CN113109138A - 一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置 - Google Patents

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Abstract

一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，包括上主体件、下主体件和金属试样，其中，下主体件呈圆柱形结构，在下主体件的上表面上向下竖直延伸开设有一个圆环形的导向槽，该导向槽与下主体件同轴设置，使下主体件的中心处形成一个圆台状的支撑台，在该支撑台上设置有下加强垫片。本发明的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置通过双导轨相互制约式结构的设置，可较好的保证夹裝装置中的导向结构与金属试样在试验过程中始终同轴，防止金属试样的失稳，避免整个夹裝装置与试验机压盘发生滑移，从而确保了试验数据的准确，并提高了试验效率。

Description

一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置
技术领域
本发明涉及金属材料的力学性能测试技术领域，具体的说是一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置。
背景技术
众所周知，金属材料压缩试验用于评价金属材料承受压缩载荷的性能，压缩试验中试样发生失稳是一种常见现象。目前国内进行金属材料压缩试验主要是按照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》标准执行。该标准中规定了两种试验方法，第一种是将被测样品直接放置在试验机的上、下压盘之间试验；第二种是在试验机上加以配合导向装置。GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》标准推荐的导向装置分为主体和导杆。这种导向装置在具体试验时，需将试样放置在主体腔中间，并将主体与导杆进行导孔间隙配合，导杆负责向下传递轴向压力。该导向装置的主要作用是减少试验过程中的侧向滑动，以防止压缩试样提前失稳，影响测试的正常进行。
这种导向装置存在的主要缺点为：1、在试验过程中由于导杆与导孔只是单轨配合，无法准确保证导杆和试样的同轴性；2、试验过程中由于试样失稳使装置的导杆与导孔产生较大的侧向力，导致装置与设备压盘发生滑移，将严重影响试验数据的准确性；3、试验成功率较低，造成时间、能源和试验材料的浪费，试验效率有很大提升空间。
因此，如何对现有的导向装置进行改进，使其能够较好的适配金属材料压缩试验，以提升金属材料压缩试验的效率和准确度实为必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置。该装置通过双导轨相互制约式结构的设置，可较好的保证夹裝装置中的导向结构与金属试样在试验过程中始终同轴，防止金属试样的失稳，避免整个夹裝装置与试验机压盘发生滑移，从而确保了试验数据的准确，并提高了试验效率。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，包括上主体件、下主体件和金属试样，其中，下主体件呈圆柱形结构，在下主体件的上表面上向下竖直延伸开设有一个圆环形的导向槽，该导向槽与下主体件同轴设置，使下主体件的中心处形成一个圆台状的支撑台，在该支撑台上设置有下加强垫片；
所述的上主体件也呈圆柱形结构，且在上主体件的下表面中心处开设有一个盲孔，使上主体件的下部形成一个圆环形的导向件，该导向件能够配合套设在下主体件的导向槽内，在上主体件的内部，位于盲孔正方向的位置，开设有一个用于放置上加强垫片的键槽，该键槽与盲孔上下连通设置，在上主体件的一侧，还开设有一个用于取放金属试样的楔形缺口，该楔形缺口与盲孔和键槽水平连通设置，使金属试样能够通过该楔形缺口置于上加强垫片与下加强垫片之间进行压缩试验。
优选的，所述支撑台的直径为金属试样外径的1.5倍以上。
优选的，所述的下加强垫片为圆形结构，且下加强垫片的直径小于支撑台的直径。
优选的，所述的键槽和盲孔同轴设置，且键槽的横截面面积大于盲孔的横截面面积。
优选的，所述键槽横截面的一端为圆形，另一端为方形，上加强垫片卡设在键槽内，且上加强垫片与键槽的形状一致。
优选的，所述导向槽的深度不小于盲孔的深度。
优选的，所述金属试样的高度小于盲孔的深度。
有益效果：
1、本发明的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，结构简单、设计合理、操作便捷。装置整体严格按照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》的标准要求进行设计，装置中内外嵌套式的内、外双导轨结构能够在金属材料压缩试验的过程中相互制约，为金属试样提供稳定、可靠的轴向压缩受力环境，有效防止金属试样在压缩试验的过程中发生失稳，导杆与导孔因产生过大的摩擦力以及夹裝装置与压缩设备压盘发生滑移等影响试验结果准确性问题的发生。装置整体稳定性高，可靠性强，能够很好的保证金属压缩试验数据的准确性，并提高试验效率。
2、本发明的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，装置中的各部件均以圆形结构为主，使装置整体具有良好的同轴度和稳定性。夹裝装置本身适应度高，可供室温至零下60℃的金属压缩试验使用，且试验数据准确可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的纵向剖开结构示意图；
图3为上加强垫片的横截面示意图；
图4为实施例1中压缩试验成功试样（图左）与失败试样（图右）的对比照片；
图5为采用本发明的装置对金属试样进行不同压缩变形程度的压缩试验对比照片；
附图标记：1、上主体件，2、上加强垫片，3、金属试样，4、下加强垫片，5、下主体件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述和说明。
一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，包括上主体件1、下主体件5、上加强垫片2、下加强垫片4和金属试样3，其中，下主体件5呈圆柱形结构，在下主体件5的上表面上向下竖直延伸开设有一个圆环形的导向槽，该导向槽与下主体件5同轴设置，使下主体件5的中心处形成一个圆台状的支撑台，该支撑台的直径为金属试样3外径的1.5倍以上，下加强垫片4设置在该支撑台上，下加强垫片4为圆形结构，其直径略小于支撑台的直径，并与圆形支撑台同轴设置，下加强垫片4上用于放置金属试样3；
上主体件1也呈圆柱形结构，且在上主体件1的下表面中心处开设有一个盲孔，使上主体件1的下部形成一个圆环形的导向件，该导向件能够配合套设在下主体件5的导向槽内，即：上主体件1中导向件的内外径与下主体件5中导向槽的内外径尺寸大小契合；在上主体件1的内部，位于盲孔正方向的位置，开设有一个用于放置上加强垫片2的键槽，该键槽与盲孔同轴，且上下连通设置，键槽的横截面面积大于盲孔的横截面面积，以方便上加强垫片2在盲孔顶部的稳固支撑，所述键槽的横截面一端为圆形，另一端为方形，上加强垫片2键槽的形状一致，其配合卡设在键槽内，键槽的不规则形状方便其在键槽内稳固固定，避免掉落或移位，在上主体件1的一侧，还开设有一个用于取放金属试样3的楔形缺口，该楔形缺口与盲孔和键槽左右、水平连通设置，使金属试样3能够通过该楔形缺口置于上加强垫片2与下加强垫片4之间进行压缩试验。
进一步的，所述金属试样3的高度小于盲孔的深度，所述导向槽的深度不小于盲孔的深度。
本发明的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置的具体使用方法如下：
（a）将上主体件插入下主体件中的导向槽内；
（b）将下加强垫片放置在下主体件顶部中间位置的支撑台上；
（c）将上加强垫片配合卡设在上主体件的键槽内；
（d）将上主体件提起，直至上主体件中键槽与下主体件的支撑台之间有足够放置金属试样的高度空间；
（e）将金属试样从上主体件的楔形缺口处放入，放置在上加强垫片和下加强垫片中间，之后，将上主体件整体放下，取引伸计放置在上主体件的楔形缺口处进行配合测试；
（f）将整个压缩装置放置在设备的上下压盘之间的中间位置，进行压缩试验;
（g）金属压缩试验结束后,将上主体件整个提起，取出金属试样，更换其他的金属试样即可进行后续试样的压缩试验；或放下上主体件，将压缩装置收起。
本发明的辅助夹裝装置具有以下几点显著优势：1、基于普通压缩试验方法标准之上；2、部分结构部件发挥两个作用，如下主体件中间的圆柱形支撑台即是充当金属试样的下压盘，同时也是导轨；3、装置整体主要以圆形结构为主，以内、外双导轨相互制约，相较于单导轨能使压缩作用力更好的沿轴向作用于试验试样上；4、整体装置是以圆柱体呈现，上小下大的形状，具有良好的稳定性。
实施例1：
如附图4和附图5所示，拟对一批圆柱形的金属试样（共360件，这360件金属试样为同批次加工的，完全相同的试样）进行压缩试验测试。其中，360件金属试样平均分为三个试验组，每组金属试样均包含120件，且三个试验组分别为室温试验组、0℃试验组和-20℃试验组。每个试验组中有60件金属试样采用本发明的装置进行测试，另外60件金属试样作为对比例采用GB/T7314-2017推荐的装置进行测试。金属试样压缩试验的成功与否采用目测的方式，观测金属试样在试验的过程中是都发生变形和扭曲。
压缩试验的具体测试结果统计如下表所示：
试样直径（mm） 试验温度 试验样品数 对比例装置成功样品数 本发明装置成功样品数
10 室温 60 35 60
10 0℃ 60 33 60
10 -20℃ 60 28 60
通过以上测试结果可以看到：对比例GB/T7314-2017标准推荐的装置在压缩试验过程中，试验试样在变形时发生了扭曲而导致失稳（如图4右），无法再进行试验，被迫停止试验。利用本发明的装置进行压缩试验的金属试样在轴向上受力均匀，变形也均称（如图4左）。试验成功率大大提高，说明本发明装置方法的通用性与使用性均较好，可以进行推广。
图4左为采用本发明的装置进行压缩试验后的金属试样，金属试样在试验过程中是均匀变形直到试验结束的，未发生压缩失稳的现象。图4右是使用GB/T7314-2017推荐的压缩装置进行压缩试验后的金属试样，在试验过程中，金属试样还没达到预定变形，金属试样就发生失稳，试验中止，无法达到试验目的。图5为使用本发明装置进行不同压缩变形程度的压缩试验对比。在整个压缩过程中，试样在每个阶段都未发生失稳现象，直至试样被压缩为鼓形。所以本发明装置能满足并适用于GB/T7314-2017《金属材料 室温压缩试验方法》的试验，且实用效果较好。

Claims (7)

1.一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：包括上主体件（1）、下主体件（5）和金属试样（3），其中，下主体件（5）呈圆柱形结构，在下主体件（5）的上表面上向下竖直延伸开设有一个圆环形的导向槽，该导向槽与下主体件（5）同轴设置，使下主体件（5）的中心处形成一个圆台状的支撑台，在该支撑台上设置有下加强垫片（4）；
所述的上主体件（1）也呈圆柱形结构，且在上主体件（1）的下表面中心处开设有一个盲孔，使上主体件（1）的下部形成一个圆环形的导向件，该导向件能够配合套设在下主体件（5）的导向槽内，在上主体件（1）的内部，位于盲孔正方向的位置，开设有一个用于放置上加强垫片（2）的键槽，该键槽与盲孔上下连通设置，在上主体件（1）的一侧，还开设有一个用于取放金属试样（3）的楔形缺口，该楔形缺口与盲孔和键槽水平连通设置，使金属试样（3）能够通过该楔形缺口置于上加强垫片（2）与下加强垫片（4）之间进行压缩试验。
2.根据权利要求1所述的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：所述支撑台的直径为金属试样（3）外径的1.5倍以上。
3.根据权利要求1所述的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：所述的下加强垫片（4）为圆形结构，且下加强垫片（4）的直径小于支撑台的直径。
4.根据权利要求1所述的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：所述的键槽和盲孔同轴设置，且键槽的横截面面积大于盲孔的横截面面积。
5.根据权利要求1所述的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：所述键槽横截面的一端为圆形，另一端为方形，上加强垫片（2）卡设在键槽内，且上加强垫片（2）与键槽的形状一致。
6.根据权利要求1所述的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：所述导向槽的深度不小于盲孔的深度。
7.根据权利要求1所述的一种金属材料压缩试验用双导向制约型辅助夹裝装置，其特征在于：所述金属试样（3）的高度小于盲孔的深度。
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