CN114182184A - 一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具 - Google Patents

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Abstract

一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，属于铝合金应力时效成形技术领域。所述定量研究铝合金宽板应力时效的夹具包括底座以及设置于底座上方的放置平台，放置平台包括定位块和滑动块，定位块和滑动块的顶部均设置有凹槽，样件放置于定位块和滑动块顶部的凹槽内，滑动块与主轴螺纹连接，滑动块的下方滑动设置有导轨，通过转动主轴带动滑动块沿导轨移动，以使样件受拉力。所述定量研究铝合金宽板应力时效的夹具耐高温、结构简单、防松性好、使用方便。

Description

一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具
技术领域
本发明涉及铝合金应力时效成形技术领域，特别涉及一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具。
背景技术
时效成形是一种新的铝合金加工方法，即利用铝合金板材在应力作用下于一定温度时发生蠕变变形，从而得到所需的形状。时效成形技术作为整体壁板的重要成形方法，在航空航天器件及大飞机整体壁板制造方面具有独特优势。经过应力时效的板材往往具有明显的各向异性，为了明确应力时效后板材的各向异性，往往测试板材沿着不同方向的单向拉伸的应力应变曲线，但目前常用的用于应力时效的样品均为窄样品，宽度方向的尺寸不足以取单向拉伸样品。为了研究应力时效对铝合金板材各向异性的影响，需要有一种可以对宽板样件施加应力再进行时效的夹具。
另外，样件在应力时效之前，需要对样件进行预变形，使样件拉伸至某一预定阶段。但是目前的夹具都只是单纯的用螺纹预紧后直接进行时效，这就导致了夹具和样件在炉子里受到高温后可能会发生变形，预先加载在螺纹上的力也有可能随着螺纹松动而减弱，达不到定量研究的效果。
因此，缺乏一种可以对宽板样件进行应力时效并能在时效温度下不变形从而达到定量研究目的的夹具。
发明内容
为了解决现有技术存在的无法开展对宽板的定量应力时效试验及夹具都只是单纯的用螺纹预紧后直接进行时效，导致夹具和样件在炉子里受到高温后可能会发生变形，预先加载在螺纹上的力也有可能随着螺纹松动而减弱，达不到定量研究的效果等技术问题，本发明提供了一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其耐高温、结构简单、防松性好、使用方便。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，包括底座以及设置于底座上方的放置平台；
所述放置平台包括定位块和滑动块，所述定位块和滑动块的顶部均设置有凹槽，样件放置于定位块和滑动块顶部的凹槽内；
所述滑动块与主轴螺纹连接，所述滑动块的下方滑动设置有导轨，通过转动主轴带动滑动块沿导轨移动，以使样件受拉力，即，使定位块和滑动块顶部凹槽内的样件受拉力。
进一步的，所述定位块靠近滑动块的一侧设置有盲孔，所述滑动块设置有与所述盲孔同轴的通孔，所述主轴的一端穿过滑动块的通孔顶在定位块的盲孔内。
进一步的，所述滑动块的下方滑动设置有导轨的具体布置方式为：所述滑动块的下方固定连接有滑块座，所述滑块座与固定于所述底座上的导轨滑动连接。
进一步的，所述底座上设置有与滑块座位置对应的长凹槽，转动把手，使滑块座随着滑动块移动到设定位置，通过螺栓螺母将滑块座与底座的长凹槽固定。
优选的，所述主轴的另一端设置有把手。
进一步的，所述底座的两侧刻有标尺，用于观测滑动块在应力时效过程中是否发生位移。
进一步的，所述定位块和滑动块顶部的凹槽与样件接触的位置均放置有隔热垫片，所述定位块和滑动块顶部的凹槽内均设置有用于固定样件的上垫片。
优选的，所述样件的形状为骨头形，所述样件上设置有应变片，所述应变片与电脑连接，应变片采集样件受到的拉力，并发送给电脑显示和存储。
优选的，所述凹槽的拐角处均设置有倒圆角。
优选的，所述定量研究铝合金宽板应力时效的夹具施加在样件上的力的范围为0-8×104N，所述滑动块的移动行程为0-40mm。
本发明的有益效果：
1)本发明适用于宽板的应力时效试验；
2)本发明结构简单、防松性好、操作简单，解决了现有技术中对样件施加拉力后夹具会发生螺纹松动的问题；
3)本发明的滑动块通过与主轴的螺纹连接、以及与底座导轨滑动连接，保证了样件在受拉伸作用时，受力方向的一致以及大小的均匀；
4)本发明对样件施加到设定拉力后使用螺栓螺母固定滑动块，保证了样件在时效时不会因为夹具变形而使应力发生变化；
5)本发明的把手设计成可拆卸形式，方便替换，同时还可以在施力后卸下以节省空间；
6)本发明在放置样件的凹槽上使用上垫片固定，保证了样件不会在应力时效过程中发生变形甚至脱落；
7)本发明用于研究铝合金应力时效规律，适用温度为0-200℃。
本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的定位块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的滑动块仰视方向的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的滑块座的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的导轨的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的样件的结构示意图。
说明书附图中的附图标记包括：
1、定位块；2、M3内六角螺钉；3、上垫片；4、滑动块；5、主轴；6、把手；7、底座；8、导轨；9、M6内六角螺钉；10、滑块座；11、螺母；12、螺栓；13、样件；14、应变片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图6所示，本发明提供了一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，包括底座7以及设置于底座7上方的放置平台；
放置平台包括定位块1和滑动块4，定位块1和滑动块4的顶部均设置有凹槽，样件13放置于定位块1和滑动块4顶部的凹槽内；
滑动块4与主轴5螺纹连接，滑动块4的下方滑动设置有导轨8，通过转动主轴5带动滑动块4沿导轨8移动，以使样件13受拉力，即，使定位块1和滑动块4顶部凹槽内的样件13受拉力。
如图1和图2所示，定位块1靠近滑动块4的一侧设置有盲孔，滑动块4设置有与盲孔同轴的通孔，主轴5的一端穿过滑动块4的通孔顶在定位块1的盲孔内，具体的，在安装样件13前，定位块1由螺栓12螺母11固定在底座7上，定位块1的中部设置没有螺纹的盲孔，方便对主轴5和滑动块4进行定位。
本实施例中，滑动块4的下方滑动设置有导轨8的具体布置方式为：滑动块4的下方固定连接有滑块座10，滑块座10与固定于底座7上的导轨8滑动连接，本实施例中，滑动块4与底座7中间有滑块座10和导轨8，滑动块4与滑块座10之间、以及导轨8与底座7之间均用隐藏式M6内六角螺钉9连接，具体的，滑动块4的底部对称连接有两个滑块座10，滑动块4的底部两侧均设置有螺纹孔，每个滑块座10的凸台部位均有两个带有凹槽的螺纹孔，两个滑块座10对称安置在滑动块4底部两边，用隐藏式M6内六角螺钉9与滑动块4连接起来，连接后形成的部件再安装到导轨8上，然后便可放置样件13；在放置样件13之前，导轨8先固定在底座7上，导轨8的截面为凸形结构，带凸台的一侧朝下放置，滑动块4通过螺纹配合沿导轨8往定位块1反方向移动，至样件13发生拉伸变形后利用螺栓12螺母11将滑动块4固定，使样件13所受应力达到设定值时使用螺栓12螺母11将滑动块4固定。
本发明中，底座7上设置有与滑块座10位置对应的长凹槽，转动把手6，使滑块座10随着滑动块4移动到设定位置，通过螺栓12螺母11将滑块座10与底座7的长凹槽固定。
本发明中，主轴5的另一端设置有把手6，本实施例中，主轴5使用耐热钢材料，主轴5的另一端设置通孔，主轴5通孔用于与把手6可拆卸连接，转动把手6，滑动块4通过螺纹配合沿导轨8移动。
本发明中，底座7的两侧刻有标尺，用于观测滑动块4在应力时效过程中是否发生位移。
作为优选实施例，定位块1和滑动块4顶部的凹槽与样件13接触的位置均放置有隔热垫片，定位块1和滑动块4顶部的凹槽内均设置有用于固定样件13的上垫片3，具体的，样件13放在定位块1和滑动块4顶部的凹槽里，再将上垫片3放在样件13上用M3内六角螺钉2固定，上垫片3能够防止样件13在受应力或高温时发生变形或翘起而导致受力不均匀，隔热垫片能够保证样件13与夹具受热均匀，固定好样件13之后，转动主轴5的把手6，使滑动块4沿导轨8往定位块1的反方向移动，使样件13受拉伸力，当达到设定拉伸力之后，用螺栓12和螺母11将滑动块4固定在底座7上，卸下把手6。
作为优选实施例，样件13的形状为骨头形，样件13上设置有应变片14，应变片14与电脑连接，应变片14采集样件13受到的拉力，并发送给电脑显示和存储，当电脑显示样件13受到的拉力达到设定值时，停止转动把手6，本实施例中，样件13形状为“狗骨头”的板材拉伸件，样件13厚度为2-5mm，宽度为40mm-60mm，固定方式为将样件13两端突出的肩头挂在夹具定位块1和滑动块4的凹槽内。
作为优选实施例，凹槽的拐角处均设置有倒圆角，本实施例中，凹槽的侧面开口处(即定位块1和滑动块4相对侧面的开口)加厚设置，凹槽的侧面开口处加厚2mm，提升夹具工作状态下的抗挤压和抗剪切强度。
作为优选实施例，定量研究铝合金宽板应力时效的夹具施加在样件13上的力的范围为0-8×104N，滑动块4的移动行程为0-40mm。
本发明中，定量研究铝合金宽板应力时效的夹具的各个部件(除隔热垫片和上垫片3)的材料均选用H13，H13的淬火硬度范围在45-60HRC，H13是热作模具钢，在炉子里加热后仍具有较高的强度，从而保证了样件13在整个应力时效过程中的受力都是一致的。
本发明一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具的应力时效过程为：
取一个样件13放置在夹具上，样件13与夹具接触的部分均放置隔热垫片；
用上垫片3将样件13固定好后，在样件13上贴应变片14，应变片14与电脑连接；
转动把手6，在电脑上实时读取应变片14采集的样件13应变数据，并计算应力；
当样件13达到预变形量(即施加在样件13的应力达到设定值)时，停止转动把手6，同时使用螺栓12和螺母11将滑动块4固定在底座7上，并记录滑动块4在底座7上刻度的位置；
最后用丙酮洗掉应变片14上的502胶水，将应变片14拆除；
将预变形后的样件13及整套夹具一同放进炉子里加热，到设定时间后随炉冷却、取出，记录滑动块4在底座7上刻度的位置，用于判断滑动块4在应力时效过程中是否发生了位移；然后卸下样品，进行室温单向拉伸试验。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，包括底座以及设置于底座上方的放置平台；
所述放置平台包括定位块和滑动块，所述定位块和滑动块的顶部均设置有凹槽，样件放置于定位块和滑动块顶部的凹槽内；
所述滑动块与主轴螺纹连接，所述滑动块的下方滑动设置有导轨，通过转动主轴带动滑动块沿导轨移动，以使样件受拉力。
2.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述定位块靠近滑动块的一侧设置有盲孔，所述滑动块设置有与所述盲孔同轴的通孔，所述主轴的一端穿过滑动块的通孔顶在定位块的盲孔内。
3.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述滑动块的下方滑动设置有导轨的具体布置方式为：所述滑动块的下方固定连接有滑块座，所述滑块座与固定于所述底座上的导轨滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述底座上设置有与滑块座位置对应的长凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述主轴的另一端设置有把手。
6.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述底座的两侧刻有标尺。
7.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述定位块和滑动块顶部的凹槽与样件接触的位置均放置有隔热垫片，所述定位块和滑动块顶部的凹槽内均设置有用于固定样件的上垫片。
8.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述样件的形状为骨头形，所述样件上设置有应变片，所述应变片与电脑连接，应变片采集样件受到的拉力，并发送给电脑显示和存储。
9.根据权利要求1所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述凹槽的拐角处均设置有倒圆角。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种定量研究铝合金宽板应力时效的夹具，其特征在于，所述定量研究铝合金宽板应力时效的夹具施加在样件上的力的范围为0-8×104N，所述滑动块的移动行程为0-40mm。
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