CN105136029A - 一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法 - Google Patents

Abstract

一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法，该调整方法使用的一套辅助装置，辅助装置依据粗调和微调作用分为指向模块、水平调节模块和高度调节模块，其中指向模块承担微调作用，水平调节模块和高度调节模块承担粗调作用，指向模块含激光发生器、调节齿轮、在插孔中能转动的旋转杆、联接拱形支撑块的矩形底座、双向水平仪、带螺纹孔的中心定位块、十字螺丝及螺丝，水平调节模块含带螺纹的水平杆、右定位螺母、左定位螺母、具有两个插孔的十字铰接头及水平旋转手柄，高度调节模块含垂直杆、具有拱形插孔的铰接头、高度固定手柄及磁力座，磁力座上配置磁力开关，辅助装置可以满足不同厚度、不同缺口形式三点弯曲试样的对中度和平行度调整。

Description

一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法

技术领域

本发明属于试样力学性能检测技术领域，尤其是一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法。

背景技术

三点弯曲试样由于形式简单、加工快捷、代表性强等优点，已成为金属材料断裂力学性能检测领域中的首选试样，与其配套的夹具也具有结构灵活、可操作性强等特点，因此三点弯曲试样被广泛应用在相应的裂纹扩展速率da/dN及断裂韧度K_IC、J_IC、CTOD等试验中。

结合图2，夹具包括压辊28和相对于压辊施力方向所在铅垂面而左右对称配置的两个水平支辊25，在断裂力学性能检测相关标准中对三点弯曲试样26在夹具中的安放位置有着明确规定：

试样26放置在两个支辊25上，压辊28所在的加载轴线应与两个支辊的中心间距相等且误差要小于1%，试样26的机加工缺口27既要位于压辊28的加载轴线又要位于两个支辊25的正中，其准确率要达到1%S，S为跨距，同时试样26应与压辊保持垂直且垂直偏差控制在±2o以内。

想快捷方便地安装好试样并使其满足上述要求是很难做到的，目前一般都是通过肉眼观察来进行调整，不可避免地存在视觉偏差，这种视觉偏差会造成压辊施力点与试样缺口间的加载方向存在不对中现象，从而直接影响试验结果的有效性判定。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法，该调整方法通过一套辅助装置能方便快捷地确定试样的准确安放位置，保证试样的缺口与两支辊间的平行度，并保证试样的缺口与压辊的加载轴线完全对中，该调整方法对于不同尺寸、不同缺口以及不同试验环境的三点弯曲试样都能够适用，安装拆卸简单，不会对试样和夹具造成影响，保证试验的顺利进行，确保试验的有效性，提高试验效率和可操作性。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法，该调整方法使用的一套辅助装置，所述辅助装置含有磁力座、磁力开关、右定位螺母、双向水平仪、十字螺丝、中心定位块、左定位螺母、水平杆、螺丝、矩形底座、拱形支撑块、旋转杆、激光发生器、插孔、调节齿轮、十字铰接头、旋转手柄、垂直杆、拱形插孔、固定手柄及铰接头，激光发生器能发射十字激光，所述十字激光分为竖线激光和横线激光，夹具包括下夹具、标尺、六角螺丝、支辊及压辊，三点弯曲试样含有缺口，本发明的特征如下：

依据粗调和微调作用，所述辅助装置细分为指向模块、水平调节模块和高度调节模块，其中所述指向模块承担微调作用，所述水平调节模块和所述高度调节模块共同承担粗调作用，在所述指向模块中含有激光发生器、调节齿轮、在插孔中能转动的旋转杆、联接拱形支撑块的矩形底座、双向水平仪、带螺纹孔的中心定位块、十字螺丝及螺丝，在所述水平调节模块中含有带螺纹的水平杆、右定位螺母、左定位螺母、具有两个插孔的十字铰接头及水平旋转手柄，在所述高度调节模块中含有垂直杆、具有拱形插孔的铰接头、高度固定手柄及磁力座，磁力座上配置磁力开关；

先将调节齿轮与旋转杆上的齿扣咬合后共同装卡在矩形底座的两拱形支撑块内，然后将激光发生器插入旋转杆上的插孔内，插孔内壁两侧的凸槽与激光发生器两侧的凹槽相配合可以实现激光发生器的固定，矩形底座通过螺丝固定在中心定位块的上侧，双向水平仪通过十字螺丝安装在中心定位块的前侧，完成所述指向模块的组配；其后按顺序依次将右定位螺母、中心定位块和左定位螺母从水平杆的左端旋入到水平杆的螺纹位置，再将水平杆的右端插入固定有垂直杆的十字铰接头内，再安装上水平旋转手柄，完成所述水平调节模块的组配；将垂直杆的另一端插入与磁力座固定的铰接头的拱形插孔内，最后锁死固定手柄即可完成所述高度调节模块的组配；

打开磁力开关将磁力座吸附在下夹具的前侧面上即可进行调整工作，先根据试样给定的设计跨距并通过数个六角螺丝将两个支辊分别固定在下夹具上端面的左右两端，通过垂直杆在拱形插孔的垂直位置来调节中心定位块的高度并使其处于两个支辊的正中，调节完毕锁死固定手柄，之后打开激光发生器的开关，观察双向水平仪的显示状态以确保中心定位块处于垂直状态，然后转动旋转手柄以带动中心定位块能左右移动，当所述竖线激光通过下夹具上标尺的零点处时再拧紧水平杆两侧的左定位螺母和右定位螺母使中心定位块得到定位，根据所述竖线激光调整两压辊的中心线，最后再安放并调节试样位置，使所述竖线激光照在试样的缺口处，所述横线激光照在试样的上边缘或是下边缘，此时试样的对中度和平行度就得到保证，完成整个调整过程。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、本发明通过辅助装置可以满足不同厚度、不同缺口形式三点弯曲试样的对中度和平行度调整。

2、本发明利用激光发生器所发射的十字激光实现三点弯曲试样快速定位，激光发生器不会对试验设备和试样造成破坏，能够适用于空气、低温及腐蚀环境等多种试验条件。

3、本发明采用粗调和微调相结合的方式进行精准定位，减少人为误差，精确度高。

4、本发明的辅助装置具有安装简单，拆卸方便，价格低廉，制作简易等优点。

附图说明

图1是本发明辅助装置的结构示意简图。

图2是本发明调整方法的应用示意简图。

上述图中：1-磁力座；2-磁力开关；3-右定位螺母；4-双向水平仪；5-十字螺丝；6-中心定位块；7-左定位螺母；8-水平杆；9-螺丝；10-矩形底座；11-拱形支撑块；12-旋转杆；13-激光发生器；14-插孔；15-调节齿轮；16-十字铰接头；17-旋转手柄；18-垂直杆；19-拱形插孔；20-固定手柄；21-铰接头；22-下夹具；23-标尺；24-六角螺丝；25-支辊；26-试样；27-缺口；28-压辊。

具体实施方式

本发明是一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法，与背景技术相比本发明总的构思是：

以对三点弯曲试样进行低温环境下CTOD试验为例，CTOD试验是目前工程上应用最为广泛的评定金属材料断裂韧度的试验方法，整个试验过程包括预制裂纹步骤和低温试验步骤，且全过程都要在试样的缺口处装卡电子元器件COD规监测缺口张开位移，习惯上预制裂纹步骤在空气环境中进行：

三点弯曲试样机加工缺口朝下，压辊置于上方，参见图2所示；

低温试验步骤则在无水乙醇和液氮的混合液体中进行：

三点弯曲试样机加工缺口朝上，压辊置于下方，只需将本发明的辅助装置倒过来使用即可，这对本领域普通技术人员是显而易见的。

根据试验标准要求，两个步骤都需要将试样放置在两个支辊所形成的水平支撑面上，压辊所在的加载轴线应与两支撑辊的中心间距上且距离之差要小于两支撑辊间距的1%，试样的机加工缺口位于两支辊正中，其准确达到1%S，同时试样应与支辊垂直，偏差在±2o以内。

根据上述要求，本发明要解决的是：

1.由于压辊和支辊不属于一整体，而压辊的中心轴线要与两支辊的水平线相垂直，辅助装置要能任意调整这些因素以保证压辊的中心轴线能对中试样的缺口；

2.三点弯曲试样与两支辊的平行度、两支辊的中心是否与试样的缺口重合；

3.三点弯曲试样多样化，厚度从８ｍｍ到１４０ｍｍ都有涉及，而缺口形式也随之变化，对应的试验夹具也有多套，所以本发明的辅助装置要能适应各个尺寸的试样；

4.本发明的辅助装置能兼顾预制裂纹步骤和低温试验步骤，即适应压辊和支辊上下位置的变动，且能在液态环境中使用；

5.本发明的辅助装置不能占据试样机加工缺口与夹具间的空隙处，不能触碰该位置所装卡的ＣＯＤ规。

结合图1-2，调整方法使用的一套辅助装置，所述辅助装置含有磁力座1、磁力开关2、右定位螺母3、双向水平仪4、十字螺丝5、中心定位块6、左定位螺母7、水平杆8、螺丝9、矩形底座10、拱形支撑块11、旋转杆12、激光发生器13、插孔14、调节齿轮15、十字铰接头16、旋转手柄17、垂直杆18、拱形插孔19、固定手柄20及铰接头21，激光发生器13能发射十字激光，所述十字激光分为竖线激光和横线激光，夹具包括下夹具22、标尺23、六角螺丝24、支辊25及压辊28，三点弯曲试样26含有缺口27，

本发明技术方案解决的途径是：

首先，通过调节齿轮和旋转杆上的定位齿扣来解决齿间咬合问题，从而带动旋转杆上的激光发生器在前后位置上的调节和固定；

其次旋转杆上的插孔内部两侧采用凸槽设计，可与激光发生器两侧的凹槽实现快速装卡，并保证激光发生器发射的十字激光每次装卡都能处于在水平和垂直位置；

再者中心定位块通孔内采用内螺纹设计，水平杆采用镀铬的不锈钢材质，在其2/3长度上加工有外螺纹，水平杆右端通过旋转手柄固定，转动旋转手柄可以带动中心定位块的相对位置，再通过两侧的左定位螺母和右定位螺母以实现中心定位块的微调和固定；

最后带一个插孔的铰接头插孔采用拱形插孔，能够方便垂直杆沿拱形插孔的旋转，从而实现垂直杆在上下任意位置的快速定位。

以本发明的技术方案为准，使用辅助装置还应注意以下几点：

1]对同一夹具22只需调整一次，当试样26的厚度发生变化时只需调节两个支辊25的相对位置即可；

2]当中心定位块6的上下位置需要改动时可以在拱形插孔19内旋转垂直杆18即可通过固定手柄20实现；

3]当激光发生器13的前后位置需要变动时，沿矩形底座10前后方向掰动激光发生器13并通过调整齿轮15的转动及卡口带动激光发生器13的位置变化和固定，旋转激光发生器13的光圈可以调节十字激光的发射焦距。

综上，使用光圈可调的激光发生器，通过调节激光发生器的十字激光焦距可实现高低、左右及远近距离，使十字激光的竖线通过压辊的中心轴线或是两支辊的中心线、十字激光的横线通过两支辊的支撑平面，从而保证压辊的中心轴线处于正中位置。

使用滚轮拨动的旋转杆可以带动激光发生器在前后方向的转动，当十字激光的竖线通过试样机加工缺口和两支辊间的零刻度时并十字激光的横线通过试样的底边时将可以保证试样的对中度与平行度。

使用固定手柄，垂直杆可以沿拱形插孔的铰接头在上下方向大范围转动，使激光辐射的范围更广，用于调节不同尺寸、不同缺口形式试样的位置。

使用磁力座吸附在两支辊所在夹具上，方便安装和拆卸。

采用激光发生器发射的十字激光实现试样的定位，不占据试样和夹具间的任何空隙，不影响试验过程中COD规的装卡，也不影响试样的更换，连续试验过程中不需要多次拆卸。

利用本发明调节方法完全满足疲劳裂纹检测标准要求，可以大大减小肉眼观察法中试样的对中度和平行度操作误差，达到预期目的。

Claims (1)

1.一种三点弯曲试样与夹具间对中度和平行度的调整方法，该调整方法使用的一套辅助装置，所述辅助装置含有磁力座(1)、磁力开关(2)、右定位螺母(3)、双向水平仪(4)、十字螺丝(5)、中心定位块(6)、左定位螺母(7)、水平杆(8)、螺丝(9)、矩形底座(10)、拱形支撑块(11)、旋转杆(12)、激光发生器(13)、插孔(14)、调节齿轮(15)、十字铰接头(16)、旋转手柄(17)、垂直杆(18)、拱形插孔(19)、固定手柄(20)及铰接头(21)，激光发生器能发射十字激光，所述十字激光分为竖线激光和横线激光，夹具包括下夹具(22)、标尺(23)、六角螺丝(24)、支辊(25)及压辊(28)，三点弯曲试样(26)含有缺口(27)，其特征是：

依据粗调和微调作用，所述辅助装置细分为指向模块、水平调节模块和高度调节模块，其中所述指向模块承担微调作用，所述水平调节模块和所述高度调节模块共同承担粗调作用，在所述指向模块中含有激光发生器、调节齿轮、在插孔中能转动的旋转杆、联接拱形支撑块的矩形底座、双向水平仪、带螺纹孔的中心定位块、十字螺丝及螺丝，在所述水平调节模块中含有带螺纹的水平杆、右定位螺母、左定位螺母、具有两个插孔的十字铰接头及水平旋转手柄，在所述高度调节模块中含有垂直杆、具有拱形插孔的铰接头、高度固定手柄及磁力座，磁力座上配置磁力开关；

先将调节齿轮与旋转杆上的齿扣咬合后共同装卡在矩形底座的两拱形支撑块内，然后将激光发生器插入旋转杆上的插孔内，插孔内壁两侧的凸槽与激光发生器两侧的凹槽相配合可以实现激光发生器的固定，矩形底座通过螺丝固定在中心定位块的上侧，双向水平仪通过十字螺丝安装在中心定位块的前侧，完成所述指向模块的组配；其后按顺序依次将右定位螺母、中心定位块和左定位螺母从水平杆的左端旋入到水平杆的螺纹位置，再将水平杆的右端插入固定有垂直杆的十字铰接头内，再安装上水平旋转手柄，完成所述水平调节模块的组配；将垂直杆的另一端插入与磁力座固定的铰接头的拱形插孔内，最后锁死固定手柄即可完成所述高度调节模块的组配；

打开磁力开关将磁力座吸附在下夹具的前侧面上即可进行调整工作，先根据试样给定的设计跨距并通过数个六角螺丝将两个支辊分别固定在下夹具上端面的左右两端，通过垂直杆在拱形插孔的垂直位置来调节中心定位块的高度并使其处于两个支辊的正中，调节完毕锁死固定手柄，之后打开激光发生器的开关，观察双向水平仪的显示状态以确保中心定位块处于垂直状态，然后转动旋转手柄以带动中心定位块能左右移动，当所述竖线激光通过下夹具上标尺的零点处时再拧紧水平杆两侧的左定位螺母和右定位螺母使中心定位块得到定位，根据所述竖线激光调整两压辊的中心线，最后再安放并调节试样位置，使所述竖线激光照在试样的缺口处，所述横线激光照在试样的上边缘或是下边缘，此时试样的对中度和平行度就得到保证，完成整个调整过程。