CN106918501A - 多尺寸小冲杆试样夹持装置 - Google Patents

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关凯书
许立萌
郭林灵
黄瑞彬
付明雪
周腾飞
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Abstract

本发明揭示了一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，包括外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆；所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件、第二外层紧固部件，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件、第二内层定位部件；所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆。本发明提出的多尺寸小冲杆试样夹持装置，用螺纹连接替代了四个紧固螺钉连接，在保证实验精度的同时简化了更换试样的过程。外层紧固套筒配有三套不同形状尺寸的内层定位套筒，使得夹具的适应性更为广泛。冲杆形式和尺寸的变化提高了其刚度，进而减小了由于冲杆变形带来的偏差。

Description

多尺寸小冲杆试样夹持装置
技术领域
本发明属于试验设备技术领域，涉及一种试样夹持装置，尤其涉及一种多尺寸小冲杆试样夹持装置。
背景技术
核电，石化，冶金等行业中存在很多设备在高温、高压、强腐蚀等苛刻环境下长期服役，其材料会发生不同程度的劣化，甚至引发多起安全事故。为保证设备能否长久，安全地运行，在服役期间需对承压设备进行定期检验。常规的无损检测可以在不损伤设备或构件的结构完整性的前提下检测到内在或者表面的缺陷，但是无法得到材料的力学性能比如屈服强度，抗拉强度及断裂韧性等。对于常规拉伸试验，冲击试验，断裂韧性试验等可以获得材料的力学性能但是都需要大量的试验材料且属于破坏性取样试验。基于以上的不足，小冲杆试验由于其微损取样优点而被广泛研究。
尽管欧洲和我国分别在CWA 15627《小冲杆常规力学性能测试》(欧洲标准化委员会国际标准草案)和《在役承压设备金属材料小冲杆试验方法》中推荐了三种不同尺寸的小冲杆试样。目前国内外不同的机构或者学者在不同的研究方向所采用的试样也不尽相同。捷克钢铁研究所采用的是直径8mm的圆形试样；德国弗莱贝格工业大学的学者也有采用直径10mm圆形试样；我国则目前大部分通用直径10mm的圆形试样，现在中国特种设备检察院也在研究10*10的方形试样。
小冲杆试验的夹具也按试样周边是否固定夹持分为两类。现有的夹具分为上下两个模块。下模块顶部有直径为10mm的圆柱形凸台，上模块中间有直径稍微大于10mm的凹槽和下模块的凸台配合使用以固定试样。上模块中心有φ的通孔，用于引导冲杆冲压试样。上下模块通过四根内六角紧固螺钉进行连接。试样拆装比较麻烦，低温试验时会出现锁死现象，使得试验效率大大降低。且在装试样及拧紧螺钉时时需要手动对中和调解，也导致了试验精度的降低。此外，由于不同机构的试样尺寸形式不同，导致各个研究部门之前的实验交流的可能性减小，从而阻碍了小冲杆试验研究及工程应用的进程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，在保证实验精度的同时简化了更换试样的过程，同时使得夹具的适应性更为广泛；冲杆形式和尺寸的变化提高了其刚度，进而减小了由于冲杆变形带来的偏差。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，所述装置包括：外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆；
所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件、第二外层紧固部件，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件、第二内层定位部件；
所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆；第二内层定位部件设置于下部，孔径加工为4.0mm，并且设有0.2mm×45°倒圆角；
所述外层紧固套筒用于固定内层定位套筒上下部分，第一外层紧固部件、第二外层紧固部件通过螺纹连接，旋紧后使试样周边处于固支状态；夹具内外层套筒配合使用，不仅起到固定试样的作用，还方便拆卸和试样的装填；
所述冲杆包括平头压杆、钢珠，钢珠直径为2.5mm；平头压杆采用阶梯过渡式，增加冲杆的刚度，减小冲杆变形而带来的误差。
一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，所述试样夹持装置包括：外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆；
所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件、第二外层紧固部件，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件、第二内层定位部件；
所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆。
作为本发明的一种优选方案，所述外层紧固套筒用于固定内层定位套筒上下部分，第一外层紧固部件、第二外层紧固部件通过螺纹连接，旋紧后使试样周边处于固支状态；夹具内外层套筒配合使用，不仅起到固定试样的作用，还方便拆卸和试样的装填。
作为本发明的一种优选方案，所述冲杆包括平头压杆、钢珠，钢珠直径为2.5mm；平头压杆采用阶梯过渡式，增加冲杆的刚度，减小冲杆变形而带来的误差。
作为本发明的一种优选方案，所述试样夹持装置包括三套不同尺寸和形状的内层定位套筒。
作为本发明的一种优选方案，所述第二内层定位部件设置于内层定位套筒的下部，孔径加工为4.0mm，并且设有0.2mm×45°倒圆角。
一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，包括一个通用的外层紧固套筒和内层定位套筒。内外层套筒均分为上下两部分。内层定位套筒用于置放和定位试样及冲杆。下部分根据试样尺寸不同，可以加工为尺寸为10*10mm正方形，直径8mm及10mm圆形三种形式凹槽，用于约束试样。下部分孔径根据欧盟小冲杆试验标准草案和《在役承压设备金属材料小冲杆试验方法》推荐加工为4.0mm，并且设有0.2mm×45°倒圆角。外层套筒上下部分由粗牙螺纹连接用于固定内层套筒上下部分。外表面为粗糙面，无需任何工具，手动旋紧后即可使试样周边处于“固支状态”。夹具内外层套筒配合使用，不仅起到固定试样的作用，还可方便拆卸和试样的装填。冲杆采用平头压杆和钢珠的结合，钢珠直径为2.5mm。为减小试验过程中因夹持装置变形而引进的误差，内外层套筒、冲杆和钢珠均采用了刚度比较大的材料，尤其是钢珠的硬度要大于55HRC。
本发明的有益效果在于：本发明提出的多尺寸小冲杆试样夹持装置，用螺纹连接替代了四个紧固螺钉连接，在保证实验精度的同时简化了更换试样的过程。外层紧固套筒配有三套不同形状尺寸的内层定位套筒，使得夹具的适应性更为广泛。冲杆形式和尺寸的变化提高了其刚度，进而减小了由于冲杆变形带来的偏差。
附图说明
图1为本发明多尺寸小冲杆试样夹持装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，所述装置包括：外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆。
所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件1、第二外层紧固部件2，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件6、第二内层定位部件7。
所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套(如3套、4套)，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆4；第二内层定位部件7设置于下部，孔径加工为4.0mm，并且设有0.2mm×45°倒圆角；
所述外层紧固套筒用于固定内层定位套筒上下部分，第一外层紧固部件1、第二外层紧固部件2通过螺纹连接，旋紧后使试样周边处于固支状态；夹具内外层套筒配合使用，不仅起到固定试样的作用，还方便拆卸和试样的装填。
所述冲杆包括平头压杆4、钢珠5，钢珠直径为2.5mm；平头压杆4采用阶梯过渡式，增加冲杆的刚度，减小冲杆变形而带来的误差。钢珠5设置于平头压杆4的下方，钢珠5的下方设置小冲杆试样3。
实施例二
一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，所述试样夹持装置包括：外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆。
所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件、第二外层紧固部件，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件、第二内层定位部件。
所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆。
实施例三
如图1所示，本发明中的多尺寸小冲杆试样夹持装置，包括外层紧固套筒，内层定位套筒，冲杆及钢珠。外层紧固套筒外径约45mm，外表面有粗糙纹路，通过M24的螺纹连接。有φ15镗孔与套筒同轴线，用于放置内层定位套筒。内层定位套筒外径φ15。上部分有冲杆的引导孔，下部分由不同形状和尺寸的试样凹槽。凹槽下有φ4倒有R0.5的圆角的通孔。
本发明的试验操作：手动拧开外层套筒，将试样装入与其相配的定位套筒后放入到外层套筒的下部分中，依次安装上内，外层套筒的上半部分。拧紧外层套筒后，放入钢珠和冲杆即可。
综上所述，本发明提出的多尺寸小冲杆试样夹持装置，用螺纹连接替代了四个紧固螺钉连接，在保证实验精度的同时简化了更换试样的过程。外层紧固套筒配有三套不同形状尺寸的内层定位套筒，使得夹具的适应性更为广泛。冲杆形式和尺寸的变化提高了其刚度，进而减小了由于冲杆变形带来的偏差。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (6)

1.一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，其特征在于，所述装置包括：外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆；
所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件、第二外层紧固部件，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件、第二内层定位部件；
所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆；第二内层定位部件设置于下部，孔径加工为4.0mm，并且设有0.2mm×45°倒圆角；
所述外层紧固套筒用于固定内层定位套筒上下部分，第一外层紧固部件、第二外层紧固部件通过螺纹连接，旋紧后使试样周边处于固支状态；夹具内外层套筒配合使用，不仅起到固定试样的作用，还方便拆卸和试样的装填；
所述冲杆包括平头压杆、钢珠，钢珠直径为2.5mm；平头压杆采用阶梯过渡式，增加冲杆的刚度，减小冲杆变形而带来的误差。
2.一种多尺寸小冲杆试样夹持装置，其特征在于，所述试样夹持装置包括：外层紧固套筒、至少两套内层定位套筒、冲杆；
所述外层紧固套筒包括上下设置的第一外层紧固部件、第二外层紧固部件，内层定位套筒包括上下设置的第一内层定位部件、第二内层定位部件；
所述内层定位套筒根据试样尺寸形式不同包括至少两套，并且均与外层紧固套筒过盈配合使用，用于置放和定位试样及冲杆。
3.根据权利要求2所述的多尺寸小冲杆试样夹持装置，其特征在于：
所述外层紧固套筒用于固定内层定位套筒上下部分，第一外层紧固部件、第二外层紧固部件通过螺纹连接，旋紧后使试样周边处于固支状态；夹具内外层套筒配合使用，不仅起到固定试样的作用，还方便拆卸和试样的装填。
4.根据权利要求2所述的多尺寸小冲杆试样夹持装置，其特征在于：
所述冲杆包括平头压杆、钢珠，钢珠直径为2.5mm；平头压杆采用阶梯过渡式，增加冲杆的刚度，减小冲杆变形而带来的误差。
5.根据权利要求2所述的多尺寸小冲杆试样夹持装置，其特征在于：
所述试样夹持装置包括三套不同尺寸和形状的内层定位套筒。
6.根据权利要求2所述的多尺寸小冲杆试样夹持装置，其特征在于：
所述第二内层定位部件设置于内层定位套筒的下部，孔径加工为4.0mm，并且设有0.2mm×45°倒圆角。
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