CN216991430U - 一种薄壁试样加工用垫块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种薄壁试样加工用垫块，涉及薄壁试样测试相关技术领域；包括块状结构的磁性垫块本体，所述垫块本体一侧表面开设有内凹的工字型试样凹槽，所述试样凹槽内用于放置待加工的薄壁试样，所述试样凹槽端部的直角位置处开设有圆形结构的退刀槽；所述垫块本体与所述试样凹槽相对的侧面上开设有用于适配自动磨样机的连接凹槽。本实用新型提供的薄壁试样加工用垫块，能够将待加工薄壁试样固定，从而方便加工，避免了因试样固定不牢而产生的加工缺陷。

Description

一种薄壁试样加工用垫块

技术领域

本实用新型涉及薄壁试样测试相关技术领域，特别是涉及一种薄壁试样加工用垫块。

背景技术

航空发动机是高速高温旋转的机械部件。“宽涵道比可调、宽增压比调节率、高涡轮前温度”是未来新一代航空发动机的典型技术特征。

为满足当前2100-2200K涡轮前温度设计需求，高压涡轮叶片采用“超气冷”结构，通过降低叶片厚度并设计双层壁结构、复杂内腔通道并增加气膜冷却以达到显著提高了冷却效率的目的。未来新一代航空发动机涡轮前温度将高达2400K，高压涡轮叶片将采用最先进的双层壁超气冷结构，单晶铸造薄壁成为先进叶片的关键特征结构，因此亟需深入探究其凝固行为、使役性能和近工况损伤等基础科学问题。

目前对于铸造薄壁的使役性能，国内外已经开展相关薄壁效应的研究，发现单晶合金力学性能具有随壁厚减小而降低的趋势。然而研究成果尚不足以充分反映铸造薄壁高温力学特征，导致目前对单晶高温合金薄壁服役行为与微观机制的认识仍不够深入，尚未建立“壁厚-性能”的数学物理模型，无法确定给定条件下的临界壁厚。

由于薄壁构件在进行高温力学实验时，在同等应力水平下所需施加的应力较小，因此与标准蠕变试样相比薄壁试样的表面状态、残余应力、力学试验机对中度将对试样力学数据产生更为显著的影响，加工过程中导致的表面缺陷、加工应力等问题导致的薄壁试样高温力学性能数据波动性大，可重复性差，从而影响实验结果。因此薄壁试样实验前需要进行打磨加工，然而现有打磨加工过程中，对于薄壁试样的固定和限位困难，进而影响打磨效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种薄壁试样加工用垫块，以解决上述现有技术存在的问题，能够将待加工薄壁试样固定，从而方便加工，避免了因试样固定不牢而产生的加工缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种薄壁试样加工用垫块，包括块状结构的磁性垫块本体，所述垫块本体一侧表面开设有内凹的工字型试样凹槽，所述试样凹槽内用于放置待加工的薄壁试样，所述试样凹槽端部的直角位置处开设有圆形结构的退刀槽；所述垫块本体与所述试样凹槽相对的侧面上开设有用于适配自动磨样机的连接凹槽。

可选的，所述试样凹槽包括标距段凹槽和夹持段凹槽，两个所述夹持段凹槽对称设置于所述标距段凹槽两端，且所述夹持段凹槽与所述标距段凹槽之间通过平滑的圆弧结构连接；所述退刀槽开设于所述夹持段凹槽的四个角位置处。

可选的，所述试样凹槽的深度为0.3mm。

可选的，所述退刀槽的深度为0.5mm，所述退刀槽的半径为0.5mm。

可选的，所述垫块本体长46mm，宽16mm。

可选的，所述薄壁试样包括夹持段和标距段，两个所述夹持段对称设置于所述标距段两端，且所述夹持段与所述标距段之间通过平滑的圆弧段连接。

可选的，所述标距段长度为25mm，宽度为3mm；所述夹持段宽度为12mm，所述夹持段自靠近所述标距段的一端至远离所述标距段的一端的尺寸为6mm；所述圆弧段的圆弧半径为1.5mm。薄壁试样制备方法为，首先在棒材或块材上利用电火花法加工出薄壁预制块体样，随后将侧面铣光，在不引入较大加工应力的同时确保圆弧与标距段光滑无划痕，避免因线切割或手工磨制圆弧导致的表面缺陷影响试样高温性能；随后利用线切割将上一步加工完成试样切成最薄1mm小试样，防止线切割时的加工应力导致小截面试样发生翘曲。此步加工完成后的试样需要进行进一步的加工使试样表面达到光滑无划痕的状态。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型通过将薄壁试样固定放置于垫块本体内，规范了薄壁试样加工流程，避免加工过程中导致的表面缺陷、加工应力等问题导致的薄壁试样高温力学性能数据波动性大，可重复性差等问题，避免了薄壁试样数据不准确和资源、能源浪费问题，极大提高了实验的成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型薄壁试样加工用垫块结构示意图；

图2为本实用新型薄壁试样加工用垫块远离薄壁试样一侧的结构示意图；

图3为本实用新型薄壁试样结构示意图；

附图标记说明：1、垫块本体；2、试样凹槽；201、标距段凹槽；202、夹持段凹槽；3、薄壁试样；301、夹持段；302、标距段；303圆弧段；4、退刀槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种薄壁试样加工用垫块，以解决上述现有技术存在的问题，能够将待加工薄壁试样固定，从而方便加工，避免了因试样固定不牢而产生的加工缺陷。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种薄壁试样加工用垫块，如图1和图2所示，包括块状结构长46mm，宽16mm的垫块本体1，垫块本体1采用磁性不锈钢材质制成，旨在服务薄壁试样高温力学性能测试，提高数据准确性、便于获取大量可靠数据建立材料数据库，为将来双层壁超气冷叶片设计提供数据基础。垫块本体1一侧表面开设有内凹的工字型试样凹槽2，试样凹槽2的深度为0.3mm，其内用于放置待加工的薄壁试样3，试样凹槽2端部的直角位置处开设有圆形结构的退刀槽4，退刀槽4的深度为0.5mm，退刀槽4的半径为0.5mm；垫块本体1与试样凹槽2相对的侧面上开设有用于适配自动磨样机的连接凹槽。

具体的，试样凹槽2包括标距段凹槽201和夹持段凹槽202，两个夹持段凹槽202对称设置于标距段凹槽201两端，且夹持段凹槽202与标距段凹槽201之间通过平滑的圆弧结构连接；退刀槽4开设于夹持段凹槽202的四个角位置处。一方面为加工提高极大的便利，另一方面方便打磨完成后将试样取出，且可通过此种方法在带来极小应力的同时加工出最薄0.3mm的试样。利用此种方法既可以方便加工，可利用铣刀进行加工而不用昂贵的紫铜电火花法进行加工；又可在加工完毕后方便将试样取出。背面有适配自动磨样机的凹槽，若无自动磨样机或配套夹头亦可采用手持磨抛法进行加工。

如图3所示，薄壁试样3包括夹持段301和标距段302，两个夹持段301对称设置于标距段302两端，且夹持段301与标距段302之间通过平滑的圆弧段303连接。标距段302长度为25mm，宽度为3mm；夹持段301宽度为12mm，夹持段301自靠近标距段302的一端至远离标距段302的一端的尺寸为6mm；圆弧段303的圆弧半径为1.5mm；薄壁试样3厚度可设计为0.3-2mm，覆盖薄壁效应研究所涉及全部厚度。

本实用新型使用时，首先制作薄壁试样3，在所测材料的棒材或块材上利用电火花法加工出薄壁预制块体样，随后将侧面铣光，在不引入较大加工应力的同时确保圆弧与标距段光滑无划痕；随后利用线切割将上一步加工完成试样根据实验需求切成最薄1mm小试样。

之后加工打磨试样垫块本体1，取磁性不锈钢块材于表面铣出0.3mm深工字试样凹槽2，并于试样凹槽2的夹持段凹槽202四角出加工出深0.5mm退刀槽4，背面加工出适配自动磨样机的连接凹槽，随后将薄壁试样置于垫块本体中，与自动打磨机相配合，在一定压力、转速下分别于60#、200#、600#、800#、1000#、2000#、3000#、抛光布上打磨一定的时间，将薄壁试样打磨至所需尺寸。若无自动磨样机或配套夹头亦可采用手持磨抛法进行加工。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种薄壁试样加工用垫块，其特征在于：包括块状结构的磁性垫块本体，所述垫块本体一侧表面开设有内凹的工字型试样凹槽，所述试样凹槽内用于放置待加工的薄壁试样，所述试样凹槽端部的直角位置处开设有圆形结构的退刀槽；所述垫块本体与所述试样凹槽相对的侧面上开设有用于适配自动磨样机的连接凹槽。

2.根据权利要求1所述的薄壁试样加工用垫块，其特征在于：所述试样凹槽包括标距段凹槽和夹持段凹槽，两个所述夹持段凹槽对称设置于所述标距段凹槽两端，且所述夹持段凹槽与所述标距段凹槽之间通过平滑的圆弧结构连接；所述退刀槽开设于所述夹持段凹槽的四个角位置处。

3.根据权利要求1所述的薄壁试样加工用垫块，其特征在于：所述试样凹槽的深度为0.3mm。

4.根据权利要求1所述的薄壁试样加工用垫块，其特征在于：所述退刀槽的深度为0.5mm，所述退刀槽的半径为0.5mm。

5.根据权利要求1所述的薄壁试样加工用垫块，其特征在于：所述垫块本体长46mm，宽16mm。

6.根据权利要求1所述的薄壁试样加工用垫块，其特征在于：所述薄壁试样包括夹持段和标距段，两个所述夹持段对称设置于所述标距段两端，且所述夹持段与所述标距段之间通过平滑的圆弧段连接。

7.根据权利要求6所述的薄壁试样加工用垫块，其特征在于：所述标距段长度为25mm，宽度为3mm；所述夹持段宽度为12mm，所述夹持段自靠近所述标距段的一端至远离所述标距段的一端的尺寸为6mm；所述圆弧段的圆弧半径为1.5mm。

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