一种棒材蠕变引伸计

摘要

本发明公开了一种机械式蠕变引伸计，旨在提供一种新的引伸计，可以装夹不同直径及不同标距的棒材试样。其技术方案的要点是，在两个上引伸杆上各有5个引伸计标距调节螺孔，用于调节量程调节螺钉定位支架的位置调节引伸计的标距，可装夹标距为16mm～100mm的棒材试样；设计了不同尺寸的棒材试样装夹垫块，通过更换棒材试样装夹垫块，可装夹直径为φ4～φ10的棒材试样；该引伸计选用DZ22或DD3、DD6材料，可用于1200℃以下的所有温度的蠕变试验。该引伸计可在不同型号的试验设备上使用，通用性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属材料蠕变力学性能测试的变形测量装置，属于试验 仪器领域。

背景技术

金属材料蠕变试验是在恒定温度恒定载荷下进行的一种高温拉伸试验。引伸 计是金属材料蠕变力学性能试验测试中不可缺少的一部分。当前国内外用于金属 材料蠕变试验测试的引伸计，都是一种规格的棒材试样专用一种型号规格的引伸 计进行蠕变力学性能测试，常用的棒材蠕变引伸计型号规格为φ5×25，φ8×50， φ10×100。在一台试验设备需要配备几种不同型号规格的棒材蠕变引伸计，通 过更换相应型号规格的棒材蠕变引伸计才能进行不同规格棒材试样的蠕变力学 性能测试，不仅操作繁琐，而且一台试验设备配备多种型号的棒材蠕变引伸计， 测试成本较高。没有一种通用性好的棒材蠕变引伸计可以在同一台试验设备上同 时满足φ5×25，φ8×50，φ10×100等不同规格棒材试样的蠕变力学性能测试。 当前国内使用的棒材蠕变引伸计的使用温度一般都在1100℃以下，随着材料科 学的发展，已经满足不了金属高温材料测试温度在1100℃～1200℃的测试需求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述棒材蠕变引伸计的使用局限，设计提供了一种新 的棒材蠕变引伸计结构。该引伸计的设计考虑到实际试验测试中有不同直径和不 同标距长度规格的棒材试样，通过对引伸计架结构的设计，实现了一付引伸计的 多功能使用。通过设计不同规格的棒材试样装夹垫块，用更换棒材试样装夹垫块 的方法，在一付引伸计上实现了直径为φ4～φ10的棒材试样的蠕变试验测试； 通过调整引伸计标距长度的方法，在一付引伸计上实现了标距长度为16mm～ 100mm不同标距的棒材试样蠕变试验测试；为了满足1200℃超高温蠕变试验测试 需求，引伸计架的材料选用耐高温性和抗氧化性能更优的高温合金，选用定向高 温合金DZ22或单晶高温合金DD3、DD6，可用于1200℃以下的所有蠕变试验测试。 而且该引伸计可以在不同型号的试验设备上通用。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

该引伸计为机械式蠕变引伸计，采用接触式测量的方式，其结构设计特征在 于，该引伸计由上引伸计架，如图2所示、下引伸计架，如图3所示、变形测量 传感器、棒材试样装夹垫块及弹簧组成。上引伸计架由套环夹头、上引伸计杆、 量程调节螺钉、锁紧螺母、量程调节螺钉定位支架、销柱、球架、钢珠和螺钉组 成。在上引伸计架套环夹头中间有一个呈锥状的装夹套孔；在上引伸计架套环夹 头的外侧加工两个定位焊接上引伸杆的长方体豁口；两个形状尺寸相同的上引伸 杆的一端杆焊接于上引伸计架套环夹头外侧的两个长方体豁口中，两个上引伸杆 焊接于上引伸计架套环夹头且两上引伸杆相互平行；在两个上引伸杆的另一端， 依次以20mm为间隔加工5个带内螺纹的引伸计标距调节螺孔，选择其中两个相 对的螺孔用螺钉各安装一个量程调节螺钉定位支架，通过调节量程调节螺钉定位 支架在上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔的不同相对位置使引伸计的标距与 试样标距匹配，满足16mm～100mm标距试样的测试；在两个量程调节螺钉定位支 架上各安装一个量程调节螺钉，在每个量程调节螺钉上安装有一个锁紧螺母；在 两个量程调节螺钉定位支架上靠近上引伸杆的位置，各加工一个通孔，并在通孔 中各固定一个销柱，且两个销柱分别与靠近的上引伸杆垂直；在两个上引伸杆上 安装量程调节螺钉定位支架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中 各放置一个可滚动的钢珠。下引伸计架由套环夹头、下引伸计杆、变形测量传感 器夹持定位支架、变形测量传感器、球架、钢珠和螺钉组成。下引伸计架套环夹 头的外观形状与上引伸计架套环夹头相同，且下引伸计套环夹头中间呈锥状的装 夹套孔的形状尺寸与上引伸计架套环夹头相同，下引伸计架套环夹头外形尺寸比 上引伸计架小，两个下引伸杆的形状尺寸相同，两个下引伸杆与下引伸计架套环 夹头的定位焊接方式与上引伸计架相同；在两个下引伸杆另一端的外侧焊接两个 变形测量传感器夹持定位支架，在两个下引伸杆焊接变形测量传感器夹持定位支 架的背面各安装一个带锥状键槽的球架，在锥状键槽中各放置一个可滚动的钢 珠。设计了一个呈半圆台状的棒材试样装夹垫块，棒材试样装夹垫块外侧半圆面 为锥面，其锥度与套环夹头中间装夹套孔内侧锥面的锥度一致；在棒材试样装夹 垫块外侧正对半圆面的直径端面上垂直棒材试样装夹垫块直径的方向加工一个 半圆豁口，在半圆豁口中垂直棒材试样装夹垫块直径的方向再加工一个半圆凹 槽，一种尺寸规格的半圆豁口对应一种尺寸规格的半圆凹槽，一般半圆豁口的尺 寸为φ4～φ10，相对应的半圆凹槽的尺寸为φ8～φ16，半圆豁口直径尺寸与棒 材试样直径一致。装夹试样时，选择与棒材试样直径匹配的棒材试样装夹垫块， 分别用两块棒材试样装夹垫块夹于棒材试样上部凸耳和下部凸耳位置，半圆豁口 紧靠棒材试样表面，半圆豁口中的半圆凹槽夹于棒材试样的凸耳上，上引伸计架 和下引伸计架套环夹头上的装夹套孔分别夹于棒材试样上部凸耳和下部凸耳上 的两块棒材试样装夹垫块对接成的锥状圆台上，并保持紧密配合；通过更换棒材 试样装夹垫块，可装夹直径为φ4～φ10的棒材试样。

本发明具有操作简单，装夹快捷方便，可以进行1200℃以下各种金属材料 蠕变力学性能测试；引伸计标距可调节，可以测试标距为16mm～100mm的棒材试 样；可以测试直径为φ4～φ10的棒材试样；可在不同型号的蠕变试验机上使用， 通用性好。

附图说明

图1为棒材引伸计试样装夹结构图及局部剖视图

图2为上引伸计架结构图

图3为下引伸计架结构图

图4为棒材试样装夹垫块

图5为上引伸杆

图6为量程调节螺钉定位支架

图7为下引伸杆

图8为球架及钢珠

图9为棒材试样

图中：1上夹具，2棒材试样装夹垫块，3上引伸计架，4下引伸计架，5 下夹具，6弹簧，7变形测量传感器量程伸缩杆，8变形测量传感器，9棒材试样，10 上引伸杆，11量程调节螺钉，12锁紧螺母，13量程调节螺钉定位支架，14钢珠， 15球架，16销柱，17上引伸计架套环夹头，18上引伸计架套环夹头上的装夹 套孔，19下引伸杆，20下引伸计架套环夹头，21变形测量传感器夹持定位支 架，22螺孔，23下引伸计架套环夹头上的装夹套孔，24半圆凹槽，25半圆豁口，26 引伸计标距调节螺孔，27上引伸杆球架固定螺孔，28量程调节螺钉升降调节螺 孔，29量程调节螺钉定位支架固定螺孔，30销柱固定孔，31下引伸杆球架固定 孔，32锥状键槽，33上部凸耳，34下部凸耳

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参见附图1～9所示，该引伸计由上引伸计架3、下引伸计架4、变形测量 传感器8、棒材试样装夹垫块2及弹簧6组成。在试验前，首先将两个现状尺寸 相同的上引伸杆10定位焊接于上引伸计架套环夹头17外侧的两个长方体豁口 中，两个量程调节螺钉定位支架13用螺钉分别固定于两个上引伸杆外侧的引伸 计标距调节螺孔26，并且两个量程调节螺钉定位支架13的位置正相对；在两个 量程调节螺钉定位支架13上各安装一个倒置的量程调节螺钉11，并在每个量程 调节螺钉11上安装一个锁紧螺母12；在两个量程调节螺钉定位支架13上靠近 上引伸杆10的位置各加工一个通孔，并在通孔中各固定一个销柱16，且两个销 柱16分别与靠近的上引伸杆10垂直；在两个上引伸杆10上安装量程调节螺钉 定位支架13的背面各安装一个带锥状键槽32的球架15，并在锥状键槽32中各 放置一个可滚动的钢珠14，组成上引伸计架3。将两个形状尺寸相同的下引伸杆 19以同样的方式定位焊接于下引伸计架套环夹头20外侧的长方体豁口中，在两 个下引伸杆19另一端的外侧分别焊接一个变形测量传感器夹持定位支架21，两 个变形测量传感器夹持定位支架21的位置正相对，每个变形测量传感器夹持定 位支架21上的变形测量传感器夹持孔的中心线与所连接的下引伸杆19平行；在 两个下引伸杆19上安装变形测量传感器夹持定位支架21的背面各安装一个带锥 状键槽32的球架15，并在锥状键槽32中各放置一个可滚动的钢珠14，组成下 引伸计架4。在装夹试验时，首先在变形测量传感器夹持定位支架21上的螺孔 22上旋入螺钉，用螺钉将与试验机连接的两支变形测量传感器8夹持于变形测 量传感器夹持定位支架21上，变形测量传感器8的长度方向与下引伸杆19平行； 用销钉将棒材试样9的一端固定在下夹具5上，选择与棒材试样9直径匹配的棒 材试样装夹垫块2，棒材试样装夹垫块2的半圆豁口25紧靠棒材试样9表面， 半圆豁口25中的半圆凹槽24夹于棒材试样9的下部凸耳34上，两块棒材试样 装夹垫块2夹于棒材试样9下部凸耳34上对接成锥状圆台，棒材试样9的上部 穿过下引伸计架套环夹头上的装夹套孔23套在棒材试样9上，将下引伸计架4 移至棒材试样9下部凸耳34位置套在棒材试样9下部两个凸耳34上的两块棒材 试样装夹垫块2对接成的锥状圆台上，紧密配合；两个下引伸杆19内侧球架15 上的滚动钢珠14与下拉杆上两个平行于下引伸杆19的平面接触。棒材试样装夹 垫块2的半圆豁口25紧靠棒材试样9表面，半圆豁口25中的半圆凹槽24夹于 棒材试样9的上部凸耳33上，两块棒材试样装夹垫块2夹于棒材试样9上部凸 耳33上对接成锥状圆台，棒材试样9的上部穿过上引伸计架套环夹头上的装夹 套孔18套在棒材试样9上，将下引伸计架4移至棒材试样9上部凸耳33位置套 在棒材试样9上部两个凸耳33上的两块棒材试样装夹垫块2对接成的锥状圆台 上，紧密配合；通过更换棒材试样装夹垫块2，可装夹直径为φ4～φ10的棒材 试样9。在两个上引伸杆10上选择两个相对的引伸计标距调节螺孔26用螺钉各 安装一个量程调节螺钉定位支架13，通过调节量程调节螺钉定位支架13在上引 伸杆10上5个引伸计标距调节螺孔26的不同相对位置使引伸计的标距与试样标 距匹配，满足标距为16mm～100mm棒材试样9的蠕变试验测试；两个量程调节螺 钉11的端头分别与两个变形测量传感器8的量程伸缩杆7的端头对接，调节两 个量程调节螺钉11的升降高度使两个变形测量传感器8的量程伸缩杆7处于压 缩状态，使两个变形测量传感器8的可测量量程调至试验要求的变形测量范围 内，再用锁紧螺母12锁定量程调节螺钉11的长度，防止试验过程中产生移动影 响蠕变变形测量的准确性；上引伸计架3内侧球架15上的滚动钢珠14分别与靠 近的下引伸杆19接触，球架15及钢珠14使上引伸杆10与下引伸杆19间隔开 并相互平行，钢珠14减小了上引伸杆10与下引伸杆19之间的接触面积，降低 试验过程中试样变形时上引伸计架3与下引伸计架4相对位移的摩擦阻力；用两 个弹簧6将量程调节螺钉定位支架13上销柱16的两端连接起来，使上引伸杆 10与下引伸杆19及下引伸杆19与下拉杆之间紧密接触，防止试验过程中引伸 计偏离试验机拉杆拉力中心，最后用销钉将棒材试样9上部固定于上夹具1。