CN107941576B - 碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置，由底座、内衬及对合上盖组成，底座中部开设有通孔，内衬及对合上盖设置在底座开设的通孔内，底座、内衬及对合上盖呈同心设置。与现有技术相比，本发明制备的陶瓷管试样两端夹持端与陶瓷管中轴线重合，试样有效性高，更真实地反应陶瓷管性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料测试领域，尤其是涉及一种碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置。
背景技术
碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料因其在高温状态下强度大、硬度高、耐磨损性好、抗热冲击性好、热导率大以及抗氧化性强和耐化学腐蚀等优良特性，在核电领域已经得到应用。
在核电领域中，碳化硅陶瓷复合材料主要用于制备核燃料包壳管。包壳管在使用时承受各种力的作用，而拉伸性能是陶瓷包壳管力学性能最基本的测试参数，是包壳管必测参数之一。
目前行业内对于管件的轴向拉伸测试是通过拉力机夹持试样两端端头，以施加拉力，该装置必须保证夹持的两端处于管件轴心上，才能真实的反应管件的拉伸性能。而陶瓷包壳管管壁很薄且具有很大的脆性，一般的硬质夹具极易夹坏夹持端头，且保证不了夹持端与管件同轴心，测试出的性能存在较大误差，且容易应力集中造成管件损坏。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置，使陶瓷管件两端树脂加强块与陶瓷管件同轴心，试样有效性高，拉伸测试时能真实地反应材料性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置，由底座、内衬及对合上盖组成，
所述的底座中部开设有通孔，
所述的内衬及对合上盖设置在底座开设的通孔内，
所述的底座、内衬及对合上盖呈同心设置，通过上述组件的斜面进行自定心配合。
所述的通孔为倒置的圆台形结构的斜面凹槽，提供基准定位面。
所述的内衬的外侧面为倒置的圆台形结构，锥度与底座上开设的通孔的锥度一致，通过锥形斜面与底座基准面自定心。
所述的内衬的中心开设有垂直圆柱形凹孔，与内衬同中轴。
所述的圆柱形凹孔内浇筑树脂或其他热固性材料。
所述的内衬为聚四氟乙烯材质或金属材质。
所述的对合上盖的外侧面为倒置的圆台形结构，锥度与底座上开设的通孔的锥度一致。
所述的对合上盖的中心开设有垂直圆柱形通孔，该通孔直径与陶瓷包壳管外径相同。
组合时，将内衬沿底座的基准斜面嵌入底座内，将陶瓷包壳管插入圆柱形凹孔内，使用对合上盖中间通孔夹住陶瓷包壳管沿底座基准定位斜面嵌入，由于装置斜面的自定心作用，使陶瓷包壳管轴心与内衬中间圆柱形凹孔轴心重合。
与现有技术相比，本发明采用陶瓷管两端浇筑树脂块加强的方法，使拉力机夹具作用在树脂加强块上，通过树脂加强块传递拉力机拉力，减少夹具对陶瓷管的损伤，且由于树脂浇筑加强块的可设计性，设计树脂加强块与陶瓷管件同轴心，也就是中轴线重合，可真实地反应陶瓷管性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为制作得到的碳化硅陶瓷包壳管的结构示意图。
图中，1-陶瓷管、2-对合上盖、3-树脂、4-内衬、5-底座。
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。
实施例
碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置，其结构如图1所示，由底座5、内衬4及对合上盖2组成，在底座5中部开设有通孔，通孔的截面形状为圆锥梯形，锥形斜面一体加工，作为配合底座。
内衬4的设计外形为圆锥梯形，外径锥度与底座内径锥度相配合，大小使内衬能放入底座5内部锥台形凹槽，内衬4的中心位于圆锥梯形的中心。该内衬4的中心为垂直的圆柱凹槽，圆柱壁与圆锥梯形中心线平行。可以采用聚四氟乙烯，也可以采用其他的金属材质制作得到该内衬。
对合上盖2也为圆锥梯形，分为两半，外径锥度与底座5内径锥度相配合，大小为使对合后的对合上盖部分嵌入底座内部圆锥。金属上盖中心为通孔，大小为陶瓷管外径。
使用时将内衬放入底座内，由于锥面的作用，内衬和底座两相配合，进行自定心。在内衬中的圆柱凹槽中，倒入树脂适量胶液，数量为放入陶瓷管后胶液不溢出内衬。使用对合上盖将陶瓷管夹在中间圆柱通孔内，对合后的金属上盖放入底座内的圆锥梯形内，通过锥形斜面进行自定心。
将装配后的组件放入烘箱内，加热使树脂固化。固化后将树脂3和陶瓷管1脱出，得到一端带树脂块的陶瓷管试样，在树脂块中心钻一小孔，方便陶瓷管另一端内部树脂进入后空气排出，用陶瓷管另一端重复树脂胶液的浇筑，处理掉毛边后得到两端带树脂夹持块的碳化硅陶瓷管横向拉伸测试试样。如图2所示。
使用本发明所制备的陶瓷管试样两端夹持端与陶瓷管中轴线重合，试样有效性高，更真实地反应陶瓷管性能。
实施例2
本实施例是制作碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置的一个具体的工艺步骤：
步骤一：取一100mm*100mm*80mm方形碳钢块，在其内部中心位置，以80°的角度加工一圆锥梯形斜面，最大处直径为80mm。底部加工直径为56mm的圆柱孔，连接圆锥梯形，用以脱出内衬。该圆锥梯形斜边用作定位基准斜面。
步骤二：取一外径为66mm，高度为30mm的四氟圆柱，将其以80°的角度加工成圆锥梯形，在该圆锥梯形长边中心处加工一深25mm，直径为15mm的圆柱孔，用作内衬。
步骤三：取一直径为85mm，高度为35mm的圆柱碳钢，将其以80°的角度外形加工成圆锥梯形，最大底边为85mm，中心加工一直径为8mm的通孔。将此圆锥梯形对半切开，用作对合上盖。
步骤四：在内衬中间圆柱内浇入20mm高度的环氧树脂，将内衬沿斜面嵌入底座中心斜面处。
步骤五：将外径为8mm的陶瓷包壳管用对合上盖中心通孔包住后，沿底座斜面插入内衬中间圆柱内，使对合上盖嵌入底座中心斜面后，对整个组件进行加热，使环氧树脂固化。
步骤六：环氧树脂固化后，将内衬及上盖从底座内脱出，将陶瓷包壳管和树脂加强块从内衬内脱出，得到一端含树脂加强块的测试试样。在树脂加强块中心钻一小孔，以方便空气排出。
步骤七：重复步骤四和步骤五，将陶瓷包壳管另一端也浇注固化成树脂块，脱模后得到碳化硅陶瓷包壳管横向拉伸测试试样。
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 (4)
1.碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置，其特征在于，该装置由底座、内衬及对合上盖组成，
所述的底座中部开设有通孔，
所述的内衬及对合上盖设置在底座开设的通孔内， 所述的底座、内衬及对合上盖呈同心设置；
所述的通孔为倒置的圆台形结构；
所述的内衬的外侧面为倒置的圆台形结构，锥度与底座上开设的通孔的锥度一致；
所述的对合上盖的外侧面为倒置的圆台形结构，锥度与底座上开设的通孔的锥度一致；
所述的内衬的中心开设有垂直圆柱形凹孔，与内衬同中轴；
所述的圆柱形凹孔内浇筑有热固性材料。
2.根据权利要求 1 所述的碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置， 其特征在于，所述的热固性材料为树脂。
3.根据权利要求 1 所述的碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置， 其特征在于，所述的内衬为聚四氟乙烯材质或金属材质。
4.根据权利要求 1 所述的碳化硅陶瓷包壳管拉伸试样夹持端头的制备装置， 其特征在于，所述的对合上盖的中心开设有垂直圆柱形通孔，该通孔直径与陶瓷包壳管外径相同。
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