CN108332988B - 一种用于小冲杆试验的取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于小冲杆试验的取样装置，包括箱体(1)、圆筒形的取样模具(6)、与箱体(1)可滑动连接的活动架(4)、与活动架(4)固定连接的电机(3)，以及用于驱动活动架(4)相对箱体(1)滑动的进刀机构。取样模具(6)的一端与电机(3)的电机轴固定连接，另一端的筒沿上安装有刀头(61)，箱体(1)靠近刀头(61)的一端具有供取样模具(6)进出的通孔，取样模具(6)内安装有伸缩杆，伸缩杆与取样模具(6)同轴布置，且伸缩杆的活动杆的末端具有用于与被取样区域的表面连接的固定保持件(7)。本发明提供的取样装置能够在材料的全厚度范围内取样，从而便于设备检验人员研究材料在不同厚度的力学性能。

Description

一种用于小冲杆试验的取样装置

技术领域

本发明涉及小冲杆试验技术领域，特别是涉及一种用于小冲杆试验的取样装置。

背景技术

电力、石化、冶金等行业的很多设备长期服役在高温、高压、强腐蚀等环境下，设备本身的材料会发生不同程度的劣化，严重的甚至会引发安全事故。为保证各部件按要求长时稳定地运行，需对服役期间的各部件进行定期检验。

常规的无损检测(又称非破坏性试验)可以检测到内在或者表面的缺陷，但无法得到材料的力学性能，比如抗拉强度、屈服强度、断裂韧性等指标，常规拉伸试验、冲击试验、断裂韧性试验等虽能获得材料的力学性能，但都需要大量的试验材料且属于破坏性取样试验，所以，小冲杆试验(即SP方法)因其微损取样的优点而被广泛研究。

目前，小冲杆试验主要是在材料表面较小的厚度范围内进行取样，以管道为例，通过线切割+砂轮切割片的方法，或是通过“碗形”模具切割，从管道表面取类似“切片”的一小部分材料作为试样，然而，材料在(管道或其他设备)厚度方向上受到的条件(压力、温度、流体冲刷、腐蚀等)不尽相同，如果要研究材料在不同厚度的力学性能，则上述取样方式将很难满足取样需要，因此，如何提供一种能够在全厚度范围内取样的取样装置，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于小冲杆试验的取样装置，该取样装置能够在材料的全厚度范围内取样，从而便于设备检验人员研究材料在不同厚度的力学性能。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于小冲杆试验的取样装置，包括：

箱体；

位于所述箱体内、与所述箱体可滑动连接的活动架；

固定安装在所述活动架上的电机；

圆筒形的取样模具，所述取样模具的一端与所述电机的电机轴固定连接，另一端的筒沿上安装有刀头，所述箱体靠近所述刀头的一端具有供所述取样模具进出的通孔，所述取样模具内安装有伸缩杆，所述伸缩杆与所述取样模具同轴布置，且所述伸缩杆的活动杆的末端具有用于与被取样区域的表面连接的固定保持件；

用于驱动所述活动架相对所述箱体滑动的进刀机构。

优选地，在上述取样装置中，所述固定保持件为用于与被取样区域的表面磁力相吸的磁铁，或者为用于与被取样区域的表面点焊连接的铁块。

优选地，在上述取样装置中，所述取样模具与所述电机的电机轴之间为卡扣连接。

优选地，在上述取样装置中，所述取样模具远离所述电机轴的一端具有钢笔尖形状的尖端，所述刀头安装在所述尖端上。

优选地，在上述取样装置中，所述电机与所述活动架之间设置有减震垫。

优选地，在上述取样装置中，所述箱体包括底座和与所述底座固定连接的长方体形的外壳，所述外壳的四个侧面中只有三个侧面有壳板，另一个侧面敞口；所述底座上开设所述通孔，所述底座的相对所述外壳的另一侧安装有用于与被取样区域的表面贴合的垫块。

优选地，在上述取样装置中，所述垫块由电磁铁制作。

优选地，在上述取样装置中，所述外壳的侧壁上开设有用于安装所述活动架的长条孔，并于所述长条孔处设置有刻度线。

优选地，在上述取样装置中，所述进刀机构包括与所述活动架固定连接的螺杆和安装在所述外壳上的手轮，所述手轮与所述外壳可转动连接，所述螺杆穿过所述手轮并与所述手轮螺纹连接。

优选地，在上述取样装置中，所述刀头由金刚石制作。

根据上述技术方案可知，本发明提供的用于小冲杆试验的取样装置中，进刀机构可以使活动架相对箱体滑动，活动架上固定安装有电机，而圆筒形的取样模具电机的电机轴固定连接，使用时，电机带动取样模具旋转，通过进刀机构使取样模具移动，因此取样模具末端的刀头对被取样件进行切削，并且，取样模具能够在活动架的带动下穿透被取样件，从而保证取下的试样包括了被取样件的全部厚度，这样获得的试样可以供设备检验人员研究材料在不同厚度的力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于小冲杆试验的取样装置的示意图；

图2是图1中件6的仰视图。

图中标记为：

1、箱体；11、外壳；111、加强杆；12、底座；121、垫块；122、电磁铁开关；123、电磁铁线缆；2、减震垫；3、电机；31、急停按钮；32、电机线缆；4、活动架；51、螺杆；52、手轮；6、取样模具；61、刀头；62、刀头槽；63、固定螺丝；7、固定保持件。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1，为本发明实施例提供的一种用于小冲杆试验的取样装置的示意图，该取样装置包括箱体1、电机3、活动架4、取样模具6和进刀机构，其中，活动架4位于箱体1内，并与箱体1可滑动连接；进刀机构用于驱动活动架4相对箱体1滑动；电机3固定安装在活动架4上；取样模具6为圆筒形，取样模具6的一端与电机3的电机轴固定连接，另一端的筒沿上安装有刀头61，箱体1靠近刀头61的一端具有供取样模具6进出的通孔，取样模具6内安装有伸缩杆(图中未标记)，伸缩杆与取样模具6同轴布置，且伸缩杆的活动杆的末端具有用于与被取样区域的表面连接的固定保持件7。

本发明提供的取样装置的工作原理如下：

首先，将箱体1放到被取样区域并固定，使取样模具6的刀头端正对着被取样区域，通过进刀机构使活动架4移向被取样区域表面，当刀头61接触到被取样区域表面时，暂停移动活动架4，此时伸缩杆的活动杆伸长，使固定保持件7与被取样区域的表面接触并连接；

然后，启动电机3，取样模具6在电机轴的带动下旋转，通过进刀机构使活动架4继续向前移动，刀头61从外表面切入被取样件，当刀头61到达被取样件的内表面时，关闭电机3，此时取样模具6在全壁厚范围内穿过被取样件(即形成“穿透”)，留在取样模具6内的部分即为试样，试样与固定保持件7连接，因此不会掉落；

最后，通过进刀机构使活动架4后退，取样模具6在活动架4的带动下从被取样件上退出，移走箱体1后将试样从固定保持件7上取下，取样结束。

由上述工作原理可知，利用本发明提供的取样装置，取样模具6能够在活动架4的带动下穿透被取样件，从而保证取下的试样包括了被取样件的全部厚度，这样获得的试样可以供设备检验人员研究材料在不同厚度的力学性能。

具体实际应用中，固定保持件7可以根据被取样件来设置，只要能够与最终的试样形成连接，防止试样掉落即可，例如，当被取样件为铁磁性材料时，固定保持件7可以采用磁铁，用来与被取样区域的表面磁力相吸，当被取样件为非铁磁性材料时，固定保持件7可以采用铁块，用来与被取样区域的表面点焊连接。

为了便于拆换、维修和安装，本实施例中，取样模具6与电机3的电机轴之间为卡扣连接。为了减缓振动，提高电机3的使用寿命，电机3与活动架4之间设置有减震垫2。

为了使刀头61能够更好地切削被取样件，本实施例中，取样模具6远离电机轴的一端具有钢笔尖形状的尖端，刀头61安装在尖端上，如图2所示，取样模具6的尖端设置有刀头槽62，刀头61通过固定螺丝63固定到取样模具6上，固定螺丝63的长度略小于取样模具6的壁厚，不会对进刀造成影响。

具体实际应用中，刀头61可以由金刚石制作，或者可以由抗拉强度大于1000Mpa的其他材料制作。

如图1所示，本实施例中，箱体1包括底座12和与底座12固定连接的长方体形的外壳11，外壳11的四个侧面中只有三个侧面有壳板，另一个侧面敞口，既能为电机3和刀头61提供良好的散热、又能便于操作人员观察取样过程，监测各部件运转情况。为了使外壳11的敞口一侧更加稳定，可以在外壳11的敞口侧面安装加强杆111。

底座12上开设有供取样模具6进出的通孔，底座12的相对外壳11的另一侧安装有垫块121，垫块121用于与被取样区域的表面贴合，从而提高取样装置的稳定性。为了便于更换不同的垫块121，垫块121可以设计为与底座12可拆卸连接。本实施例中，垫块121由电磁铁制作，通过电磁铁线缆123与电源连接，并由安装在底座12上的电磁铁开关122控制。为了进一步保证装置的稳定性，可以在垫块121的底部增加一层胶垫。

活动架4上的电机3通过电机线缆32与电源连接，而且，电机3上设置有急停按钮31，可以应对突发的异常状况。

为了实现箱体1与活动架4可滑动连接，本实施例中，在外壳11的侧壁上开设有用于安装活动架4的长条孔，为了便于控制活动架4的移动距离，在外壳11的长条孔处设置有刻度线。

本实施例中，进刀机构包括与活动架4固定连接的螺杆51和安装在外壳11上的手轮52，手轮52与外壳11可转动连接，螺杆51穿过手轮52并与手轮52螺纹连接。为了便于控制活动架4的移动距离，可以在螺杆51上设置刻度线。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于小冲杆试验的取样装置，其特征在于，包括：

箱体(1)；

位于所述箱体(1)内、与所述箱体(1)可滑动连接的活动架(4)；

固定安装在所述活动架(4)上的电机(3)；

圆筒形的取样模具(6)，所述取样模具(6)的一端与所述电机(3)的电机轴固定连接，另一端具有钢笔尖形状的尖端，所述尖端设置有刀头槽，刀头(61)通过固定螺丝(63)安装在所述尖端上，所述固定螺丝(63)的长度略小于所述取样模具(6)的壁厚，所述箱体(1)靠近所述刀头(61)的一端具有供所述取样模具(6)进出的通孔，所述取样模具(6)内安装有伸缩杆，所述伸缩杆与所述取样模具(6)同轴布置，且所述伸缩杆的活动杆的末端具有用于与被取样区域的表面连接的固定保持件(7)；

用于驱动所述活动架(4)相对所述箱体(1)滑动的进刀机构，所述进刀机构包括与所述活动架(4)固定连接的螺杆(51)和安装在所述箱体(1)上的手轮(52)，所述手轮(52)与所述箱体(1)可转动连接，所述螺杆(51)穿过所述手轮(52)并与所述手轮(52)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述固定保持件(7)为用于与被取样区域的表面磁力相吸的磁铁，或者为用于与被取样区域的表面点焊连接的铁块。

3.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述取样模具(6)与所述电机(3)的电机轴之间为卡扣连接。

4.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述电机(3)与所述活动架(4)之间设置有减震垫(2)。

5.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述箱体(1)包括底座(12)和与所述底座(12)固定连接的长方体形的外壳(11)，所述外壳(11)的四个侧面中只有三个侧面有壳板，另一个侧面敞口；所述底座(12)上开设所述通孔，所述底座(12)的相对所述外壳(11)的另一侧安装有用于与被取样区域的表面贴合的垫块(121)。

6.根据权利要求5所述的取样装置，其特征在于，所述垫块(121)由电磁铁制作。

7.根据权利要求5所述的取样装置，其特征在于，所述外壳(11)的侧壁上开设有用于安装所述活动架(4)的长条孔，并于所述长条孔处设置有刻度线。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的取样装置，其特征在于，所述刀头(61)由金刚石制作。