CN211553588U - 圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具，包括夹具主体、导电装置和多个锁紧装置，夹具主体包括两个夹持部件，每个夹持部件均设置有内凹槽，两个夹持部件的内凹槽合围形成用于容置圆棒状试样的夹紧通孔；导电装置包括分别与两个夹持部件相连接的两个导电块；使用时，夹具夹紧设置在试样的中间部分用以对试样起保护作用；采用本实用新型可准确测试初始加载应力高于材料本身屈服强度的压缩蠕变时效/应力松弛时效实验；同时，能够在高温下进行压缩实验并且保证蠕变时效/应力松弛时效实验数据可靠性，时效结束试样不弯曲。本实用新型的通用夹具结构简单、使用方便，适用范围广。

Description

圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具

技术领域

本实用新型涉及辅助实验器具技术领域，特别地，涉及一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具。

背景技术

随着先进航空飞行器对高强、轻质、长寿命和耐高温等结构的需求越来越高。常用的复杂构件成形方式主要有：压弯成形、喷丸成形、蠕变时效成形、激光钣金成形、旋压和冲压等。时效应力松弛是成形时效铝合金大型机翼整体壁板的一种理想方法，壁板成形后的残余应力小、成形过程中需要的夹具少、成形工艺可重复性好、抗疲劳性能提高明显。时效应力松弛成形是利用材料因蠕变引起的应力松弛特性，使待成形零件的弹性预应变在一定的温度下，经过一定时间部分地转化为塑性应变，从而实现零件成形的一种工艺方法。由于实际的成形过程更接近为由零件的弹性预应变转化为塑性应变的应力松弛过程，故称之为时效应力松弛成形。由于时效应力松弛成形所得到的零件残余应力小、成形过程中不需要过多的夹具、工艺可重复性好、能够提高可时效铝合金的抗疲劳性能等优点，因此，在航空制造领域，时效应力松弛成形成为研究解决大尺寸、不便于使用常规成形模具、内部结构复杂的大型构件成形制造难题的一个重要方向。

蠕变是固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。应力松弛是在维持恒定变形的材料中，应力会随时间的增长而减小，这种现象为应力松弛，它可理解为一种广义的蠕变。目前，对于单轴拉伸的应力松弛时效实验夹具的研究已有很多，但是对于铝合金棒状样的压缩应力松弛实验夹具目前只局限于初始加载应力在弹性阶段，当应力超过弹性阶段的初始应力导致材料发生失稳弯曲。压缩应力松弛不同于拉伸，圆柱形的铝合金棒状样在蠕变机上(高温下)进行16h以上的压缩应力松弛时效实验，材料往往由于温度高使得初始时效阶段材料软化，当加载的力超过其本身的屈服强度，圆柱形的铝合金棒状样会产生弯曲失稳造成应力松弛实验数据失真，无法测试在高于屈服强度下的高温应力松弛时效实验的正确松弛曲线。鉴于上述问题，本领域中已有技术人员对板材的压缩性能测试装置进行研究，例如，实用新型专利CN201611135746.9公开了一种用于边缘/ 中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，其由含边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板、PA6尼龙夹层、蝶形螺母与螺栓和开口加强附件等组成。其连接关系为：PA6尼龙夹层置于层合板上、下表面，狗骨型夹板置于上、下尼龙夹层表面，8对蝶形螺母与螺栓紧固狗骨型夹板，夹持尼龙夹层和层合板，开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板开口，并通过蝶形螺栓与螺纹孔固定在金属夹板上。该防失稳通用夹具边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试，并不适用于圆柱形的铝合金棒状样的压弯应力松弛时效实验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具，包括夹具主体、导电装置和多个锁紧装置，所述夹具主体包括两个夹持部件，每个所述夹持部件均设置有内凹槽，两个所述夹持部件通过所述锁紧装置固定连接，两个所述夹持部件的内凹槽合围形成用于容置圆棒状试样的夹紧通孔，每个所述夹持部件均在其一端设有安装凹槽，且所述安装凹槽的凹进方向与所述内凹槽的凹进方向不同；所述导电装置包括两个导电块，两个所述导电块分别设置在两个所述安装凹槽内；所述夹紧通孔用于在圆棒状试样进行压缩蠕变时效和/或应力松弛时效实验时插设所述圆棒状试样，所述圆棒状试样长度方向上的中间部分用于在周向方向被所述夹持部件夹紧；两个所述导电块分别位于所述圆棒状试样的径向两侧。

优选的，每个所述夹持部件的内凹槽中均设有一个或沿所述夹紧通孔周向间隔布置的多个槽口，所述槽口的长度方向均沿所述夹紧通孔轴向方向设置，且所述槽口的长度与所述夹紧通孔的轴向长度一致。

优选的，所述通用夹具还包括设置在所述内凹槽中用于匹配不同直径圆棒状试样的调整垫片，所述调整垫片用于与所述内凹槽相接触的一侧设置有与所述槽口相适配的凸块。

优选的，每个所述夹持部件的两端各设有一个第一通孔，且位于所述夹持部件设有安装凹槽一端的第一通孔贯穿所述安装凹槽设置；所述导电块上设有与贯穿所述安装凹槽的第一通孔相适配的第二通孔，两个所述导电块均通过所述锁紧装置设置在相应的安装凹槽内。

优选的，所述锁紧装置包括锁紧螺栓和锁紧螺母，所述锁紧螺栓贯穿所述第一通孔和第二通孔以将两所述夹持部件固定连接，并将两个导电块分别与两个夹持部件相连接。

优选的，所述锁紧螺栓的头部与所述夹持部件之间以及所述锁紧螺母与所述夹持部件之间均设有弹簧垫圈。

优选的，所述内凹槽径向截面的直径小于或等于所述圆棒状试样的直径。

优选的，所述夹紧通孔轴向上的横截面的直径小于所述圆棒状试样的直径0～2mm。

优选的，两个夹持部件贴合形成夹具主体的贴合面均为平面，且所述内凹槽的凹进方向为沿所述贴合面向远离贴合面的方向凹进，而所述安装凹槽在夹持部件上的凹进方向与所述内凹槽的凹进方向垂直。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

(1)、本实用新型的一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具，包括夹具主体、导电装置和多个锁紧装置，夹具主体包括两个夹持部件，导电装置包括两个导电块；该夹具夹紧用于在圆棒状试样进行压缩蠕变时效和/或应力松弛时效实验时对圆棒状试样进行保护。利用本实用新型夹具可准确测试初始加载应力高于材料本身屈服强度的压缩蠕变时效/应力松弛时效实验；同时，能够在高温下进行压缩实验并且保证蠕变时效/ 应力松弛时效实验数据可靠性，时效结束试样不弯曲。本实用新型的通用夹具结构简单、使用方便。

(2)、本实用新型通过在夹持部件的内凹槽中设置槽口，使得应力分布均匀；并通过在槽口内嵌套安装调整垫片使让夹具能够适应多种不同直径的圆柱棒状样，有效节约模具加工量、降低成本。

(3)、本实用新型通过在夹具中增设导电装置，是在利用该夹具进行蠕变时效和应力松弛实验的同时还可以进行电脉冲实验，实现单夹具多功能应用。目前对于电脉冲对蠕变应力松弛时效过程的研究仅仅局限于拉伸板状样的研究，对于压缩的圆棒状试样尚未有研究。因此，此实用新型通用夹具的通电功能可以很好的拓宽应用范围。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型中优选实施例通用夹具的结构示意图；

图2是本实用新型中夹持部件的结构示意图；

图3是本实用新型中导电块的结构示意图；

图4是本实用新型中调整垫片的结构示意图；

图5是本实用新型的通用夹具与试样配合使用状态的结构示意图；

其中，1、夹持部件，1.1、内凹槽，1.2、安装凹槽，1.3、槽口，1.4、第一通孔，1a、夹紧通孔，2、导电块，2.1、第二通孔，3、调整垫片，3.1、凸块，4、锁紧螺栓，5、锁紧螺母，6、弹簧垫圈，7、圆棒状试样。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图5，一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具，其包括夹具主体、导电装置和多个锁紧装置，夹具主体包括两个夹持部件1，每个夹持部件均设置有内凹槽1.1，两个夹持部件通过锁紧装置固定连接，两个夹持部件的内凹槽1.1合围形成用于容置圆棒状试样7的夹紧通孔1a，每个夹持部件均在其一端设有安装凹槽1.2，该安装凹槽的凹进方向与内凹槽1.1的凹进方向不同；夹紧通孔1a用于在圆棒状试样7进行压缩蠕变时效和/或应力松弛时效实验时插设圆棒状试样，圆棒状试样7长度方向上的中间部分用于在周向方向被夹持部件夹紧。实验过程中，该通用夹具夹紧设置在圆棒状试样的中间部分用以对圆棒状试样起保护作用，以免试样发生弯曲失稳造成应力松弛实验数据失真，准确测试初始加载应力高于材料本身屈服强度的压缩蠕变时效/应力松弛时效。如果不使用本实施例的夹具，圆棒状试样一分钟左右就被压弯；在使用本实施例的夹具后，高温下实验数十小时，圆棒状试样都不会弯曲。

在一种具体的实施方式中，每个夹持部件的内凹槽1.1中均设有一个或沿夹紧通孔1a 周向间隔布置的多个槽口1.3，槽口的长度方向均沿夹紧通孔1a轴向方向设置，且槽口的长度与夹紧通1a的轴向长度一致。优选的，在内凹槽1.1中设置用于匹配不同直径圆棒状试样7的调整垫片3，调整垫片用于与内凹槽相接触的一侧设置有与槽口1.3相适配的凸块3.1。该结构设置通过在夹持部件的内凹槽中设置一个或多个槽口，使得应力分布均匀。优选的，夹紧通孔1a轴向上的横截面的直径小于圆棒状试样7的直径0～2mm。在槽口内嵌套安装调整垫片让该夹具能够适应不同直径的圆棒状试样，例如圆棒状试样的直径为 8～10mm，而内凹槽的直径为8mm时，可以通过在内凹槽内设置调整垫片，使该夹具适用于该试样，也即可是该夹具能够适用于多种不同直径的试样。若圆棒状试样的直径比内凹槽的直径大太多，则该夹具就不能通用了。本实施例中，如圆棒状试样的直径为10mm，而内凹槽的直径为8mm时，此时该夹具在周向上对圆棒状试样不是均匀的抱箍，但是两块夹持部件在周向上对试样也有四点压合抱箍，也是可行的。

在一种具体的实施方式中，导电装置包括两个导电块2，该两个导电块分别设置在两个安装凹槽内；优选两个导电块2分别位于试样的径向两侧。具体地，每个夹持部件的两端各设有一个第一通孔1.4，且位于夹持部件设有安装凹槽1.2一端的第一通孔1.4贯穿安装凹槽设置；导电块上设有与贯穿安装凹槽的第一通孔相适配的第二通孔2.1，两个导电块均通过锁紧装置设置在相应的安装凹槽。本实施例的通用夹具通过设置导电装置，可以在蠕变时效和应力松弛实验中给实验进行电脉冲实验，实现单夹具多功能应用。

在一种具体的实施方式中，锁紧装置包括锁紧螺栓4和锁紧螺母5，锁紧螺栓贯穿第一通孔和第二通孔以将两夹持部件固定连接，并将两个导电块2分别与两个夹持部件1相连接。锁紧螺栓4的头部与夹持部件之间以及锁紧螺母5与夹持部件之间均设有弹簧垫圈6。

在一种具体的实施方式中，两个夹持部件1贴合形成夹具主体的贴合面均为平面，且内凹槽1.1的凹进方向为沿贴合面向远离贴合面的方向凹进，而安装凹槽1.2在夹持部件1 上的凹进方向与内凹槽1.1的凹进方向垂直。

本实施例的通用夹具主要是针对圆棒状试样蠕变时效和应力松弛时效实验，但不限于制作压缩棒状样的材料。只要夹具材料强度大于试样的屈服强度的2倍即可进行高温高应力下的压缩实验。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆棒状试样压缩蠕变时效和应力松弛时效实验的通用夹具，其特征在于，包括夹具主体、导电装置和多个锁紧装置，所述夹具主体包括两个夹持部件(1)，每个所述夹持部件均设置有内凹槽(1.1)，两个所述夹持部件通过所述锁紧装置固定连接，两个所述夹持部件的内凹槽(1.1)合围形成用于容置圆棒状试样(7)的夹紧通孔(1a)，每个所述夹持部件均在其一端设有安装凹槽(1.2)，且所述安装凹槽的凹进方向与所述内凹槽的凹进方向不同；所述导电装置包括两个导电块(2)，两个所述导电块分别设置在两个所述安装凹槽内；所述夹紧通孔(1a)用于在圆棒状试样(7)进行压缩蠕变时效和/或应力松弛时效实验时插设所述圆棒状试样，所述圆棒状试样(7)长度方向上的中间部分用于在周向方向被所述夹持部件夹紧；两个所述导电块(2)分别位于所述圆棒状试样的径向两侧。

2.根据权利要求1所述的通用夹具，其特征在于，每个所述夹持部件的内凹槽(1.1)中均设有一个或沿所述夹紧通孔(1a)周向间隔布置的多个槽口(1.3)，所述槽口的长度方向均沿所述夹紧通孔(1a)轴向方向设置，且所述槽口的长度与所述夹紧通孔(1a)的轴向长度一致。

3.根据权利要求2所述的通用夹具，其特征在于，所述通用夹具还包括设置在所述内凹槽(1.1)中用于匹配不同直径圆棒状试样(7)的调整垫片(3)，所述调整垫片用于与所述内凹槽相接触的一侧设置有与所述槽口(1.3)相适配的凸块(3.1)。

4.根据权利要求1所述的通用夹具，其特征在于，每个所述夹持部件的两端各设有一个第一通孔(1.4)，且位于所述夹持部件设有安装凹槽(1.2)一端的第一通孔(1.4)贯穿所述安装凹槽设置；所述导电块上设有与贯穿所述安装凹槽的第一通孔相适配的第二通孔(2.1)，两个所述导电块均通过所述锁紧装置设置在相应的安装凹槽(1.2)内。

5.根据权利要求4所述的通用夹具，其特征在于，所述锁紧装置包括锁紧螺栓(4)和锁紧螺母(5)，所述锁紧螺栓贯穿所述第一通孔和第二通孔以将两所述夹持部件固定连接，并将两个导电块(2)分别与两个夹持部件(1)相连接。

6.根据权利要求5所述的通用夹具，其特征在于，所述锁紧螺栓(4)的头部与所述夹持部件之间以及所述锁紧螺母(5)与所述夹持部件之间均设有弹簧垫圈(6)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的通用夹具，其特征在于，所述内凹槽径向截面的直径小于或等于所述圆棒状试样(7)的直径。

8.根据权利要求7所述的通用夹具，其特征在于，所述夹紧通孔(1a)轴向上的横截面的直径小于所述圆棒状试样(7)的直径0～2mm。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的通用夹具，其特征在于，两个夹持部件(1)贴合形成夹具主体的贴合面均为平面，且所述内凹槽(1.1)的凹进方向为沿所述贴合面向远离贴合面的方向凹进，而所述安装凹槽(1.2)在夹持部件(1)上的凹进方向与所述内凹槽(1.1)的凹进方向垂直。

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