CN106289577B - 用于检测金属材料温曲率性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检测金属材料温曲率性能的装置，其包括圆形支撑板、平面板、四根支架、套筒、标尺、两个移动小标尺、两个试样夹持架等部件，组成测试平台和联合支架。该检测装置具有设备结构简单，试样易于固定，操作方便，测量精度高、测量重复性好，且与实际使用状态相仿等优点，解决了检测热双金属产品温曲率性能的技术难题。满足了各类热双金属的温曲率性能检测需求，特别是能够为本公司的军工产品提供必不可少的温曲率参数，为产品质量提供保证。

Description

用于检测金属材料温曲率性能的装置

技术领域

本发明涉及金属材料物理性能检测的设备，尤其是指用于测量热双金属温曲率性能的检测设备。

背景技术

热双金属材料是由不同膨胀系数的两层或两层以上的金属或合金，彼此牢固结合而成的复合材料。

由于各组元层的热膨胀系数不同及热双金属截面的内应力分布不均匀，当热双金属温度变化时，这种复合材料的曲率将会产生变形。热双金属因温度变化而产生弯曲的特性，称为热敏感性。

热敏感性，是衡量热双金属对温度敏感程度的一项重要指标，也是热双金属最主要的性能之一。热双金属材料的“温曲率性能”，是表示温度与热敏感程度的物理量。

目前，国内市场上没有现成的、商品型的、成套的检测热双金属温曲率性能的仪器。

随着钢铁生产企业对热双金属产品的开发与应用，如何提供一种能够检测热双金属产品温曲率性能的设备是困扰本领域技术人员的一个难题。

发明内容

本发明的目的是：设计一种测量热双金属温曲率性能的测试架，该装置与恒温油槽、电子接触指示器匹配后可以测量20～300℃范围内的热双金属试样的“温曲率性能”，最大测量偏差不超过±1.0％。

该检测装置具有设备结构简单，试样易于固定，操作方便，测量精度高、测量重复性好，且与实际使用状态相仿等优点，解决了检测热双金属产品温曲率性能的技术难题。满足了各类热双金属的温曲率性能检测需求，特别是能够为本公司的军工产品提供必不可少的温曲率参数，为产品质量提供保证。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种用于检测温曲率性能的测试架，是自制的、独创的，包括圆形支撑板、平面板、四根支架、套筒、标尺、两个移动小标尺、两个试样夹持架，四根所述支架呈矩形排列地固设在圆形支撑板的下表面，所述圆形支撑板的上表面固设有平面板，所述平面板的两端各固设有一个嵌块，两个所述嵌块之间架设有两条相互平行的导向梁，两条所述导向梁上活动设置有两个“匚”字形滑块以及一个U形槽块，两个所述“匚”字形滑块背对背设置，所述U形槽块设置于两个“匚”字形滑块之间，所述套筒嵌设在U形槽块的槽部，所述标尺嵌设在两个嵌块之间，两个所述移动小标尺嵌设在标尺下方，且对称分布于套筒的两侧，所述试样夹持架活动设置在两根支架之间，且两个所述试样夹持架相互平行，两个所述试样夹持架位于四根支架所组成的矩形的宽边上。

作为优选方案，所述套筒内还穿设有测量杆，所述测量杆内穿设有测量笔。

作为优选方案，还包括恒温油槽，所述恒温油槽架设在圆形支撑板上，且使四根支架深入恒温油槽内部。

作为优选方案，所述两个嵌块之间还固设有嵌块连接板，所述嵌块连接板与标尺相对设置。

作为优选方案，所述套筒顶部固设有测微头，所述测微头与一电子接触指示器电连接。

作为优选方案，所述试样夹持架的两端各设有一个试样夹紧螺钉。

作为优选方案，所述测微头通过锁紧螺母与套筒固定。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.本发明提供的用于检测双金属热敏性能的测挠器装置，具有结构简单，操作方便，灵敏度高，重复性、稳定性好的特点；

2.该检测设备，可以测量20～300℃范围内的温曲率值，最大测量偏差不超±1.0％；

3.该检测设备可以满足各类热双金属的温曲率检测需求，特别是能够为军工产品提供必不可少的温曲率参数；

4.该检测设备为产品提供了质量保证，使本公司取得了巨大的经济效益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1温曲率测试的工作原理图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的左视图；

图4是本发明的俯视图；

图中：1、圆形支撑板；2、平面板；3、嵌块；4、导向梁；5、“匚”字形滑块；6、U形槽块；7、套筒；8、标尺；9、移动小标尺；10、支架；11、试样夹持架；12、测量杆；13、测量笔；14、样品；15、嵌块连接板；16、“匚”字形滑块固定螺钉；17、测量笔固定螺母；18、试样夹紧螺钉；19、测微头；20、锁紧螺母；21、恒温油槽；22、电子接触指示器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种用于检测温曲率性能的测试架，是自制的、独创的，包括圆形支撑板1、平面板2、四根支架10、套筒7、标尺8、两个移动小标尺9、两个试样夹持架10，四根支架10呈矩形排列地固设在圆形支撑板1的下表面，圆形支撑板1的上表面固设有平面板2，平面板2的两端各固设有一个嵌块3，两个嵌块3之间架设有两条相互平行的导向梁4，两条导向梁4上活动设置有两个“匚”字形滑块5以及一个U形槽块6，两个“匚”字形滑块5背对背设置，U形槽块6设置于两个“匚”字形滑块5之间，套筒7嵌设在U形槽块6的槽部，标尺8嵌设在两个嵌块之间，两个移动小标尺9活动嵌设在标尺8下方，且对称分布于套筒7的两侧，试样夹持架11活动设置在两根支架10之间，且两个试样夹持架11相互平行，两个试样夹持架11位于四根支架10所组成的矩形的宽边上。

作为优选方案，所述套筒7内还穿设有测量杆12，测量杆12内穿设有测量笔13。

作为优选方案，还包括恒温油槽21，恒温油槽21架设在圆形支撑板1上，且使四根支架10深入恒温油槽21内部。

作为优选方案，两个嵌块3之间还固设有嵌块连接板15，嵌块连接板15与标尺8相对设置。

作为优选方案，套筒7顶部由锁紧螺母20固设有测微头19，测微头19与一电子接触指示器22电连接。

作为优选方案，试样夹持架11的两端各设有一个试样夹紧螺钉18。

在一种实施方式中，平面板的形状是规则的长方形，长度270mm，宽度100mm，高度10mm，长方形平面板的底部有一个圆形的支撑板与之胶合，形成测试架平台，圆形支撑板外形直径200mm，高度10mm，台阶高6mm，内形直径180mm，略大于恒温油槽顶部的开孔；圆形支撑板的中心有1个直径13mm的圆孔；有4个尺寸相同的条形槽孔(便于固定联合金属支架)；圆形支撑板的下部是联合金属支架(保证测试架平台与水平面平行)；测试架平台顶部的平面板、圆形支撑板均由非金属绝缘材料制成；

位移滑道由两根导向梁、“匚”字形滑块、嵌块组成；导向梁为一根金属圆棒，金属圆棒长度各为275mm，直径10mm，等距离固定在测试架平台的非金属平面板的长度方向，平面板边缘的宽度方向有2个等宽20mm的嵌块左右与之相接；两个“匚”字形滑块的总长度80mm，宽度45mm，厚度17mm，头尾部各20mm，间距40mm，头与尾各有1个11mm的小孔；导向梁穿过小孔，使两个“匚”字形滑块在平面板的中心线上等距离两两相背；导向梁穿过“匚”字形滑块、U形槽块、平面板左右边缘两端的嵌块，固定在平面板上；

测试架平台的平面板和圆形支撑板上有四个等距离的条形槽孔，条形槽孔的长度50mm，宽度15mm，位置与平面板的中心线等距离两两对称，平面板的条形槽孔与圆形支撑板的条形槽孔重叠；

U形槽块的长度80mm，高度30mm，槽口宽20mm，槽间距40mm，槽底厚5mm，槽底中部有一个12mm的小孔，用紧固螺栓把金属套筒固定在槽底上；槽头与槽尾各有一个11mm的小孔，两根导向梁穿过小孔，把U形槽块固定在平面板上；

金属套筒的外径30mm、内径10mm、高度60mm，固定在U形槽底的中部，金属套筒的下部与测量杆连接；

测量杆放置在测试架平台的中部，顶端与套筒相接，由两根导向梁、锁紧螺栓联接固定在位移滑道的中心线上；测量杆直径12mm、总长度100mm，底部是10mm的螺纹口，由低膨胀合金材料制成；

测量笔是一根金属棒，直径5mm，长度170mm，下部呈尖形，可插入套筒与测量杆内，由低膨胀合金材料制成；

金属标尺放置在测试架平面板的侧面，与平面板保持垂直，金属标尺高度12mm、总长度200mm，两个移动小标尺用紧固螺栓等距离镶嵌在金属标尺下方；

四个支架均为金属圆棒，组成联合支架，金属圆棒直径10mm，高度160mm，顶部穿过圆形支撑板、平面板的条形槽孔，使联合金属支架与测试架平台的平面板保持垂直；联合金属支架的下部有试样夹持架，夹持架上左右各有1个点状支座；拧紧试样夹紧螺钉，可将试样横向水平固定在夹持架的点状支座上；

测微头是市场购买的，具有尺寸刻度功能，上部是刻度盘、旋转纽，下部是凸出的金属棒；

恒温油槽是市场购买的，整体呈密封状，顶部有一个开口，开口形状与测试架平台顶部的圆形支撑板相似，尺寸小于圆形支撑板；恒温油槽内有一个控制油温的加热器(常规)；

电子接触指示器是一个简单的串联电路(类似于电灯的串联电路)，有两个电源接触头A、B；电源接触头A与测微头相连，电源接触头B与金属标尺相连。

检测温曲率性能工作时的情况如下：

1.将测试架平台、位移滑道、两根导向梁、“匚”字形滑块、嵌块、条形槽孔、U形槽块、金属套筒、测微头、测量杆、测量笔、金属标尺、联合金属支架、锁紧螺栓、紧固螺栓、试样夹紧螺钉组成的测试架连成一体；

2.将待测的双金属试样，插入测试架联合金属支架下部的试样插入槽口，拧紧试样夹紧螺钉，将试样夹住；

3.移动固定在位移滑道上的测量杆，使测量笔位于试样中部；旋转测量笔上部的测微头，使测量笔向下延伸，与试样接触；将恒温油槽的油温，加热到室温T₁；

将测试架放在恒温油槽的上面，让测试架平台平面板的下部，从恒温油槽顶部的开口，进入恒温油槽内，试样浸入在室温T₁的油中；热双金属试样因温度变化而产生弯曲；

4.将电子接触指示器的两个电源接触头，分别与测微头、金属标尺相通，使电子接触指示器、测微头、测量笔、金属标尺、试样、联合金属支架形成一个回路；旋转测量笔上部的测微头，测量出热双金属试样的弯曲变形读数值f₁；

5.将恒温油槽的油温，加热到高温T₂；

6.旋转测量笔上部的测微头，测量出热双金属试样的弯曲变形读数值f₂；

7.根据读数值f₁、f₂，及相应计算方法，得出该热双金属试样的温曲率性能。

测试实例

1.接通电源，开启精密恒温油槽。

2.测量前检查整个设备，使设备处于良好状态：输入电压220V±5％。

3.测量前将试样轻轻校直，清除表面脏物和试样与测量杆接触部的表面氧化色。

4.将试样装入联合金属支架内，夹紧试样，使试样高膨胀层向上，并保持平直水平状态。

5.按试样测试长度要求，调整测量杆至联合金属支架固定端距离。

7.待室温稳定后，记录精密恒温油槽控温仪表上显示的室温T1，然后旋动测微头，当测量杆的尖端与试样表面接触的瞬间，由高灵敏电子接触指示器发出信号时记录室温时的试样自由端位置f₁。

8.按照测量所需温度，调整精密恒温浴槽控温仪表，然后接通精密恒温浴槽加热开关，接通搅拌器电源，使精密恒温油槽开始升温。

9.以100C℃/时加热速度，从室温升至测温温度，然后保温15～20分钟，记录精密恒温浴槽控温仪表上显示的测量温度T₂。

10.切断搅拌器电源，然后旋动测微头，当测量杆的尖端与试样表面接触的瞬间，由高灵敏电子接触指示器发出信号时，记录测量时的试样自由端位置f₂。

11.测量结束，关闭油槽，关闭电源。

12.将上述测得的T₁、T₂和f₁、f₂，按以下公式计算温曲率F值：

式中：F：温曲率，l0^-6/℃

δ：试样厚度，mm；

T₁：试样的初始测量温度，℃；

T₂：试样的终至测量温度，℃；

f₁：为T₁时的试样挠度，mm；

f₂：为T₂时的试样挠度，mm。

测量结果

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，包括圆形支撑板、平面板、四根支架、套筒、标尺、两个移动小标尺、两个试样夹持架，四根所述支架呈矩形排列地固设在圆形支撑板的下表面，所述圆形支撑板的上表面固设有平面板，所述平面板的两端各固设有一个嵌块，两个所述嵌块之间架设有两条相互平行的导向梁，两条所述导向梁上活动设置有两个“匚”字形滑块以及一个U形槽块，两个所述“匚”字形滑块背对背设置，所述U形槽块设置于两个“匚”字形滑块之间，所述套筒嵌设在U形槽块的槽部，所述标尺嵌设在两个嵌块之间，两个所述移动小标尺嵌设在标尺下方，且对称分布于套筒的两侧，所述试样夹持架活动设置在两根支架之间，且两个所述试样夹持架相互平行，两个所述试样夹持架位于四根支架所组成的矩形的宽边上。

2.如权利要求1所述的用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，所述套筒内还穿设有测量杆，所述测量杆内穿设有测量笔。

3.如权利要求1所述的用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，还包括恒温油槽，所述恒温油槽架设在圆形支撑板上，且使四根支架深入恒温油槽内部。

4.如权利要求1所述的用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，所述两个嵌块之间还固设有嵌块连接板，所述嵌块连接板与标尺相对设置。

5.如权利要求1所述的用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，所述套筒顶部固设有测微头，所述测微头与一电子接触指示器电连接。

6.如权利要求1所述的用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，所述试样夹持架的两端各设有一个试样夹紧螺钉。

7.如权利要求5所述的用于检测金属材料温曲率性能的装置，其特征在于，所述测微头通过锁紧螺母与套筒固定。