CN2694256Y - 薄膜样品低温拉伸夹具 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜样品低温拉伸夹具，该夹具包括：力传感器(4)、联接杆(5)、上夹具底座(6)、法兰(7)、支撑杆(8)、夹口(10)、磁铁(11)、下夹具底座(12)。下夹具底座(12)通过支撑杆(8)与法兰(7)螺纹连接；联结杆(5)与传感器(4)螺纹连接，并穿过法兰(7)的中孔与上夹具底座(6)螺纹连接；下夹具底座(12)、上夹具底座(6)和夹口(10)为梯形结构，每个夹口(10)内置一块磁铁(11)，两对夹口对称布置在下夹具底座(12)和上夹具底座(6)的梯形槽中；法兰7与低温环境箱13用螺栓联结。该夹具具有：夹持方法可靠、结构简单小巧，为实验力学和薄膜测试技术的发展提供了试验条件。
Description
技术领域
本实用新型属于薄膜材料力学测试技术领域，特别是薄膜材料低温拉伸试验中所用夹具的设计。
背景技术
低温结构材料的研制和性能评价对于航天工业、制导武器和能源工业中的应用有着极重要的地位。这其中，主要作为电绝缘的薄膜材料的开发和利用受到越来越多的重视。
在一种薄膜材料投入使用之前，必须对其进行大量相关的性能测试。但由于薄膜厚度方向尺寸非常小(一般在毫米以下)，从而给实验测试带来很大难度。以单向拉伸为例，目前薄膜拉伸夹具主要包括气动夹具和机械夹具两类。前者主要限于室温下使用，目前还没有开发出适用于高、低温环境的气动夹具。后者主要是利用螺钉拧紧方法将样品两端分别夹持在一对夹具中间。
这种机械夹紧法在低温下使用时存在一定问题。首先，对于薄膜材料，由于其本身厚度很薄，用螺钉拧紧时其变形量非常有限，当样品夹紧放入低温环境箱后，随着温度的降低，夹持样品的左右夹具各自要发生收缩变形，由于薄膜样品厚度相对于夹具非常小，其预压变形量不足以抵消夹具的收缩变形量，预压力消失，样品松动脱离夹具，最终导致试验的失败。其次，这类传统夹具最初是为具有相当厚度的样品设计的，一般较为笨重，在测量三维块状样品时，夹具重量相对于破坏载荷很小，可以忽略不计。但对于薄膜样品，夹具自身重量可能会对试验结果造成较大影响，因此，夹具小巧化也是薄膜低温拉伸试验的一个关键。传统的机械夹具在低温下使用主要问题是随着温度的降低，左右夹具分别向两边收缩，造成无法有效夹持样品。
综上所述，薄膜低温拉伸夹具的设计关键是要解决有效夹持和结构尺寸小型化两个问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题：提供一种能有效夹持和结构尺寸小型化的测量薄膜低温拉伸性能的夹具。
本实用新型的技术方案：
一种薄膜样品低温拉伸夹具，该夹具下夹具底座通过支撑杆与法兰螺纹连接。联结杆与传感器螺纹连接，联结杆穿过法兰的中孔与上夹具底座螺纹连接。下夹具底座、上夹具底座和夹口为梯形结构，每个夹口内置一块磁铁，两对夹口对称布置在下夹具底座和上夹具底座的梯形槽中。法兰与低温环境箱用螺栓联结。
本实用型的有益效果：
利用试验方法准确测定材料的拉伸性能是了解材料力学特性的基础，也是结构材料使用的前提。随着薄膜材料在低温工程中得到越来越广泛地应用，准确测定其低温拉伸力学性能变得越来越重要，而适合低温用的薄膜拉伸夹具的设计是非常关键的环节。本实用新型提供的夹具，其夹持方法可靠、结构简单小巧，为实验力学和薄膜测试技术的发展提供了试验条件。
附图说明
图1薄膜低温拉伸夹具结构示意图
图中：试验机底座1、试验机丝杠2、试验机移动横梁3、力传感器4、联接杆5、上夹具底座6、法兰7、支撑杆8、薄膜样品9、夹口10(上下共四件)、磁铁11(上下共四块)、下夹具底座12、低温环境箱13
具体实施方式
以附图为实施方式对本实用新型作进一步说明：
图1给出了薄膜低温拉伸夹具示意图，利用磁铁吸力的“软联接”方式代替了传统的螺钉拧紧的“硬联接”方式。
薄膜低温拉伸夹具包括：力传感器4、联接杆5、上夹具底座6、法兰7、支撑杆8、夹口10、磁铁11、下夹具底座12。
支撑杆8两端加工螺纹，一端和下夹具底座12拧紧，另一端和法兰7拧紧，试验时将下夹具底座12承受的载荷通过支撑杆8传递给低温容器法兰7。
联结杆5与传感器(4)螺纹连接，联结杆5穿过法兰(7)的中孔与上夹具底座(6)和试验机移动横梁3螺纹连接；法兰7与低温环境箱13用螺栓连接。
夹口10上下共四件，均梯型结构，尺寸一样，各内置稀土磁铁11一块，对称放置在上夹具底座6和下夹具底座12中的梯形中，利用磁铁间的吸力将薄膜样品9夹紧在中间。
由于夹口10外侧面是斜面，样品安装后放入上、下夹具底座6和12中不会脱落，而且在拉伸过程中越拉越紧，直至样品断裂。
磁铁11选用耐低温的稀土材料，夹口10选用黄铜材料，上、下夹具底座6和12选用不锈钢材料。
下夹具底座12所承受的载荷通过反向支撑杆8传递到低温容器的法兰7上，保证低温容器13下底面不受力且不开孔。
法兰7和低温环境箱13都是通用低温设备，中间有密封圈，用螺钉拧紧。控温选用成熟的液体或气体控温方法。
具体试验过程如下：
采用通用的材料试验机进行加载试验，图1给出了试验机底座1、试验机丝杠2和试验机移动横梁3。
在室温下将薄膜样品9利用两个夹口10中磁铁11间的吸力，夹紧在夹口10中间，然后放入上、下夹具底座6和12的梯形槽中。由于夹口和夹具底座接触面是斜面，夹具不会从夹具底座中脱落出来，而且随着拉伸变形，夹具越夹越紧，直至样品断裂。
样品9被夹紧后，将低温环境箱13放在试验机底座1上，连接联接杆5穿过法兰7与试验机的移动横梁3连接，用螺栓联结低温环境箱法兰7与低温环境箱13。
低温环境箱安装好后，开始控温。当温度降到预定的温度(利用这套装置，最低测试温度可达到-196℃)，对材料试验设定加载速率，开始试验，力传感器进行载荷记录，直至样品拉断，试验结束。
试验过程中下夹具底座12所承受的载荷通过反向支撑杆8传递到低温容器的法兰7上，保证低温容器13下底面不受力且不开孔。改变了传统试验机环境箱底面开孔的设计，这样漏热小且温度场均匀。实验时试验机横梁3上移，样品9受拉，载荷通过上夹具底座6传递给联接杆5，最终被力传感器4记录。
Claims (1)
1.一种薄膜样品低温拉伸夹具，该夹具包括：力传感器、联接杆、上夹具底座、下夹具底座、夹口，其特征在于：下夹具底座(12)通过支撑杆(8)与法兰(7)螺纹连接；联结杆(5)与传感器(4)螺纹连接，联结杆5穿过法兰(7)的中孔与上夹具底座(6)螺纹连接；下夹具底座(12)、上夹具底座(6)和夹口(10)为梯形结构，每个夹口(10)内置一块磁铁(11)，两对夹口对称布置在下夹具底座(12)和上夹具底座(6)的为梯形槽中。
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