CN110806348A - 一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具及方法 - Google Patents

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杨勇
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Abstract

本发明属于金属材料理化力学性能检测领域，具体涉及一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具及方法。技术方案如下：包括套管、夹锥、顶锥、塞子和连接杆，所述套管内部一端为锥形口另一端为内螺纹；所述夹锥为圆锥台形状，其内部设有螺纹孔；所述顶锥设有外螺纹；所述塞子用于塞入金属管的两端并支撑管壁，金属管的两端分别放入所述夹锥的螺纹孔内，所述夹锥放入所述套管内的锥形口处，所述顶锥拧入所述套管内压紧所述夹锥以夹紧金属管，所述顶锥通过所述连接杆与试验机连接。本发明通过操作简单、方便耐用的工装夹具，能够获得符合实际工况的金属管材高温性能指标，提高检测温度的控制精度，提高检测一次成功率，同时缩短检测周期。

Description

一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具及方法
技术领域
本发明属于金属材料理化力学性能检测领域，具体涉及一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具及方法。
背景技术
目前，国内进行管材高温拉伸试验均是根据《HB 5211-1982金属管材高温拉伸试验方法》和《GB/T 4338－2006金属材料高温拉伸试验方法》进行测试，其工作范围100℃～900℃，规定当外径等于或小于16mm范围内的管材应切取整管进行试验，外径大于16至30mm的管材，在试验条件具备的情况下，也应选取整管进行试验，否则可切取宽度10mm的条形试样进行试验。由于国内开展整体管材高温拉伸试验的不多，试验方式各异，并且介绍此方面的参考文献甚少。GH1140、GH625、GH536等牌号的金属管材，需要掌握与其使用工况相符的高温力学特性，需要开展管材高温拉伸夹具攻关来实施小规格金属管材的高温检测。
发明内容
本发明提供一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具及方法，通过操作简单、方便耐用的工装夹具，能够获得符合实际工况的金属管材高温性能指标，提高检测温度的控制精度，提高检测一次成功率，降低材料和检测成本，同时缩短检测周期。
本发明的技术方案如下：
一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，包括套管、夹锥、顶锥、塞子和连接杆，所述套管内部一端为锥形口另一端为内螺纹；所述夹锥为圆锥台形状，其内部设有螺纹孔；所述顶锥设有外螺纹；所述塞子用于塞入金属管的两端并支撑管壁，金属管的两端分别放入所述夹锥的螺纹孔内，所述夹锥放入所述套管内的锥形口处，所述顶锥拧入所述套管内压紧所述夹锥以夹紧金属管，所述顶锥通过所述连接杆与试验机连接。
所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其优选方案为，所述夹锥由等同的两部分或三部分组成。
所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其优选方案为，所述顶锥包括顶头、锥身和扳把，所述顶头和扳把分别设置在所述锥身的两端，所述锥身设有外螺纹，所述扳把为长方体。
所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其优选方案为，所述塞子的一个端头为子弹头形。
一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的方法，利用上述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，包括如下步骤：
1)测量已加工好的金属管试验件尺寸，计算原始横截面S0(mm2)，刻划原始标距L0(mm)；
2)根据需要选用相应规格的连接杆安装在试验机上，试验时将夹锥、顶锥和套管组合为夹头，试验件两端用塞子塞住，塞子的尺寸为50+d(管材内径)，塞子滑配合塞进试验件内，不应使试验件产生冷变形，但两个塞子里端之间的试样长度不应小于50mm；试验件的两端分别连接一个夹头组成为连接体，连接体两端再分别与连接杆相连安装在试验机上；
3)选择高温炉，并将高温炉调整到合适位置加热试验件，保证高温炉工作空间的均热带150mm；将所述夹头和试验件同时放入高温炉内，以减小试验件长度方向上的温度梯度，并采用试样平行段三点热电偶测量温度；
4)当加热到规定的温度，经不少于20min保温后，实施高温拉伸试验，试验速率选用如下参数：屈服前选择横梁的移动速率为0.5mm/min～1.5mm/min，屈服后选择横梁的移动速率为3.0mm/min～5.0mm/min；试验机自动采集试验数据并记录；当试验件拉断后，试验结束；
5)根据记录的屈服力值Fp0.2(N)、最大力值Fm(N)，按公式计算屈服强度Rp0.2(MPa)、抗拉强度Rm(MPa)；公式如下：Rp0.2＝Fp0.2/S0；Rm＝Fm/S0，再测量断后标距L1(mm)计算延伸率A(％)，公式如下：A＝(L1－L0)/L0；
6)填写原始记录，发出检测报告，试验完毕。
本发明的有益效果为：
1、由于管材试样的壁厚较薄，应采用圆形环抱夹持方式，工装夹头(夹持)部分由夹具套管、夹锥和顶锥组成，试验件依靠夹锥和顶锥挤压使其在夹头中锁紧，这种锁紧力远远大于试验件高温拉伸时所受施加的载荷，试验时不会出现打滑和断于根部现象。同时，由于夹锥可分解，高温烧结后容易拆卸，故夹头可以反复使用。
2、将管材试样全长及工装夹具在炉膛的有效范围内进行整体加热，即能准确控制检测温度，又能减少试样长度，节约检测成本。
3、专用夹具结构设计合理，既能将试样件锁紧又不能将其损伤，避免打滑或断于根部的现象发生，适合小规格整体管材的高温拉伸检测。
4、该方法适合实际检测，试验控制操作简单方便。试验数据稳定，获得了能够表征小规格金属管材实际工况的高温性能指标，实施效果良好，填补了检测空白。
附图说明
图1为套管、夹锥、顶锥、塞子与试验件安装组合图；
图2为套管结构图；
图3为顶锥结构图；
图4为夹锥结构图；
图5为图4的右视图；
图6为塞子结构图；
图7为塞子与试验件安装组合图；
图8为试验件检测状态示意图。
具体实施方式
如图1-7所示，一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，包括套管1、夹锥2、顶3、塞子4和连接杆6，所述套管1内部一端为锥形口11另一端为内螺纹12；所述夹锥2为圆锥台形状，其内部设有螺纹孔16，所述夹锥2由等同的两部分组成；所述顶锥3设有外螺纹；所述塞子4的一个端头为子弹头形，所述塞子4用于塞入金属管试验件5的两端并支撑管壁，金属管试验件5的两端分别放入所述夹锥2的螺纹孔16内，所述夹锥2放入所述套管1内的锥形口11处，所述顶锥3拧入所述套管1内压紧所述夹锥2以夹紧金属管试验件5，所述顶锥3通过所述连接杆6与试验机连接；所述顶锥3包括顶头13、锥身14和扳把15，所述顶头13和扳把15分别设置在所述锥身14的两端，所述锥身14设有外螺纹，所述扳把15为长方体。
一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的方法，包括如下步骤：
1)测量已加工好的金属管试验件5尺寸，计算原始横截面S0(mm2)，刻划原始标距L0(mm)；
2)根据需要选用相应规格的连接杆6安装在试验机上，试验时将夹锥2、顶锥3和套管1组合为夹头，试验件5两端用塞子4塞住，塞子4的尺寸为50+d(管材内径)，塞子4滑配合塞进试验件5内，不应使试验件5产生冷变形，但两个塞子4里端之间的试样长度不应小于50mm；试验件5的两端分别连接一个夹头组成为连接体，连接体两端再分别与连接杆6相连安装在试验机上；
3)选择高温炉7，并将高温炉7调整到合适位置加热试验件5，保证高温炉7工作空间的均热带150mm；将所述夹头和试验件5同时放入高温炉7内，以减小试验件5长度方向上的温度梯度，并采用试样平行段三点热电偶测量温度；
4)当加热到规定的温度，经20min保温后，实施高温拉伸试验，试验速率选用如下参数：屈服前选择横梁的移动速率为1.0mm/min，屈服后选择横梁的移动速率为5.0mm/min；试验机自动采集试验数据并记录；当试验件5拉断后，试验结束；
5)根据记录的屈服力值Fp0.2(N)、最大力值Fm(N)，按公式计算屈服强度Rp0.2(MPa)、抗拉强度Rm(MPa)；公式如下：Rp0.2＝Fp0.2/S0；Rm＝Fm/S0，再测量断后标距L1(mm)计算延伸率A(％)，公式如下：A＝(L1－L0)/L0；
6)填写原始记录，发出检测报告，试验完毕。

Claims (5)

1.一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其特征在于，包括套管、夹锥、顶锥、塞子和连接杆，所述套管内部一端为锥形口另一端为内螺纹；所述夹锥为圆锥台形状，其内部设有螺纹孔；所述顶锥设有外螺纹；所述塞子用于塞入金属管的两端并支撑管壁，金属管的两端分别放入所述夹锥的螺纹孔内，所述夹锥放入所述套管内的锥形口处，所述顶锥拧入所述套管内压紧所述夹锥以夹紧金属管，所述顶锥通过所述连接杆与试验机连接。
2.根据权利要求1所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其特征在于，所述夹锥由等同的两部分或三部分组成。
3.根据权利要求1所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其特征在于，所述顶锥包括顶头、锥身和扳把，所述顶头和扳把分别设置在所述锥身的两端，所述锥身设有外螺纹，所述扳把为长方体。
4.根据权利要求1所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，其特征在于，所述塞子的一个端头为子弹头形。
5.一种适用于小规格金属管材高温拉伸检测的方法，其特征在于，利用如权利要求1-4之一所述的适用于小规格金属管材高温拉伸检测的夹具，包括如下步骤：
1)测量已加工好的金属管试验件尺寸，计算原始横截面S0(mm2)，刻划原始标距L0(mm)；
2)根据需要选用相应规格的连接杆安装在试验机上，试验时将夹锥、顶锥和套管组合为夹头，试验件两端用塞子塞住，塞子的尺寸为50+d(管材内径)，塞子滑配合塞进试验件内，不应使试验件产生冷变形，但两个塞子里端之间的试样长度不应小于50mm；试验件的两端分别连接一个夹头组成为连接体，连接体两端再分别与连接杆相连安装在试验机上；
3)选择高温炉，并将高温炉调整到合适位置加热试验件，保证高温炉工作空间的均热带150mm；将所述夹头和试验件同时放入高温炉内，以减小试验件长度方向上的温度梯度，并采用试样平行段三点热电偶测量温度；
4)当加热到规定的温度，经不少于20min保温后，实施高温拉伸试验，试验速率选用如下参数：屈服前选择横梁的移动速率为0.5mm/min～1.5mm/min，屈服后选择横梁的移动速率为3.0mm/min～5.0mm/min；试验机自动采集试验数据并记录；当试验件拉断后，试验结束；
5)根据记录的屈服力值Fp0.2(N)、最大力值Fm(N)，按公式计算屈服强度Rp0.2(MPa)、抗拉强度Rm(MPa)；公式如下：Rp0.2＝Fp0.2/S0；Rm＝Fm/S0，再测量断后标距L1(mm)计算延伸率A(％)，公式如下：A＝(L1－L0)/L0；
6)填写原始记录，发出检测报告，试验完毕。
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