CN104535386A - 一种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置，该装置能够对非金属材料断裂韧度试验进行裂纹预制；利用手工旋转调节螺杆的方式对刀片位置进行控制，可以有效控制预制裂纹的长度，降低预制试样的不合格品率；该装置的使用能大大减少试样裂纹预制的时间，提高测试速率。
Description
技术领域
本发明是一种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置，属于材料物理性能测试的试样预加工制备技术领域，尤其涉及非金属材料断裂韧度试验，试样的裂纹采用机械方法预制孔边角裂纹的。
背景技术
材料的断裂韧度是表征材料抵抗裂纹扩展能力、衡量材料韧性的指标。非金属材料较金属材料相比对于疲劳载荷及裂纹更为敏感，因此，断裂韧度是非金属材料在选材使用和材料质量控制中的重要指标之一。金属材料的裂纹预制通常采用在裂纹源上机械加工或热处理的方式，而非金属材料强度较低且对温度敏感，在初始裂纹长度限定的情况下，无法采用金属材料裂纹预制的方式制备。部分非金属材料试样采用在试样的一边先加工缺口，再通过施加弯矩或疲劳载荷的方法预制裂纹，而这种施加弯矩的方法仅适用于试样单边裂纹的制备，对于试样中心孔两侧的缺口预制裂纹是无法实现的。另外，采用疲劳试验机预制裂纹，通过周期性加载使裂纹扩展，虽然能够适用于各种试样类型，但制备周期长，且裂纹的长度不易控制。
发明内容
本发明正是针对上述现有装置中存在的不足而设计提供了一种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置，其目的是能够针对非金属材料的断裂韧度试验，进行限定长度的裂纹预制，确保裂纹的扩展可控制。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置，其特征在于：该装置包括一个底座(1)，在底座(1)的后部是一个带有螺纹孔的凸台(6)，调节螺杆(2)穿过螺纹孔，调节螺杆(2)的后端安装有旋转手柄(7)，调节螺杆(2)的前端与U型刀架(3)的底端固定连接，U型刀架(3)的侧板(8)嵌装在底座(1)的横槽(9)中，U型刀架(3)可沿横槽(9)前后移动，在U型刀架(3)呈开口状的前端的两侧板(8)之间贯穿安装用于预制裂纹的刀片(4)，刀片(4)的刃口方向与试样(5)的拉伸方向垂直并与U型刀架(3)的移动方向一致，在底座(1)的前部设置有用于限制试样(5)的安装和移动的挡板(10)，试样(5)安装在U型刀架(3)的两侧板(8)之间，刀片(4)穿过试样(5)中间的预制孔(11)。
本发明的有益效果是：该装置能够快速便捷的对非金属材料断裂韧度试验进行裂纹预制，确保裂纹扩展方向与试样的拉伸方向垂直；利用手工旋转调节螺杆的方式对刀片位置进行控制，能够有效控制预制裂纹的长度，降低预制试样的不合格品率；该装置的使用能大大减少试样裂纹预制的时间，提高测试速率。
附图说明
图1为本发明的预制裂纹装置的立体示意图
图2为本发明的预制裂纹试样的示意图
图3为本发明的实施例立体示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
如附图1～2所示，该种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置，其特征在于：该装置包括一个底座1，在底座1的后部是一个带有螺纹孔的凸台6，调节螺杆2穿过螺纹孔，调节螺杆2的后端安装有旋转手柄7，调节螺杆2的前端与U型刀架3的底端固定连接，U型刀架3的侧板8嵌装在底座1的横槽9中，U型刀架3可沿横槽9前后移动，在U型刀架3呈开口状的前端的两侧板8之间贯穿安装用于预制裂纹的刀片4，刀片4的刃口方向与试样5的拉伸方向垂直并与U型刀架3的移动方向一致，在底座1的前部设置有用于限制试样5移动的挡板10，试样5安装在U型刀架3的两侧板8之间，刀片4穿过试样5中间的预制孔11。
如图3所示，本发明装置的使用过程如下：
将长方形的试样5平放在底座1上，试样5的长度方向与底座1前部设置的挡板10相抵触，确保试样在预制裂纹过程中不发生偏移，且裂纹扩展方向与预制孔11的缺口延伸方向一致。试样5的厚度应小于U型刀架3的两侧板8之间的距离，以便U型刀架3的两侧板8位于试样5的上下两面之上，不与试样5的表面接触。
将U型刀架3的刀片4的插槽位置与试样5的预制孔11位置上、下对应，选择合适的刀片贯穿插入插槽和试样5的预制孔11，且刀片4固定在U型刀架3的插槽中。
将通过手柄7旋转调节螺杆2推动U型刀架3移动，使刀片4的刃口沿试样5预制孔11的缺口位置推进，在试样5的预制孔11的前端产生裂纹。随着推进的不断深入，裂纹扩展，当裂纹长度达到要求时停止旋转调节螺杆2。
试样的两个预制孔缺口都制备好裂纹后，便可装夹入万能试验机进行断裂韧度测试。
本发明所述预制裂纹装置采用硬质金属材料制做，且装置表面应进行防腐蚀处理。刀片4的材质应为硬质合金，可依据不同预制裂纹的要求和基材加工，实现替换的灵活取用。
Claims (1)
1.一种非金属材料断裂韧度试验的预制裂纹装置，其特征在于：该装置包括一个底座(1)，在底座(1)的后部是一个带有螺纹孔的凸台(6)，调节螺杆(2)穿过螺纹孔，调节螺杆(2)的后端安装有旋转手柄(7)，调节螺杆(2)的前端与U型刀架(3)的底端固定连接，U型刀架(3)的侧板(8)嵌装在底座(1)的横槽(9)中，U型刀架(3)可沿横槽(9)前后移动，在U型刀架(3)呈开口状的前端的两侧板(8)之间贯穿安装用于预制裂纹的刀片(4)，刀片(4)的刃口方向与试样(5)的拉伸方向垂直并与U型刀架(3)的移动方向一致，在底座(1)的前部设置有用于限制试样(5)移动的挡板(10)，试样(5)安装在U型刀架(3)的两侧板(8)之间，刀片(4)穿过试样(5)中间的预制孔(11)。
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| CN (1) | CN104535386A (zh) |
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