[发明专利]小冲杆蠕变测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料微试样力学性能测试技术，特别是一种小冲杆蠕变测试装置。

背景技术

电力、核电及石油化工行业中存在着大量服役的压力容器和管道，如何评价和预测这些设备的当前性能和剩余寿命一直是研究的热点课题。传统的无损检测方法和常规取样试验方法一直是这方面主要试验研究方法，可是因为两者都有各自的局限性——前者简单、无损，但测得的信息不完整，只能检测结构的缺陷，无法获得材料性能的变化；后者准确可靠，能够测试材料性能与组织的变化，但却有破坏性。另外在某些材料性能研究中，有时因为可取试样的体积太小，因而无法满足常规材料性能试验对试样尺寸的要求。比如在中子辐射后的材料损伤研究中，因为核反应堆仅能提供有限的空间，同时粒子加速器产生的损伤区域也很窄，这样试样的尺寸受到了严格的限制。除此之外，如在焊接接头热影响区性能变化规律研究中，因为该区域范围很小，用常规方法来获得材料的力学性能显然不可能，因此必须找到新的微型试样试验法(SmallSpecimen Test简称SST)，一方面要尽可能采用无损或半无损检验的方法，另一方面又必须最大限度地得到材料的性能，以适应微型试样进行性能试验。小冲杆试验技术正是在这一背景下孕育而生，于八十年代初期逐渐发展起来的一种既具有“无损取样”性又具有准确可靠性的新型试验方法。

利用小冲杆试验技术进行材料蠕变性能的测试是一项新的工作内容，必须有相应的测试设备和测试方法。

发明内容

本发明为克服上述已有技术点缺点，目的是提供一种小冲杆蠕变测试装置，该装置能够利用很小的微试样近似无损的测试材料的蠕变性能。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种小冲杆蠕变测试装置，其特点是：装置分为主体装置、温度控制器和气体保护系统三个部分，所述的温度控制器设置在电炉上，所述的主体装置通过电炉依次与温度控制器、电源相连，所述的气体保护系统的气瓶通过流量计与所述的主体装置相连。

所说的主体装置包括上模、下模和加载机构；该加载机构包括砝码、加载托盘和冲杆，所述的加载托盘为上面的圆盘和下面的棒状圆柱的组合件，该棒状圆柱和所述的冲杆相连，通过冲杆将载荷传递到小冲杆蠕变试样上；所述的上模通过中心圆孔与所述加载托盘的棒状圆柱形成间隙配合，以保证对中；所述的下模承载所有主体部分，并通过紧固螺母将其固定。

所述的冲杆是刚玉材料制造。

所述的电源提供220V电压。

所述的气瓶是氩气气瓶。

所述的试样是规格为φ10×0.5mm、厚度误差为±0.02mm的小试样。

所述的加载机构使用的压杆分为三段制造，第一段为所述加载托盘中的棒状圆柱选用钢材制造，第二、三段的冲杆为刚玉材料制造，第二段直径大于第三段直径。

所述的第三段直径2.4mm，头部是球形，直接和试样接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)传统蠕变试验加载为单向拉伸式，而本设备加载方式比较复杂，类似冲压式加载，但这种加载方式处于复杂的双向拉伸状态。加载机构包括砝码、加载托盘和冲杆。加载时，将砝码放在加载托盘上，其重量通过托盘传递到冲杆再传递到试样上。小冲杆试样被固定在上下两压模之间，不能自由移动，属于固支边界，在厚度方向和径向上都受到拉伸。

(2)常规蠕变试验为大尺寸试样，这样可以降低材料缺陷对实验的敏感性。而本设备测试在役设备的材料，需要取很小的试样，这样不至于对设备造成破坏。所要求的试样为小的圆形薄片状(10mm×0.5mm)。

(3)测试高温蠕变试样本身产生变形，而冲杆材料也可能产生变形，对试样蠕变特性测量不准确，为此选择刚玉材料制造冲杆。

附图说明

图1是本发明小冲杆蠕变测试装置的结构示意图。

图2是本发明中加载机构的结构示意图。

图3是本发明中冲杆的三段制造的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参见图1。图1是本发明小冲杆蠕变测试装置的结构示意图。如图所示该装置分为主体装置1、温度控制器2和气体保护系统三个部分，所述的温度控制器2设置在电炉3上，控制和保持电炉3的温度。所述的主体装置1通过电炉3依次与温度控制器2、电源4相连，所述的气体保护系统的气瓶5通过流量计10与所述的主体装置1相连。试验时，为防止试样发生氧化，通氩气保护。电源为220V电压。