，例如细记号笔、刻刀或其他可清晰做出永久细线标记的工具，沿模板4和模板5各自两个组成部分横截面处的试样1和试样2表面，划出两条线，即完成多规格试样一1和试样二2标距的同时刻划。

8）松开螺栓杆12和紧固螺栓8，并取出模板一4、模板二5和刻划好标距的试样一1和试样二2。

9）通过延长L型框体7短臂段和挡板9的长度，并继续平行放入更多具有不同规格的试样1、2和相应模板4、5，且在试样1、2和相应模板4、5之间穿插布置更多相应规格的限位杆11和限位条10，重复1）-8），即完成多规格试样1、2标距的批量刻划。

该方法也适用于多规格静态拉伸板材试样的标距刻划。

Claims (1)

1.一种高速拉伸试样标距的刻划方法，其特征在于：采用刻划装置进行刻划，该刻划装置包括与试样两端接触且整体呈U型的纵向限位锁紧机构、重叠放置于试样上的相应模板、位于试样两侧的横向限位锁紧机构；纵向限位锁紧机构包括L型框体和位于L型框体长臂顶端且通过紧固螺栓连接的挡板；横向限位锁紧机构包括位于试样之间且带有限位条的限位杆、锁紧外侧限位杆的螺栓杆；锁紧后的限位条与试样的过渡段和平行段相咬合，相邻两试样之间的限位条沿杆的方向呈非对称结构；模板由两块组成，形状相当于在试样中部对称地去除一个长度等于标距宽度、宽度等于标距长度的矩形而余下的两部分；

具体步骤为：

1)将试样平铺于操作台上，然后将与试样相适应的模板纵向叠放于相应试样上，并使模板的外侧轮廓与相应试样的外侧轮廓保持一致；

2)将横向限位锁紧机构的限位杆沿平行于试样长度方向，并确保限位条的外侧轮廓与相应试样的外侧轮廓保持一致；然后将螺栓杆横贯于试样、模板和限位杆上，并分别位于试样的动态夹持段和静态夹持段；

3)将L型框体置于试样、模板和限位杆的某一侧，使L型框体的长臂方向与试样纵向平行，松开紧固螺栓至L型框体和挡板之间形成一定间隙，然后将L型框体和挡板相对试样横移，直至试样、模板及限位杆全部进入纵向限位锁紧机构；

4)调整并拧紧螺栓杆直至螺栓杆完全接触外侧的限位杆；

5)将紧固螺栓拧紧直至L型框体和挡板的内侧完全接触试样和限位杆的两端；

6)交替拧紧螺栓杆和紧固螺栓，使模板的两部分和试样完全被限位条卡住，且模板与试样分别重合；

7)用与模板相配套的标记工具，沿模板两个组成部分的横截面与每个试样表面重合部位划出两条线，即完成多规格试样标距的同时刻划；

8)松开螺栓杆和紧固螺栓，并取出模板和刻划好标距的试样。