CN105510129A - 一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试方法及测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试方法及测试装置,属于航空发动机用非金属材料应用技术领域,所述测试装置包括相互套接的上拉压机构和下拉压机构,套接段的上、下压板上分别设置上模和下模,上模和下模间放置待测零件,两拉压机构端部分别连接万能试验机,测试时,待测零件筒底端安装在下模上,开口端与上模配合接触,压紧待测零件。本发明解决了填充石墨的聚酰亚胺塑料模压制件无法测试力学性能的问题,保证制件端面破坏强度测试的准确性,实现了对材料及制件成型工艺性同时进行考核的要求。

Description

一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试方法及测试装置
技术领域
本发明属于航空发动机用非金属材料应用技术领域,特别是涉及一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试方法及测试装置。
背景技术
航空发动机大量使用填充石墨的耐高温工程塑料制件,制件的内径与轴配合,外径及端面与机匣配合,在高温下工作。
正常情况下,此类制件通常由石墨填充树脂制成粉料,模压成棒材,然后机械加工制成,在考核材料性能时可以在棒材上取样进行测试。但使用的制件为聚酰亚胺填充一定比例的石墨粉,经模压直接成型,如单独考察同批板材的性能则无法验证制件的强度,以及制件模压工艺的稳定性,因此急需要一种方式来考核测试制件的强度。
该类零件示意图见图1。经分析零件的工作条件,工作过程中端面持续受振动力及压力,端面与管体之间的结合面处受力最大,易破坏,因此确定测试方法,考核的重点是零件的端面破坏强度。在此工作开展之前尚无合适的方法及夹具来进行测试。
发明内容
针对上述存在的技术问题,解决该填充石墨的塑料异形制件端面破坏强度的测试问题,本发明提供一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试方法及测试装置。通过改变测试装置的结构及测试方法,从而验证模压工艺是否稳定,同时通过细节设计及试验控制,保证测试的准确性和重复性,从而确保制件的质量及使用性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,包括相互套接的上拉压机构和下拉压机构,套接段的上拉压机构的下压板、下拉压机构的上压板上分别设置上模和下模,上模和下模间放置待测零件,两拉压机构端部分别连接万能试验机,测试时,待测零件筒底端安装在下模上,开口端与上模配合接触,压紧待测零件。
进一步地,所述上拉压机构包括下压板、上支板和螺柱,所述下压板上设置下模,螺柱一端连接下压板,另一端穿过上压板,端部连接上支板,上支板连接万能试验机。
进一步地,所述下拉压机构包括上压板、下支板和螺柱,所述上压板上连接上模,螺柱一端连接上压板,另一端穿过下压板,端部连接下支板,下支板连接万能试验机。
进一步地,所述上模和下模与待测零件接触端均开有与待测零件配合的凹槽。
进一步地,所述上模开有通孔Ⅰ,与待测零件接触端开有凹槽Ⅰ,所述凹槽Ⅰ的深度与待测零件的端面厚度相同,凹槽Ⅰ的径向宽度,即凹槽Ⅰ内径与通孔Ⅰ内径间的距离为1.3~1.5mm。
进一步地,所述下模开有通孔Ⅱ,与待测零件接触端开有凹槽Ⅱ,所述凹槽Ⅱ径向宽度,即凹槽Ⅱ内径与通孔Ⅱ内径间的距离为0.8~1.0mm;凹槽Ⅱ深度为2.0~3.0mm。
本发明的测试方法,包括如下步骤:
(1)将测试装置的上支板、下支板分别安装至非金属材料万能试验机上;
(2)将待测零件管体端放入下模中,上模与待测零件端面配合安装;
(3)将安装好的下模和待测零件放置在下压板上,保持对中;
(4)开动万能试验机,使上压板接触上模;
(5)测试室温破坏力:调节横梁移动速度为50~60mm/min,施加初载10~15N,连续加载至零件端面破坏,为正常破坏取值;如非端面破坏,则舍弃该结果;
(6)测试高温破坏力:将试验机配套的环境箱调至正确位置,升温于标准规定温度,将零件和上、下模安装好,放入环境箱内,保持10~20min,进行测试,施加初载5~10N,连续加载至零件端面破坏。
进一步地,在测试零件高温老化性能时,将待测零件进行预先处理:放入恒温箱中,随炉升温至380~385℃,保持24h后,随炉冷却至室温取出,然后进行破坏力测试。
本发明的有益效果为:
1.本发明解决了填充石墨的聚酰亚胺塑料模压制件无法测试力学性能的问题,保证制件端面破坏强度测试的准确性,实现了对材料及制件成型工艺性同时进行考核的要求,并解决了常规夹具及方法无法实现的技术难题,提供了一种实用的新型工艺装备结构。
2.本发明有效防止由于试验机平台的平整度、夹具及零件的平行度、垂直度不理想而造成的试验误差;压缩强度的方法为了避免应力-应变曲线起始部分出现弯曲区域,应施加初载,但试验机对制件直接放加压应力时,则无法保证初载的大小,采用本发明可以准确控制初载值,保证数据的准确性;在上压板上根据上模内径尺寸增加螺柱,在下压板上根据下模内径尺寸增加螺柱,实现制件测试过程的自对中过程,防止滑移影响测试结果。
附图说明
图1为本发明需测试的制件结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明测试装置示意图。
图4为图3中上模示意图。
图5为图3中下模示意图。
图中:1.下支板,2.下压板,3.螺柱,4.上压板,5.上支板,6.上模,7.零件,8.下模,9.凹槽Ⅰ,10.通孔Ⅰ,11.通孔Ⅱ,12.凹槽Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例1:如图3所示,本发明包括相互套接的上拉压机构和下拉压机构,套接段的上拉压机构的下压板2、下拉压机构的上压板4上分别设置上模6和下模8,上模6和下模8间放置待测零件7,两拉压机构端部分别连接万能试验机,测试时,待测零件7筒底端安装在下模8上,开口端与上模6配合接触,压紧待测零件7。
所述上拉压机构包括下压板2、上支板5和螺柱3,所述下压板2上设置下模8,螺柱3一端连接下压板2,另一端穿过上压板4,端部连接上支板5,上支板5连接万能试验机。
所述下拉压机构包括上压板4、下支板1和螺柱3,所述上压板4上连接上模6,螺柱3一端连接上压板4,另一端穿过下压板2,端部连接下支板1,下支板1连接万能试验机。
所述上模6和下模8与待测零件7接触端均开有与待测零件7配合的凹槽。
如图4所示,所述上模开有通孔Ⅰ10,与待测零件接触端开有凹槽Ⅰ9,所述凹槽Ⅰ9的深度与待测零件7的端面厚度相同,凹槽Ⅰ9的径向宽度D1,即凹槽Ⅰ9内径与通孔Ⅰ10内径间的距离D1为1.3~1.5mm。
如图5所示,所述下模开有通孔Ⅱ11,与待测零件接触端开有凹槽Ⅱ12,所述凹槽Ⅱ12径向宽度D2,即凹槽Ⅱ12内径与通孔Ⅱ11内径间的距离为0.8~1.0mm,凹槽Ⅱ深度为2.0~3.0mm。
采用本发明测试装置的测试方法,包括如下步骤:
(1)将测试装置的上支板5、下支板1分别安装至非金属材料万能试验机上;上支板5与试验机横梁连接,下支板1与试验底座连接;
(2)将待测零件7筒底端放入下模8中,上模6与待测零件7端面配合安装;
(3)将安装好的下模8和待测零件7放置在下压板2上,保持对中;
(4)开动万能试验机,使上压板4接触上模6;
(5)测试室温破坏力:调节横梁移动速度为50~60mm/min,施加初载10~15N,连续加载至零件端面破坏,为正常破坏取值;如非端面破坏,则舍弃该结果;
(6)测试高温破坏力:将试验机配套的环境箱调至正确位置,升温于标准规定温度,将零件7和上模6、下模8安装好,放入环境箱内,保持10~20min,进行测试,施加初载5~10N,连续加载至零件端面破坏。
本发明在测试零件高温老化性能时,将待测零件进行预先处理:放入恒温箱中,随炉升温至380~385℃,保持24h后,随炉冷却至室温取出,然后进行破坏力测试。
在测试过程中,万能试验机拉伸方式经本发明测试装置转化为对零件7的压力,可以准确施加预载荷,保证夹具间各连接部位无间隙,无滑移,数据准确。
实施例2:本例与实施例1不同的是:如图4所示,本例中所述上模开有的凹槽Ⅰ9的径向宽度D1,即凹槽Ⅰ9内径与通孔Ⅰ10内径间的距离D1为1.3。
如图5所示,所述下模开有的凹槽Ⅱ12的径向宽度D2,即凹槽Ⅱ12内径与通孔Ⅱ11内径间的距离为0.8mm,凹槽Ⅱ深度为2.0mm。
实施例2:本例与实施例1不同的是:如图4所示,本例中所述上模开有的凹槽Ⅰ9的径向宽度D1,即凹槽Ⅰ9内径与通孔Ⅰ10内径间的距离D1为11.5mm。
如图5所示,所述下模开有的凹槽Ⅱ12的径向宽度D2,即凹槽Ⅱ12内径与通孔Ⅱ11内径间的距离为0.9mm,凹槽Ⅱ深度为2.5mm。
实施例3:本例与实施例1不同的是:如图4所示,本例中所述上模开有的凹槽Ⅰ9的径向宽度D1,即凹槽Ⅰ9内径与通孔Ⅰ10内径间的距离D1为1.4mm。
如图5所示,所述下模开有的凹槽Ⅱ12的径向宽度D2,即凹槽Ⅱ12内径与通孔Ⅱ11内径间的距离为1.0mm,凹槽Ⅱ深度为3.0mm。

Claims (8)

1.一种填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,其特征在于:包括相互套接的上拉压机构和下拉压机构,套接段的上拉压机构的下压板、下拉压机构的上压板上分别设置上模和下模,上模和下模间放置待测零件,两拉压机构端部分别连接万能试验机,测试时,待测零件筒底端安装在下模上,开口端与上模配合接触,压紧待测零件。
2.根据权利要求1所述填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,其特征在于:所述上拉压机构包括下压板、上支板和螺柱,所述下压板上设置下模,螺柱一端连接下压板,另一端穿过上压板,端部连接上支板,上支板连接万能试验机。
3.根据权利要求1所述填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,其特征在于:所述下拉压机构包括上压板、下支板和螺柱,所述上压板上连接上模,螺柱一端连接上压板,另一端穿过下压板,端部连接下支板,下支板连接万能试验机。
4.根据权利要求1所述填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,其特征在于:所述上模和下模与待测零件接触端均开有与待测零件配合的凹槽。
5.根据权利要求1所述填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,其特征在于:所述上模开有通孔Ⅰ,与待测零件接触端开有凹槽Ⅰ,所述凹槽Ⅰ的深度与待测零件的端面厚度相同,凹槽Ⅰ的径向宽度,即凹槽Ⅰ内径与通孔Ⅰ内径间的距离为1.3~1.5mm。
6.根据权利要求1所述填充塑料异形件端面破坏强度的测试装置,其特征在于:所述下模开有通孔Ⅱ,与待测零件接触端开有凹槽Ⅱ,所述凹槽Ⅱ径向宽度,即凹槽Ⅱ内径与通孔Ⅱ内径间的距离为0.8~1.0mm;凹槽Ⅱ深度为2.0~3.0mm。
7.采用如权利要求1所述测试装置的测试方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将测试装置的上支板、下支板分别安装至非金属材料万能试验机上;
(2)将待测零件管体端放入下模中,上模与待测零件端面配合安装;
(3)将安装好的下模和待测零件放置在下压板上,保持对中;
(4)开动万能试验机,使上压板接触上模;
(5)测试室温破坏力:调节横梁移动速度为50~60mm/min,施加初载10~15N,连续加载至零件端面破坏,为正常破坏取值;如非端面破坏,则舍弃该结果;
(6)测试高温破坏力:将试验机配套的环境箱调至正确位置,升温于标准规定温度,将零件和上、下模安装好,放入环境箱内,保持10~20min,进行测试,施加初载5~10N,连续加载至零件端面破坏。
8.根据权利要求7所述测试装置的测试方法,其特征在于:在测试零件高温老化性能时,将待测零件进行预先处理:放入恒温箱中,随炉升温至380~385℃,保持24h后,随炉冷却至室温取出,然后进行破坏力测试。
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