CN105388062B - 一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具，包括拉力柄、锁紧部件、夹持座、夹持器，所述夹持器包括一体成型的圆柱体和圆台体，圆台体的最大外径大于所述圆柱体的外径，所述圆台体通体沿轴向开有至少两个槽，以将所述圆台体分割成夹持块，所述夹持块的内部表面具有夹持所述试件试样的夹持部；所述夹持座套接在所述夹持器的外部，并与夹持器配合连接，夹持座具有与所述圆台体配合的第一锥面；所述锁紧部件的前端与所述夹持座通过螺旋结构连接，所述拉力柄与所述锁紧部件的后端连接。本发明体积小、拆装方便、夹紧力均匀可靠，在装夹的过程中自动对中，装夹均匀迅速牢靠；尤其适用于在结构紧凑、空间狭小的高低温环境箱中使用。

Description

一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具

技术领域

本发明涉及一种管材或棒材性能试验夹具，具体的说是一种在圆形管材或棒材的拉伸性能进行试验时对管材或棒材进行夹持的夹具，并据此提供一种试验设备，体积小拆装方便夹紧力均匀可靠，在装夹的过程中自动对中，装夹均匀迅速牢靠，尤其适用于在结构紧凑、空间狭小的高低温环境箱中使用，特别是对一些新材料在服役温度下全面测定其力学性能。

背景技术

在进行拉伸性能测试的时候，有些材料尤其是一些新材料必须在服役温度下全面测定其力学性能，主要依靠在材料试验机配置的高低温环境箱中完成。

通常高低温环境箱结构紧凑、内部空间狭小，具体的试验方法有两种，即：

(1)对于圆棒状试样，通过带有螺纹的延伸杆；

(2)板状试样可采用销钉连接方式，伸进环境箱内部。

但对于管材，特别是薄壁管材，以上两种方法不可行，试验机的夹头尺寸太大，环境箱根本容纳不下，而且薄壁管材还存在着夹持的问题，例如夹持力过大容易对管材的管壁造成破坏，导致试验无法进行或者试验得到的数据与管材自身的实际情况偏差较大。

此外，现有的拉力试验机用的管材或棒材试样夹具，一般都体积较大，或者是体积小但测试力不足，试样的拆卸只能在高低温环境箱外进行，且要用专用工具装拆；一方面夹具的对中度较差，装夹力不均匀，拉伸过程中试样常在非正常位置断裂；另一方面由于没有较好的精准的对中及夹紧装置，夹具经常容易出现“崩齿”和“锁死”等现象，使夹具报废或不能拆卸重复使用试样不能再进行测试的情况；同样由于以上原因的存在，使得试样测试的数据有所误差和不尽人意。

基于以上问题，需要开发一种专用的管材高低温测试用的专用装夹夹具装置，使其可以适用于管材或棒材，特别是薄壁管材的拉伸性能测试。

发明内容

为了确保拉力试验机使用的试件试样用夹具能够在高低温环境下、在窄小空间准确定位、且装夹力均匀牢靠、装卸方便快捷迅速，本发明提供一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具及试验设备，其结构灵巧合理、体积小、自动对中、装夹均匀牢靠、强度高、装拆方便快捷且适用于空间窄小、尤其是在高低温环境中使用，特别适用于薄壁管材进行拉伸试验。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具，包括拉力柄、锁紧部件、夹持座、夹持器，所述夹持器为中空结构以允许试件试样被夹持于其中，所述夹持器包括一体成型的圆柱体和圆台体，圆台体的最大外径大于所述圆柱体的外径，所述圆台体通体沿轴向开有至少两个槽，以将所述圆台体分割成夹持块，所述夹持块的内部表面具有夹持所述试件试样的夹持部；所述夹持座套接在所述夹持器的外部，并与夹持器配合连接，夹持座具有与所述圆台体配合的第一锥面；所述锁紧部件的前端与所述夹持座通过螺旋结构连接，所述拉力柄与所述锁紧部件的后端连接。

优选的，还包括夹持芯，所述夹持芯嵌入安装在所述试件试样的夹持端，用以为所述试件试样提供内部支撑，防止试件试样被夹持变形。

进一步的，所述夹持芯与所述试件试样采用过渡配合或过盈配合，不仅使所述夹持芯可在试件试样端部固定，还可有效保证试件试样受到夹持力的作用时保持试件试样形状不变。

优选的，所述槽的尾部设有应力消散弧，以避免所述夹持器因变形而造成的应力集中破坏。当夹持器的圆台体外表面整体受到夹持座的压力时，其夹持块要向内收缩变形，变形使得夹持器的槽的结构部分产生应力；例如其圆柱体与圆台体相结合的外部部位、所述槽的底部，在上述部位均是采用防止应力集中的圆弧来过渡的，由于圆弧的存在使得该处的应力得不到集中，相反的是圆弧使得应力得到了较好的均布分散；这样大大延长了夹具的使用寿命。

优选的，所述应力消散弧为直径大于槽宽的优弧；或者，所述应力消散弧为直径等于槽宽的半圆形弧；或者所述应力消散弧为直径大于槽宽的劣弧。

优选的，所述夹持部的内表面设为摩擦面，或者所述夹持部的内表面设有凸起或齿牙,以使所述夹持部可对试件试样提供更好的夹持力，减小夹持部与试件试样外壁之间的摩擦力，使夹具的夹持效果更好。

进一步的，所述凸起为菱形、三角形或圆形结构，和/或所述凸起具有与所述试件试样外表面相配合的弧面。

进一步的，所述齿牙为锯齿形、三角形、梯形或倒齿状。

优选的，所述圆台体的外表面为与所述第一锥面配合的锥面；或者所述圆台体的外表面为与所述第一锥面接触的弧面。

进一步的，在所述圆台体的端部设有环状的凸台，所述凸台的内径大于所述圆台体的内径，所述凸台的外径小于所述圆台体的最大外径；所述凸台被所述槽分割。凸台的设计是为了减小夹紧时的接触面积，从而减少操作手轮所需的力矩；同时凸台内孔的变化可以在夹具内隐藏部分夹持芯。

凸台的设计还可以避免圆台体直接与拉力柄的伞状结构直接接触，凸台与拉力柄的伞状结构的接触面积，明显低于圆台体与拉力柄的伞状结构的接触面积，这样就可以降低凸台与伞状结构相互扭转时的摩擦力，也就降低了对整个夹具的磨损。

优选的，当所述试件试样被夹持时，所述凸台的端面与所述拉力柄的端面接触。

优选的，所述锁紧部件通过第二锥面与所述拉力柄的端部连接，并将所述拉力柄的端部对应的设置为与所述第二锥面配合的伞状结构。拉力柄的伞状结构与夹持器的第二锥面紧密连接并配合，并在连接后自动实现对中。

优选的，所述伞状结构的端面设有圆形的凹部，所述凹部的直径大于所述试件试样的内径，并且小于所述凸台的外径，使所述夹持芯可置于所述凹部之中，同时使所述凸台可与所述凹部外侧的端面顶紧配合。凹部的存在可隐藏部分夹持芯，一方面为了减少和夹持器端部凸台相接触的面积，使手轮在夹紧操作时更省力，另一方面的作用是锁紧部件与夹持座旋紧的过程中凹部紧抵夹持芯的端部并反向推动夹持芯相对所述试件试样做轴向移动，使夹持芯更深入的进入到所述试件试样之中，这样的作用使得夹具的夹持效果更好；凹部的设计还可以进一步减小夹具的尺寸。

优选的，所述凹部为圆柱状。

优选的，夹持座具有手动旋紧部件，和/或，锁紧部件具有手动旋紧部件；所述手动旋紧部件为采用花瓣形设置的手轮结构，便于手动操作。

优选的，所述螺旋结构为螺纹，或者所述螺旋结构为螺旋槽和连接在螺旋槽中的柱块。

锁紧部件内穿设连接有拉力柄，二者通过锥面配合接触并自动对中，锁紧部件的前行带动拉力柄一起前行；同理，夹持座的内部放置有夹持器，二者通过锥面配合接触并对中，夹持座的前行带动夹持器一起前行；而在夹持器内装有带夹持芯的试件试样；锁紧部件与夹持座是通过螺纹连接的，在夹具夹紧时，两者因为通过手轮旋紧而相向运动，相向运动的结果是：夹持器的凸台与拉力柄的凹部相接触并进行对中，此时夹持芯与试件试样多余的部分隐藏在拉力柄的伞状结构的凹部及夹持器的凸台的内部；同时拉力柄的凹部底面抵住夹持芯的端面，相向运动一方面导致拉力柄与夹持芯愈顶愈紧，另一方面夹持器的凸台与拉力柄的凹部底面也愈顶愈紧，两者相互作用的结果迫使夹持器发生形变，由于夹持座的第一锥面的约束作用，使得夹持器通过其上的夹持块受迫向内收缩，收缩的结果使得夹持块、试件试样、夹持芯越夹越紧。

所述拉力柄、锁紧部件、夹持座、夹持器同轴安装，并且拉力柄的伞状结构和凹部、锁紧部件的第二锥面、夹持座的第一锥面、夹持器的圆台体和凸台均为同轴安装，使整个夹具在装配后以及在夹持试件试样的过程中都可以自动对中。

夹具的材料为高低温合金、耐候钢或者工具钢，使得夹具应用的温度范围更大。

一种拉力试验设备，其包括以上所述拉力试验用管材或棒材试样夹具，所述拉力试验用管材或棒材试样夹具优选为两套，并且对中安装。

本发明具有以下优势或特点：

1、本发明解决现有拉力试验机在窄小的空间并且在高低温环境下，如夹持及拆卸操作不方便、试验机臂与试样不对中、容易出现夹具锁死和夹舌齿崩齿、在拉伸过程中试样在非正常位置断裂、结构不紧凑、需用专用工具等问题。

2、本发明的技术不但可用作测试管材试样，同样该技术也可应用到棒材、丝材等材料的高低温测试。

3、本发明的技术确保了试验机用的管材或棒材试样夹具的正确使用，其体积小、拆装方便、夹紧力均匀可靠，在装夹的过程中自动对中，装夹均匀迅速牢靠；尤其适用于在结构紧凑、空间狭小的高低温环境箱中使用，特别是对一些新材料在服役温度下全面测定其力学性能；彻底解决了管材高低温力学性能测试的试验夹持的特殊问题。

本发明采用了体积较小且以圆锥面对中为主体、伞状的夹持块均匀收缩移动夹紧、小接触面摩擦顶紧、手轮操作的一种新型的结构型式和快捷的夹紧方式，提高了试件试样用夹具在窄小空间尤其是在高低温环境箱内的夹紧操作的可实施性以及装夹和拆卸的效率。由于本夹具通过多种途径进行对中和夹紧，避免了试件试样在测试的过程中在非正常位置断裂的可能性，使得无论对中和夹紧都是十分的有效，使得式样测试的数据结果更加准确和全面，更便于广泛推广使用。

本发明使得拉力试验机夹具在空间狭窄的高低温环境箱中使用更为便捷，可在高低温环境箱内或箱外不使用任何工具的情况下快捷的装卸试件试样；该夹具体积小、夹紧力牢靠均匀，且省力，拉力机与试样之间定位精准，能准确地成为一条线，使实验数据更精确，只要通过手轮操作夹紧后则会越拉愈紧，同样，试件试样的拆卸也只有通过手轮才能进行完成；同时夹具材料的使用，使得夹具应用的温度范围更大；按照本发明制造的管材或棒材试样夹具，彻底解决了管材高低温力学性能测试的试验夹持的难题。通过不同规格、不同温度、不同批次试验表明，该装置实用可靠，装夹快捷，不仅解决了试样在高低温环境下测试的问题，还可扩大到其它型号管材的测试上；同样该技术也可应用到钢管、丝材等材料的高低温测试，具有很好的市场应用前景。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例1所述拉力试验用管材或棒材的试样夹具的装配示意图。

图2、图3、图4是本发明实施例2所述拉力试验用管材或棒材的试样夹具的装配示意图；

图5是本发明所述拉力试验用管材或棒材的试样夹具的组合状态示意图；

图6是本发明所述拉力柄的结构示意图；

图7a是夹持座的立体图；

图7b是夹持座的侧视图；

图7c是图7b中的A-A截面剖视图；

图8a是锁紧部件的立体图；

图8b是锁紧部件的剖视图。

图9是夹持器的结构示意图。

其中:1-拉力柄；11-伞状结构；12-凹部；2-锁紧部件；21-第二锥面；3-夹持座；31-第一锥面；4-夹持器；41-圆柱体；42-圆台体；421-夹持块；422-凸台；43-槽；44-凸起或齿牙；5-夹持芯；6-试件试样。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，并结合图5-图9，本发明实施例所述一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具，包括拉力柄1、锁紧部件2、夹持座3、夹持器4，所述夹持器4为中空结构以允许试件试样6被夹持于其中，所述夹持器4包括一体成型的圆柱体41和圆台体42，圆台体42的最大外径大于所述圆柱体41的外径，所述圆台体42通体沿轴向开有至少两个槽43，以将所述圆台体42分割成夹持块421，所述夹持块421的内部表面具有夹持所述试件试样6的夹持部；所述夹持座3套接在所述夹持器4的外部，并与夹持器配合连接，夹持座3具有与所述圆台体42配合的第一锥面31；所述锁紧部件2的前端与所述夹持座3通过螺旋结构连接，所述拉力柄1与所述锁紧部件2的后端连接，用以牵引所述锁紧部件2向后侧移动。

优选的，夹持座具有手动旋紧部件，锁紧部件具有手动旋紧部件；所述手动旋紧部件为采用花瓣形设置的手轮结构，便于手动操作。

所述夹持部的内表面设为摩擦面，即所述夹持部的内表面设为磨砂面，或所述夹持部的内表面打磨粗糙，以提高所述夹持部的内表面的摩擦阻力。

优选的，当所述夹持部的内表面采用摩擦面时，其可以是滚花表面，或者在夹持部的内表面设置成具有一定的纹理，使夹持部具有更大的摩擦力，对试件试样6具有更好的夹持作用，有效的防止试件试样6与夹持部之间的轴向滑动和径向滑动。

实施的过程中，可在所述夹持部的内表面设有凸起或齿牙,以使所述夹持部可对试件试样6提供更好的夹持力，减小夹持部与试件试样6外壁之间的摩擦力，使夹具的夹持效果更好。

优选的，所述夹持部的内表面设为凸起，所述凸起为均布在所述夹持部内表面的菱形、三角形或圆形结构，并且所述凸起具有与所述试件试样6外表面相配合的弧面，这样可以增大凸起与试件试样6之间的接触面积，增大摩擦阻力。

优选的，所述夹持部的内表面设为齿牙44，所述齿牙为锯齿形、三角形、梯形或倒齿状，并且所述齿牙环绕所述夹持器的径向分布，所述齿牙环绕所述夹持器的径向形成螺纹面，这样可通过攻丝的方式即可加工成型；所述齿牙也可以环绕所述夹持器的径向形成若干个均匀排布的闭合圆环，这一结构加工起来要比螺纹面的加工更复杂。

在实施的过程中也可以将摩擦表面、凸起或齿牙相互结合起来，例如在凸起的内表面设置为摩擦表面，或者将齿牙设置为梯形，齿牙的内表面采用摩擦表面。

优选的，所述圆台体42的外表面为与所述第一锥面31配合的锥面，通过锥面将圆台体42与夹持座3的第一锥面31配合连接，可以使夹持器4与夹持座3在连接后以及在夹持的过程中，可以实现自动对中。

所述圆台体42的外表面为与所述第一锥面31接触的弧面，通过第一锥面31对圆台体42的弧面施压，使圆台体42的夹持块421向内侧收缩，夹持块内部的夹持部与试件试样6的外表面环向压紧连接，实现夹持块对试件试样6的夹持。

优选的，在所述圆台体42的端部设有环状的凸台422，所述凸台422的内径大于所述圆台体的内径，所述凸台的外径小于所述圆台体的最大外径；所述凸台422被所述槽分割。凸台422的设计是为了减小夹紧时与拉力柄之间的接触面积，从而减少操作手轮所需的力矩。

当所述试件试样6被夹持时，所述凸台422的端面与所述拉力柄1的端面接触。凸台422的设计，一方面减小了所述圆台体42与所述拉力柄1之间的接触面积，降低了摩擦阻力，使二者在相对相互转动的过程中可以更自如；二凸台422还提供了支撑，保证试件试样在被夹持的过程中，夹持器相对于拉力柄及锁紧部件的位置不变，仅在受到夹持座施加的收紧力时向内侧收缩以夹紧试件试样。

所述锁紧部件2通过第二锥面与所述拉力柄1的端部连接，并将所述拉力柄1的端部对应的设置为与所述第二锥面21配合的伞状结构11。拉力柄1的伞状结构11与夹持器2的第二锥面21紧密连接并配合，并在连接后自动实现对中。

所以，凸台422的设计还可以避免圆台体42直接与拉力柄1的伞状结构11接触，凸台422与拉力柄1的伞状结构11的接触面积，明显低于圆台体42与拉力柄1的伞状结构11的接触面积，这样就可以降低凸台422与伞状结构11相互扭转时的摩擦力，也就降低了对整个夹具的磨损。

伞状结构11的设计，不仅可以使拉力柄1在轴向带动锁紧部件2进行轴向拉伸运动，同时，伞状结构11还可以与锁紧部件2的第二锥面21配合，实现自动对中的作用；此外，伞状结构11、锁紧部件2的第二锥面21采用回转体设计，使锁紧部件2在扭转夹紧的过程中，操作锁紧部件2转动时，锁紧部件2不会带动拉力柄1一起转动，在操作锁紧部件2与夹持座3的装配连接、以及对试件试样6的夹持的过程中，都不会受到试件试样6和拉力柄1的限制，保证锁紧部件2的操作灵活、便利。

优选的，所述螺旋结构为螺纹，或者所述螺旋结构为螺旋槽和连接在螺旋槽中的柱块。

夹具的材料为高低温合金、耐候钢或者工具钢，使得夹具应用的温度范围更大。

本实施例所述的拉力试验用管材或棒材试样夹具，适用于对棒材、丝材以及壁厚较厚的管材进行拉力试验。

实施例2

如图2-4所示，在实施例1的基础上，还包括夹持芯，所述夹持芯嵌入安装在所述试件试样的夹持端，用以为所述试件试样提供内部支撑，防止试件试样被夹持变形。

进一步的，所述夹持芯与所述试件试样采用过渡配合或过盈配合，不仅使所述夹持芯可在试件试样端部固定，还可有效保证试件试样受到夹持力的作用时保持试件试样形状不变。

优选的，所述伞状结构11的端面设有圆形的凹部12，所述凹部12的直径大于所述试件试样6的内径，并且小于所述凸台422的外径，使所述夹持芯5可置于所述凹部12之中，同时使所述凸台422可与所述凹部12外侧的端面顶紧配合。凹部12的存在可隐藏部分夹持芯5，一方面为了减少和夹持器4端部凸台422相接触的面积，使手轮在夹紧操作时更省力，另一方面的作用是锁紧部件2与夹持座3旋紧的过程中凹部12紧抵夹持芯5的端部并反向推动夹持芯5相对所述试件试样做轴向移动，使夹持芯5更深入的进入到所述试件试样6之中，这样的作用使得夹具的夹持效果更好；凹部12的设计还可以进一步减小夹具的尺寸，以更合理的分配夹具结构所占用的空间。

优选的，所述凹部12为圆柱状，凹部12的尺寸以能容纳所述夹持芯5的大小为宜；可以根据夹持芯的大小设计不同尺寸的凹部12，即在对不同尺寸的试件试样6进行拉力试验时，更换具有与试件试样对应尺寸的凹部12的拉力柄。

本实施例所述的拉力试验用管材或棒材试样夹具，适用于对薄壁管材进行拉力试验。

进行试验的过程中，夹持芯5套在试件试样端部并且有一定长度，夹持器4夹持试件试样，夹持器的外部套接夹持座3，锁紧部件2与夹持座螺纹连接，锁紧部件2内有拉力柄1，它们通过锁紧部件2内的圆锥面准确定位，在锁紧部件2内还有内螺纹用于连接夹持座3，在其外设有方便操作的手轮，以便于试件试样装卸；夹持座3的外部设置有螺纹及手轮，其内部一端为一通孔、另一端为第一锥面，螺纹用于和锁紧部件2相连接，在锁紧部件内放置有夹持器4；夹持器4是由圆台体和圆柱体组成的，是中空状结构，圆台体与圆柱体是通过圆弧过渡的，在圆台体42通体沿轴向通过开槽43将其分割为沿径向的类似于伞状的夹持块，在这些夹持块的内侧沿轴向有锯齿状的牙，这些牙用于抓卡试样；为了保证在抓卡试样时试样不变形且抓卡牢靠，在试件试样的端部内嵌一段所述夹持芯5。优选地，夹持器4为回转体，也可为各种形状的椎体。

优选地，拉力试验机用夹具，其材料优选高低温合金，也可为耐候钢及工具钢。

实施例3

本实施例提供一种拉力试验设备，其包括以上所述拉力试验用管材或棒材试样夹具，所述拉力试验用管材或棒材试样夹具优选为两套，并且对中安装。

使用时，在试验设备的双臂上即试件试样的两侧各使用一套所述拉力试验用管材或棒材试样夹具。

实施例4

与在以上实施例的基础上，所述槽的尾部设有应力消散弧，以避免所述夹持器因变形而造成的应力集中破坏。当夹持器的圆台体外表面整体受到夹持座的压力时，其夹持块要向内收缩变形，变形使得夹持器的槽的结构部分产生应力；例如其圆柱体与圆台体相结合的外部部位、所述槽的底部，在上述部位均是采用防止应力集中的圆弧来过渡的，由于圆弧的存在使得该处的应力得不到集中，相反的是圆弧使得应力得到了较好的均布分散；这样大大延长了夹具的使用寿命。

优选的，所述应力消散弧为直径大于槽宽的优弧；或者，所述应力消散弧为直径等于槽宽的半圆形弧；或者所述应力消散弧为直径大于槽宽的劣弧。

当夹持器4的圆台体42外表面整体受到压力时，其夹持块要向内收缩变形，变形使得夹持器4相对较薄弱的结构部分产生应力；如其外部圆筒状与圆锥体相结合的部位、中空状圆锥体的端面上到圆筒体所开槽的终端，但值得说明的是在上述部位均是采用应力消散弧来过渡的，由于应力消散弧的存在使得该处的应力得不到集中，相反的是应力消散弧使得应力得到了较好的均布分散；这样大大延长了夹具的使用寿命；总的来说：这些圆弧过渡是均是应力消散弧，目的是为了避免因变形而造成的应力集中所导致的夹具的破坏。

拉力试验机用夹具中的锁紧部件2、夹持座3其外部均为手轮式结构。其中，夹持座3的内部为一圆台体和圆柱体组成的通孔，两者是通过圆弧而过渡的，圆台体的锥顶角与夹持器4的圆台体的锥顶角相一致，在其内部放置有夹持器4；而夹持座3的外部有一手轮，还有一段与锁紧部件2螺纹连接的外螺纹。而与夹持座3螺纹连接的锁紧部件2其内部为一段内螺纹、一圆台体和圆柱体组成的通孔所构成，圆台体与圆柱体是通过圆弧来过渡的，内螺纹与夹持座3螺纹连接，在通孔内部放置有拉力柄1；而锁紧部件2的外部有一手轮。

在锁紧部件2内部放置有拉力柄1，拉力柄1是由伞状结构11和一段或几段圆柱体组成的，多段圆柱体之间通过圆弧来过渡，其伞状结构11的锥顶角与锁紧部件2的第二锥面的锥顶角相一致，使拉力柄1的伞状结构11可与锁紧部件2的第二锥面21配合并自动对中，在圆台体的底面有一圆柱状的凹部。同样在夹持座3内部放置有夹持器4，夹持器4通过其夹持块的底面与拉力柄1的伞状结构11相接触。

同时，一种在窄小空间的高低温环境箱中使用的拉力试验机试件试样用夹具，试件试样的尺寸性质确定要配置夹持芯5，夹持芯5与试件试样的内径为过渡配合，其目的是夹具在夹持时使试件试样给夹具以同样的反作用力，以保证试件试样不变形及装夹迅速快捷牢靠。

拉力柄1的伞状结构11的凹部设计，一方面可隐藏部分夹持芯5，一方面为了减少和夹持器4端部凸台相接触的面积，使手轮在夹紧时更省力，另一方面的作用是手轮在夹紧的过程中凹部的底部紧抵夹持芯5的端部并推动夹持芯5前行，这样的作用使得夹具愈夹越紧、愈顶越紧。

本发明技术的夹具其操作原理是这样的：锁紧部件2内穿设连接有拉力柄1，二者通过锥面配合接触并自动对中，锁紧部件的前行带动拉力柄一起前行；同理，夹持座3的内放置有夹持器4，二者通过锥面配合接触并对中，夹持座3的前行带动夹持器4一起前行；而在夹持器4内装有带夹持芯的试件试样6；锁紧部件与夹持座是通过螺纹连接的，在夹具夹紧时，两者因为通过手轮旋紧而相向运动，相向运动的结果是：夹持器的凸台与拉力柄的凹部相接触并进行对中，此时夹持芯与试件试样多余的部分隐藏在拉力柄的伞状结构的凹部及夹持器的凸台的内部；同时拉力柄的凹部底面抵住夹持芯的端面，相向运动一方面导致拉力柄与夹持芯愈顶愈紧，另一方面夹持器的凸台与拉力柄的凹部底面也愈顶愈紧，两者相互作用的结果迫使夹持器发生形变，由于夹持座的第一锥面的约束作用，使得夹持器通过其上的夹持块受迫向内收缩，收缩的结果使得夹持块、试件试样、夹持芯越夹越紧。

本发明所述的试件试样用夹具能够在高低温环境下、在窄小空间准确定位、且装夹力均匀牢靠、装卸方便快捷，在结构上采用了体积较小且以圆锥面对中为主体、夹持块均匀收缩移动夹紧、小接触面摩擦顶紧、手轮操作的一种新型的结构型式和快捷的夹紧方式，提高了试件试样用夹具在窄小空间尤其是在高低温环境箱内的夹紧操作的可实施性以及装夹和拆卸的效率。由于结构通过多种途径进行对中和夹紧，避免了试件试样在测试的过程中在非正常位置断裂的可能性，使得无论对中和夹紧都是十分的有效，使得式样测试的数据结果更加准确和全面，更便于广泛推广使用。本发明所解决的技术问题是即使针对在窄小的空间并且在高低温环境下，也能够使夹持及拆卸操作更为方便快捷、试验机臂与试样对中更精确、不会出现夹具锁死和夹舌齿崩齿等现象，其结构紧凑、不需用任何工具等问题。它不但可用作测试管材试样，同样该技术也可应用到棒材、丝材等材料的高低温测试。其体积小拆装方便夹紧力均匀可靠，在装夹的过程中自动对中，装夹均匀迅速牢靠；尤其适用于在结构紧凑、空间狭小的高低温环境箱中使用，特别是对一些新兴材料在服役温度下全面测定其力学性能；彻底解决了管材高低温力学性能测试的试验夹持的特殊问题。

本发明具有以下优势或特点：

1、本发明解决现有拉力试验机在窄小的空间并且在高低温环境下，如夹持及拆卸操作不方便、试验机臂与试样不对中、容易出现夹具锁死和夹舌齿崩齿、在拉伸过程中试样在非正常位置断裂、结构不紧凑、需用专用工具等问题。

2、本发明的技术不但可用作测试管材试样，同样该技术也可应用到棒材、丝材等材料的高低温测试。

3、本发明的技术确保了试验机用的管材或棒材试样夹具的正确使用，其体积小、拆装方便、夹紧力均匀可靠，在装夹的过程中自动对中，装夹均匀迅速牢靠；尤其适用于在结构紧凑、空间狭小的高低温环境箱中使用，特别是对一些新材料在服役温度下全面测定其力学性能。

本发明采用了体积较小且以圆锥面对中为主体、伞状的夹持块均匀收缩移动夹紧、小接触面摩擦顶紧、手轮操作的一种新型的结构型式和快捷的夹紧方式，提高了试件试样用夹具在窄小空间尤其是在高低温环境箱内的夹紧操作的可实施性以及装夹和拆卸的效率。由于本夹具通过多种途径进行对中和夹紧，避免了试件试样在测试的过程中在非正常位置断裂的可能性，使得无论对中和夹紧都是十分的有效，使得试样测试的数据结果更加准确和全面，更便于广泛推广使用。

本发明使得拉力试验机夹具在空间狭窄的高低温环境箱中使用更为便捷，可在高低温环境箱内或箱外不使用任何工具的情况下快捷的装卸试件试样；该夹具体积小、夹紧力牢靠均匀，且省力，拉力机与试样之间定位精准，能准确地成为一条线，使实验数据更精确，只要通过手轮操作夹紧后则会越拉愈紧，同样，试件试样的拆卸也只有通过手轮才能进行完成；同时夹具材料的使用，使得夹具应用的温度范围更大；按照本发明制造的管材或棒材试样夹具，彻底解决了管材高低温力学性能测试的试验夹持的难题。通过不同规格、不同温度、不同批次TA18钛合金管材试验表明，该装置实用可靠，装夹快捷，不仅解决了试样在高低温环境下测试的问题，同样该技术也可应用到钢管、丝材等材料的高低温测试，具有很好的市场应用前景。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种拉力试验用管材或棒材的试样夹具，包括拉力柄(1)、锁紧部件(2)、夹持座(3)、夹持器(4)，其特征在于，所述夹持器为中空结构以允许试件试样(6)被夹持于其中，所述夹持器包括一体成型的圆柱体(41)和圆台体(42)，圆台体的最大外径大于所述圆柱体的外径，所述圆台体通体沿轴向开有至少两个槽(43)，以将所述圆台体分割成夹持块(421)，所述夹持块的内部表面具有夹持所述试件试样的夹持部；所述夹持座套接在所述夹持器的外部，并与夹持器配合连接，夹持座具有与所述圆台体配合的第一锥面(31)；所述锁紧部件的前端与所述夹持座通过螺旋结构连接，所述拉力柄与所述锁紧部件的后端连接；

所述圆台体的外表面为与所述第一锥面(31)配合的锥面；或者所述圆台体的外表面为与所述第一锥面接触的弧面；

在所述圆台体的端部设有环状的凸台(422)，所述凸台的内径大于所述圆台体的内径，所述凸台的外径小于所述圆台体的最大外径；所述凸台被所述槽(43)分割；

所述锁紧部件通过第二锥面(21)与所述拉力柄的端部连接，并将所述拉力柄的端部对应的设置为与所述第二锥面配合的伞状结构(11)；伞状结构(11)、锁紧部件(2)的第二锥面(21)均为回转体；

还包括夹持芯(5)，所述夹持芯嵌入安装在所述试件试样的夹持端，用以为所述试件试样(6)提供内部支撑，防止试件试样被夹持变形；

所述伞状结构(11)的端面设有圆形的凹部(12)，所述凹部的直径大于所述试件试样的内径，并且小于所述凸台的外径，使所述夹持芯可置于所述凹部之中，同时使所述凸台可与所述凹部外侧的端面顶紧配合。

2.如权利要求1所述的试样夹具，其特征在于：所述夹持芯与所述试件试样采用过渡配合或过盈配合。

3.如权利要求1或2所述的试样夹具，其特征在于，所述槽的尾部设有应力消散弧，以避免所述夹持器因变形而造成的应力集中破坏。

4.如权利要求3所述的试样夹具，其特征在于，所述应力消散弧为直径大于槽宽的优弧；或者，所述应力消散弧为直径等于槽宽的半圆形弧；或者所述应力消散弧为直径大于槽宽的劣弧。

5.如权利要求1或2所述的试样夹具，其特征在于，所述夹持部的内表面设为摩擦面，或者所述夹持部的内表面设有凸起或齿牙(44)。

6.如权利要求5所述的试样夹具，其特征在于，所述凸起为菱形、三角形或圆形结构，和/或所述凸起具有与所述试件试样外表面相配合的弧面；所述齿牙为锯齿形、三角形、梯形或倒齿状。

7.如权利要求1所述的试样夹具，其特征在于，当所述试件试样被夹持时，所述凸台的端面与所述拉力柄的端面接触。

8.如权利要求1或2所述的试样夹具，其特征在于，夹持座具有手动旋紧部件，和/或，锁紧部件具有手动旋紧部件。

9.如权利要求8所述的试样夹具，其特征在于，所述手动旋紧部件为采用花瓣形设置的手轮结构。

10.如权利要求1或2所述的试样夹具，其特征在于，所述螺旋结构为螺纹，或者所述螺旋结构为螺旋槽和连接在螺旋槽中的柱块。

11.如权利要求1、2、4、6和9之一所述的试样夹具，其特征在于，所述拉力柄、锁紧部件、夹持座、夹持器同轴安装。

12.一种拉力试验设备，其包括权利要求1至11之一所述的试样夹具，所述试样夹具为两套，并且对中安装。