CN108387457A - 一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，属于材料疲劳检测技术领域。该装置包括薄板疲劳试样、夹头、轴连杆、卡槽、夹具、加热炉及疲劳试验机；轴连杆通过夹具与疲劳试验机连接，卡槽与薄板疲劳试样夹持端过盈配合，薄板疲劳试样夹持端整体镶嵌入卡槽内，实现试样的有效夹持与固定；薄板疲劳试样放入卡槽后，合盖与固定销及螺栓进行配合，将薄板疲劳试样固定和夹紧于卡槽内，防止高频疲劳过程中试样的松动和滑动。本发明结构简单，试样安装夹持易操作，能够进行高温和低温的拉‑拉疲劳试验和静态拉伸试验，解决了现有试验夹具在高温下无法有效夹持厚度1‑3mm的薄板疲劳试样和高温下疲劳试样容易松动等问题。

Description

一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置

技术领域：

本发明属于材料疲劳检测技术领域，具体涉及一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置。

背景技术：

疲劳破坏是材料及工件服役中最常见的失效形式，预防疲劳破坏和设备的剩余服役寿命的评估尤为重要。当金属材料在高温条件下服役，其疲劳破坏尤其严重。金属材料高温疲劳测试试验是材料性能评价与结构服役安全评估的基础。薄板厚度(1-3mm)在汽车、机械、化工、航空航天等领域有着广泛的应用。薄板疲劳试样的高温疲劳测试有别于常规的圆棒状试样，由于其截面积小，受力较小，不易夹持，在疲劳过程中，疲劳试样的夹持端容易破裂和松弛，影响测试试验的进行和测试结果的精度。现有的薄板疲劳试样的夹具无法满足试验的要求。本发明针对薄板疲劳试验的可靠性的要求和现有疲劳夹具的不足，设计了一种适用于薄板疲劳试样的高温疲劳试验夹具。在夹具中开具了卡槽，卡槽形状与薄板试样夹持端的形状一致，带有切向过渡圆弧卡槽与薄板试样恰好配合，薄板疲劳试样完全嵌入卡槽内，配以合盖、固定销和螺栓，实现薄板疲劳试样的可靠的夹持。薄板厚度小于卡槽深度时，可添加垫片，保证疲劳试样的有效夹持和对中性的要求。试验夹具一端与疲劳试验机相连接，安装好疲劳试样，放入疲劳试验机的高温加热炉中，进行高温疲劳试验；无需高温加热炉，也可直接进行常温疲劳试验。

发明内容：

本发明针对现有薄板疲劳试样夹具的不足和高温试验可靠性的要求，提供一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，该装置可进行-70℃～600℃高/低温拉-拉疲劳试验。将薄板疲劳试样夹持端放入夹具的卡槽内，根据薄板试样的厚度和卡槽的深度觉得是否添加垫片，用来调节试样夹持的可靠性和对中性。安装好试样后，闭上高温加热炉，夹具和疲劳试样进行加热，夹具夹持端在加热炉腔体内，保证对试样的均匀加热和精确温控。夹具的一端与现有的疲劳试验机设备配合。试验夹具结构简单，操作方便，薄板疲劳试验的运行可靠性和安全性高。

本发明所提供的一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置包括薄板疲劳试样5、夹头1、轴连杆2、卡槽3、合盖4、夹具9、加热炉10及疲劳试验机11。

所述夹头1、轴连杆2、卡槽3、合盖4及所述夹具9成对设置，所述轴连杆2通过所述夹具9与所述疲劳试验机11连接；所述夹头1包括所述卡槽3、所述合盖4、固定销6及螺栓7，所述夹头1用来夹持所述薄板疲劳试样5；所述卡槽3设置在所述夹头1上，所述卡槽3设有切向圆弧过渡，所述卡槽3形状与所述薄板疲劳试样5的两个夹持端形状相同，所述薄板疲劳试样5的两个夹持端通过过盈配合嵌入所述卡槽3内，在所述薄板疲劳试样5的两个夹持端的中间位置设有用于与所述固定销6相配合的孔，所述合盖4与所述固定销6及所述螺栓7进行配合，将所述薄板疲劳试样5固定和夹紧于所述卡槽3内；所述夹头1设置在所述加热炉10的腔体内，保证对所述薄板疲劳试样5的均匀加热和精确温控。

所述卡槽3深度大于或等于所述薄板疲劳试样5的厚度，所述薄板疲劳试样5的轴向中心线与所述夹头1和轴连杆2的中心线保持重合。

所述卡槽3上端与嵌入的所述薄板疲劳试样5顶端有1mm的空隙，有利于薄板疲劳试样的安装。所述夹头1和轴连杆2的材料为GH4169高温合金，疲劳温度范围为-70℃～600℃。

当所述卡槽3深度大于所述薄板疲劳试样5厚度时，在所述薄板疲劳试样5两个夹持端两边各放上形状一致的垫片8，保证所述薄板疲劳试样5两个夹持端厚度与所述卡槽3深度一致

薄板疲劳试样标准的尺寸参照《GBT 3075-2008金属材料疲劳试验轴向力控制方法》中的标准进行设计，在试样两个夹持端开具直径为5mm的孔。

所述的疲劳试验机为常规的疲劳试验机(岛津EHF-EM200k1-070-0A型电液伺服疲劳试验机)。相比于现有技术，本发明具有以下技术特点：

(1)本发明可实现薄板试样的拉-拉高温/低温疲劳试验；

(2)本发明的疲劳夹具实现厚度为1-3mm薄板试样的夹持，在高温疲劳试验下，试样夹持牢固；

(3)本发明的疲劳试验夹具结构简单，试样夹持操作简单；

(4)本发明疲劳试验夹具的轴连杆与疲劳试验机夹头容易相连接。

附图说明：

图1为本发明疲劳试验装置结构示意图；

图2为本发明中夹头与薄板疲劳试样的装配示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2中A-A向剖视图；

图5为图2的侧视图；

图6为图5中B-B向剖视图；

图7为图5中C-C向剖视图；

图8为图5中D-D向剖视图。

图中：1：夹头；2：轴连杆；3：卡槽；4：合盖；5：薄板疲劳试样；6：固定销；7：螺栓；8：垫片；9：夹具；10：加热炉；11：疲劳试验机。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1所示，一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，包括薄板疲劳试样5、夹头1、轴连杆2、卡槽3、合盖4、夹具9、加热炉10及疲劳试验机11。所述卡槽3有切向圆弧过渡，薄板疲劳试样5夹持端形状相同，薄板疲劳试样5夹持端恰好过盈配合镶嵌入卡槽3内；合盖4与固定销6和螺栓7进行配合，将薄板疲劳试样5固定和夹紧于卡槽3内。

本发明装置用于进行疲劳试验时的具体步骤如下：

步骤1，薄板按照《GBT 3075-2008金属材料疲劳试验轴向力控制方法》要求加工试样，薄板疲劳试样的厚度1-3mm，卡槽的深度为3mm；在试样两个夹持端中间位置开具直径为φ5的孔

步骤2，如果薄板疲劳试样厚度为3mm，无需放入垫片。直接进行步骤4

步骤3，如果薄板疲劳试样厚度小于3mm，选择合适的垫片，使得两个垫片和薄板疲劳试样的厚度为3mm。为了固定，可用液体胶水(如502胶水)进行将垫片粘贴在薄板疲劳试样的夹持端两侧，保证定位孔的重合；

步骤4，调整疲劳试验机，要求所说的上下疲劳夹具的距离，卡槽上端与嵌入薄板疲劳试样顶端有1mm的空隙，有利于薄板疲劳试样的安装。

步骤5，装入试样后，从上下夹具一侧插入直径φ5固定销。

步骤6，安装上合盖，拧紧四个M10螺栓。

步骤7，合上加热炉，然后按照疲劳试验的参数设置和进行疲劳试验。如进行常温试验时，则无需使用加热炉。

Claims (4)

1.一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，其特征在于该试验装置包括薄板疲劳试样(5)、夹头(1)、轴连杆(2)、卡槽(3)、合盖(4)、夹具(9)、加热炉(10)及疲劳试验机(11)；所述夹头(1)、轴连杆(2)、卡槽(3)、合盖(4)及所述夹具(9)成对设置，所述轴连杆(2)通过所述夹具(9)与所述疲劳试验机(11)连接；所述夹头(1)包括所述卡槽(3)、所述合盖(4)、固定销(6)及螺栓(7)，所述夹头(1)用来夹持所述薄板疲劳试样(5)；所述卡槽(3)设置在所述夹头(1)上，所述卡槽(3)设有切向圆弧过渡，所述卡槽(3)形状与所述薄板疲劳试样(5)的两个夹持端形状相同，所述薄板疲劳试样(5)的两个夹持端通过过盈配合嵌入所述卡槽(3)内，在所述薄板疲劳试样(5)的两个夹持端的中间位置设有用于与所述固定销(6)相配合的孔，所述合盖(4)与所述固定销(6)及所述螺栓(7)进行配合，将所述薄板疲劳试样(5)固定和夹紧于所述卡槽(3)内；所述夹头(1)设置在所述加热炉(10)的腔体内，保证对所述薄板疲劳试样(5)的均匀加热和精确温控；所述卡槽(3)深度大于或等于所述薄板疲劳试样(5)的厚度，所述薄板疲劳试样(5)的轴向中心线与所述夹头(1)和轴连杆(2)的中心线保持重合。

2.根据权利要求1所述一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，其特征在于所述卡槽(3)上端与嵌入的所述薄板疲劳试样(5)顶端有1mm的空隙，有利于薄板疲劳试样的安装。

3.根据权利要求1所述一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，其特征在于所述夹头(1)和所述轴连杆(2)的材料为GH4169高温合金。

4.根据权利要求1所述一种适用于薄板疲劳试样的高低温疲劳试验装置，其特征在于当所述卡槽(3)深度大于所述薄板疲劳试样(5)厚度时，在所述薄板疲劳试样(5)两个夹持端两边各放上形状一致的垫片(8)，保证所述薄板疲劳试样(5)两个夹持端厚度与所述卡槽(3)深度一致。