CN107063851A - 一种高温压缩试验夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温压缩试验夹具，包括上压缩体和下压缩体；所述上压缩体和下压缩体均为U型构件；所述上压缩体和下压缩体的U型开口端朝相反方向设置，且交叉对接后形成用于容纳试样的压缩腔体；所述试样沿压缩方向固定于所述压缩腔体内。本发明通过采用交叉对接的上压缩体和下压缩体，将对上、下压缩体的拉力转化为对试样的压力，从而实现了用拉伸方式进行压缩性能测试；并且本发明操作简单，无需严格的对准操作，并且具有结构简单、使用方便、测量精度较高的特点。

Description

一种高温压缩试验夹具
技术领域
本发明涉及一种压缩试验的试验装置，尤其涉及一种用于高温条件下进行压缩试验的高温压缩试验夹具。
背景技术
目前，航空航天等高科技行业飞速发展带来了对材料的更高要求，其中高温性能测试成为研究热点。高温拉伸试验已相对成熟，但高温压缩试验的发展还不够完善。一方面是由于材料的压缩试验本身具有复杂性，另一方面，用于压缩试验的夹具一直有待改进。
而现有的大部分拉伸试验机所用传感器是单向的，导致无法直接利用常规压缩夹具进行高低温压缩实验。现有技术中公开了一种高温压缩夹具，该专利提供了一种用于高温环境下，测试材料压缩性能指标的试验夹具。该高温压缩夹具包括上拉杆、下拉杆、上压块和下压块；所述上拉杆为圆柱形，上拉杆的拉伸端沿拉伸方向设置有拉伸腔体，且在拉伸腔体侧边设置有通孔；所述下拉杆为圆柱形，下拉杆的拉伸端沿拉伸方向设置有拉伸腔体，且在拉伸腔体侧边设置有通孔；所述下拉杆的外径小于上拉杆中拉伸腔体的内径，且下拉伸杆的拉伸端插入上拉伸杆的拉伸腔体内；所述上压块与下压块分别穿过上拉杆与下拉杆上的通孔。该压缩结构虽然实现了将材料的拉伸性能测试转化为压缩性能测试，但也存在一些不足之处：1.结构复杂：拉伸腔体、通孔等加工较为复杂；2.操作复杂：操作时需要对准等步骤，较为复杂；3.滑动造成误差：试样位置容易滑动带来误差。
因此，针对以上不足，需要提供一种结构简单、使用方便、误差小的高温压缩试验夹具。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明针对现有技术中高温压缩试验夹具结构、操作复杂的问题，提供了一种生产过程中无需过多工艺，操作过程中不需要精确对准矫正的高温压缩试验夹具。
另外，改良了试样的固定部件，解决了使用过程中因试样位置容易滑动带来误差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温压缩试验夹具，包括上压缩体和下压缩体；所述上压缩体和下压缩体均为U型构件；所述上压缩体和下压缩体的U型开口端朝相反方向设置，且交叉对接后形成用于容纳试样的压缩腔体；所述试样沿压缩方向固定于所述压缩腔体内。
优选地，所述高温压缩试验夹具还包括设于所述压缩腔体内用于沿压缩方向固定试样的基座组件。
优选地，所述上压缩体的厚度小于所述下压缩体的U型内径；所述下压缩体的厚度小于所述上压缩体的U型内径。
优选地，所述上压缩体和下压缩体的外表面为弧面。
优选地，所述基座组件包括第一基座、第二基座、第三基座和第四基座，所述第一基座和第二基座契合后形成带夹缝的上柱体；所述第三基座与第四基座契合后形成带夹缝的下柱体；所述试样置于所述上柱体和下柱体的夹缝中，并置入所述上压缩体和下压缩体形成的压缩腔体内。
优选地，所述基座包括夹持部和卡合部；所述夹持部的内表面为平面，外表面为弧面；所述第一基座和第三基座的卡合部包括凸出于所述夹持部内表面的承压平台，以及从所述承压平台向外延伸的半圆台，且所述半圆台上底面的面积大于下底面；所述第二基座和第四基座的卡合部从所述夹持部内表面向内凹入，且中部开设有与所述半圆台形状匹配的凹槽。
优选地，所述上压缩体和下压缩体的U型封闭端内侧分别设有用于容纳所述上柱体和下柱体的第一基座槽和第二基座槽。
优选地，所述高温压缩试验夹具还包括与所述上压缩体的U型开口端连接的上接头，以及与所述下压缩体的U型开口端连接的下接头。
优选地，所述上压缩体和下压缩体的U型开口端分别通过各自的穿销与所述上接头和下接头连接。
优选地，所述上接头和下接头的两端均设有用于与压缩试验设备连接的螺纹。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明通过采用交叉对接的上压缩体和下压缩体，将对上、下压缩体的拉力转化为对试样的压力，从而实现了用拉伸方式进行压缩性能测试；并且本发明采用上、下压缩体替代了常规技术方案中的上、下压块，同时避免了在上、下拉杆上相对应开设通孔和在上、下压块上设置定位槽的需求，弥补了常规技术设备生产中工艺复杂，使用中矫正对准工作繁琐的不足之处，解决了常规设备结构、操作复杂的问题。该发明具有结构简单、使用方便、误差小的特点，在压缩试验中取得了好的应用效果。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的高温压缩试验夹具的结构示意图；
图2为根据本发明优选实施例提供的上压缩体的结构示意图；
图3为根据本发明优选实施例提供的下压缩体的结构示意图；
图4为根据本发明优选实施例提供的上压缩体和下压缩体交叉对接的结构示意图；
图5为根据本发明优选实施例的高温压缩试验夹具的第一基座的结构图；
图6为根据本发明优选实施例的高温压缩试验夹具的第二基座的结构图；
图7为根据本发明优选实施例的高温压缩试验夹具的基座组件的组装示意图；
图中：1：下接头；2：下压缩体；3：第一基座；4：第二基座；51：第一穿销；52：第二穿销；6：上接头；7：上压缩体；8：第三基座；9：第四基座；10：压缩腔体；11：试样；71：第一基座槽；72：第一销接孔；21：第二基座槽；22：第二销接孔；31：第一夹持部；32：第一卡合部；321：承压平台；322：半圆台；41：第二夹持部；42：第二卡合部；421：凹槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
现结合附图对本发明进一步说明。
请参阅图1，为本发明优选实施例提供的高温压缩试验夹具的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的高温压缩试验夹具至少包括上压缩体7和下压缩体2。请结合参阅图2至图4，分别为根据本发明优选实施例提供的上压缩体、下压缩体和两者交叉对接的结构示意图。如图所示，该上压缩体7和下压缩体2为具有一定厚度的U型构件。其中，上压缩体7和下压缩体2的U型开口端朝相反方向设置，即上压缩体7的U型开口端朝下，下压缩体2的U型开口端朝上，两者交叉对接后，在内部形成用于容纳试样11的压缩腔体10。该试样11可沿压缩方向固定于压缩腔体10内。如图1所示，该压缩方向为竖直方向，试样11可沿竖直方向置于压缩腔体10内进行压缩试验。试样11可直接固定于压缩腔体10内，也可以通过例如基座组件先进行固定，再将该基座组件连通试样11一起置入压缩腔体10中，以提高试样11的测量精度。
为了使得上压缩体7和下压缩体2能够顺利交叉对接，上压缩体7的厚度h1小于下压缩体2的U型内径d2，且下压缩体2的厚度h2小于上压缩体7的U型内径d1。优选地，上压缩体7的厚度h1略小于下压缩体2的U型内径d2，且下压缩体2的厚度h2略小于上压缩体7的U型内径d1，以保障上压缩体7和下压缩体2在交叉对接后仅在竖直方向上相对移动，而在其它方向位置固定。上压缩体7和下压缩体2的内表面为平面，外表面优选但不限于弧面，以使上压缩体7和下压缩体2交叉对接后形成类似套筒的形状。
在本发明的一个优选实施例中，上压缩体7和下压缩体2的U型开口端可以直接与压缩试验设备连接，例如通过铰接的方式在两端连接压缩试验设备。本发明高温压缩试验夹具只需在试验时使用压缩试验设备拉伸上压缩体7和下压缩体2，就可以将对上、下压缩体的拉力将转化为对内部试样11的压力，从而实现了用拉伸方式进行压缩试验的目标。并且该高温压缩试验夹具无需严格的对准操作，也省去了复杂的加工工艺。
在本发明的另一个优选实施例中，上压缩体7和下压缩体2可以通过接头与压缩试验设备连接。因此，该高温压缩试验夹具还可进一步包括与上压缩体7的U型开口端连接的上接头6，以及与下压缩体2的U型开口端连接的下接头1。其中上压缩体7和下压缩体2的U型开口端分别通过各自的穿销与上接头6和下接头1连接。例如，上压缩体7的U型开口端可以设置第一销接孔72，通过例如第一穿销51与上接头6连接；下压缩体2的U型开口端可以设置第二销接孔22，通过例如第二穿销52与下接头1连接。上接头6和下接头1的两端均设有用于与压缩试验设备连接的螺纹。上接头6和下接头1的存在，方便了设备零件的替换，从而延长了设备整体的使用寿命，经济实惠。
在本发明优选的实施方式中，高温压缩试验夹具还包括设置于压缩腔体10内用于固定试样的基座组件，该基座组件用于沿压缩方向固定试样11。如图1所示，基座组件优选包括4个基座：第一基座3、第二基座4、第三基座8和第四基座9，通过两两相嵌结合。其中，第一基座3和第二基座4契合后形成带夹缝的上柱体；所述第三基座8与第四基座9契合后形成带夹缝的下柱体；试样11置于上柱体和下柱体的夹缝中，并置入上压缩体7和下压缩体2形成的压缩腔体10内。请结合参阅图5和图6，分别为根据本发明优选实施例的高温压缩试验夹具的第一基座和第二基座的结构图。图7为根据本发明优选实施例的高温压缩试验夹具的基座组件的组装示意图。如图所示，基座包括夹持部和卡合部，并根据卡合部的形状不同分为凸型基座和凹型基座。其中。第一基座3和第三基座8结构相同，为凸型基座。第二基座4和第四基座9结构相同，为凹型基座。如图5所示，第一基座3包括第一夹持部31和第一卡合部32。其中，第一夹持部31的内表面为平面，外表面为弧面。第一卡合部32包括凸出于第一夹持部31内表面的承压平台321，以及从承压平台321向外延伸的半圆台322。优选地，半圆台322上底面的面积大于下底面，以增大第一基座3与第二基座4的接触面。该半圆台322可以为圆台的一半或者近似一半，例如略大于圆台的一半。相应地，如图6所示，第二基座4包括第二夹持部41和第二卡合部42。其中，第二夹持部41的内表面为平面，外表面为弧面。第二卡合部42从第二夹持部41的内表面向内凹入，且中部开设有与半圆台322形状匹配的凹槽421。如图7所示，当第一基座3与第二基座4组装时，可将凸型的第一卡合部32和凹型的第二卡合部42卡合，使得半圆台322置入凹槽421中，由于承压平台321外凸的厚度大于第二卡合部42内凹的厚度，使得第一夹持部31和第二夹持部41之间形成夹缝，因此可将试样11的一端固定在夹缝内。同样地，第三基座8和第四基座9也可同样在卡合后形成夹缝，以固定试样11的另一端。试样11的长度优选大于夹缝的长度，以保留压缩的空间。
进一步优选地，上压缩体7和下压缩体2的U型封闭端内侧设置有用于固定基座组件的基座槽。例如上压缩体7的U型封闭端内侧设置有第一基座槽71，用于将第三基座8和第四基座9契合后形成的下柱体固定于该第一基座槽71内。下压缩体2的U型封闭端内侧设置有第二基座槽21，用于将第一基座3和第二基座4契合后形成的上柱体固定于该第二基座槽21内。上述基座槽的形状和大小与组装后的基座组件的两端相契合，方便基座组件的固定，防止在运作过程中由于基座组件搓动而造成试验误差。
在本发明更优选的实施方式中，基座构成的上柱体和下柱体优选但不限于为圆柱体。当下压缩体2的U型内径d2厚度小于上压缩体7的U型内径d1时，第三基座8和第四基座9形成的下柱体的外径也小于第一基座3与第二基座4形成的上柱体的外径。相应地，第一基座槽71和/或第二基座槽21优选但不限于圆形凹槽。在本发明的一个优选实施例中，下柱体为规则的圆柱体，上柱体的圆柱面被对称且平行的两个平面切除后，形成了具有竖截面的不规则的圆柱体形状，则相应的圆形凹槽也具有对称的缺口，如图3所示。相应地，下压缩体2的U型内径d2小于上压缩体7的U型内径d1。该不规则的圆柱体形状可以保障上柱体在装入下压缩体2后，竖截面受到上压缩体7的U型开口端的内表面限位而不会发生转动，进而避免了试验误差。在本发明的其它实施例中，上柱体和下柱体均为前述不规则的圆柱体。但是，不规则的圆柱体与上压缩体的基座槽对接时，需要对齐缺口位置，因此本发明优选将上柱体和下柱体之中的一个设计为不规则的圆柱体，另一个设计为规则的圆柱体，从而只需要在不规则的一端完成对齐操作即可，避免了操作的复杂度。
本发明的高温压缩试验夹具进行试验时，先将上接头6和下接头1与压缩试验设备相连，再将第一基座3、第二基座4、第三基座8和第四基座9合理放置契合，将试样11置于两对基座之间的夹缝内，再整体放入两压缩体交叉形成的压缩腔体10内，用穿销5将上压缩体7和下接头1，以及下压缩体2和上接头6连接起来。这样，试验时，通过从两端拉动上、下接头，从而带动上压缩体7和下压缩体2向两端运动，从而将对上压缩体7和下压缩体2的拉力转化为对基座组件及试样11的压力，从而实现了用拉伸方式进行压缩性能测试。并且通过基座组件的契合，节省了操作过程中一系列对准矫正过程。由于基座之间是两两契合，对立设置的，所以即使是在高压的状态下不会发生滑动，从而避免了因试样位置容易滑动带来的误差，较常规的技术方案试验结果更为精确。为了满足高温的测试条件，在被测试的部位可以采用局部高温加热的方式即可。因此，本发明操作简单，无需严格的对准操作；同时通过合理设计，减小了误差、测量精度较高。
综上所述，本发明采用上、下压缩体替代了常规技术方案中的上、下压块，同时避免了在上、下拉杆上相对应开设通孔和在上、下压块上设置定位槽的需求，弥补了常规技术设备生产中工艺复杂，使用中矫正对准工作繁琐的不足之处，解决了常规设备结构、操作复杂的问题。且多个基座两两契合增强了试样在操作中的结构稳固性，降低了因操作中因试样位置滑动带来的误差。较常规的技术方案，该发明具有结构简单、使用方便、误差小的特点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高温压缩试验夹具，其特征在于：所述高温压缩试验夹具包括上压缩体和下压缩体；所述上压缩体和下压缩体均为U型构件；所述上压缩体和下压缩体的U型开口端朝相反方向设置，且交叉对接后形成用于容纳试样的压缩腔体；所述试样沿压缩方向固定于所述压缩腔体内。
2.根据权利要求1所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述高温压缩试验夹具还包括设于所述压缩腔体内用于沿压缩方向固定试样的基座组件。
3.根据权利要求1或2所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述上压缩体的厚度小于所述下压缩体的U型内径；所述下压缩体的厚度小于所述上压缩体的U型内径。
4.根据权利要求1或2所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述上压缩体和下压缩体的外表面为弧面。
5.根据权利要求2所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述基座组件包括第一基座、第二基座、第三基座和第四基座，所述第一基座和第二基座契合后形成带夹缝的上柱体；所述第三基座与第四基座契合后形成带夹缝的下柱体；所述试样置于所述上柱体和下柱体的夹缝中，并置入所述上压缩体和下压缩体形成的压缩腔体内。
6.根据权利要求5所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述基座包括夹持部和卡合部；所述夹持部的内表面为平面，外表面为弧面；所述第一基座和第三基座的卡合部包括凸出于所述夹持部内表面的承压平台，以及从所述承压平台向外延伸的半圆台，且所述半圆台上底面的面积大于下底面；所述第二基座和第四基座的卡合部从所述夹持部内表面向内凹入，且中部开设有与所述半圆台形状匹配的凹槽。
7.根据权利要求5所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述上压缩体和下压缩体的U型封闭端内侧分别设有用于容纳所述上柱体和下柱体的第一基座槽和第二基座槽。
8.根据权利要求1或2所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述高温压缩试验夹具还包括与所述上压缩体的U型开口端连接的上接头，以及与所述下压缩体的U型开口端连接的下接头。
9.根据权利要求8所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述上压缩体和下压缩体的U型开口端分别通过各自的穿销与所述上接头和下接头连接。
10.根据权利要求8所述的高温压缩试验夹具，其特征在于：所述上接头和下接头的两端均设有用于与压缩试验设备连接的螺纹。
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