[发明专利]海水腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料力学性能测试技术领域，具体地指一种海水腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验装置及其测量方法。

背景技术

疲劳裂纹扩展速率试验是评价金属材料疲劳性能的一项重要试验。在海水腐蚀环境下，材料疲劳裂纹扩展将加速，因此考察腐蚀环境下材料的疲劳裂纹扩展速率对于耐蚀钢品种更具有针对性。

国家标准GB/T6398-2000《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》附录C中对含水介质下的试验装置有所介绍，但仅限于中心裂纹M(T)试样和紧凑拉伸C(T)试样，并无标准中第3种类型试样单边缺口SE(B)试样适合的试验装置。发明专利CN202119748U“一种用于腐蚀疲劳裂纹扩展的测试装置”设计了一种适合中心裂纹M(T)试样的腐蚀介质箱体，该箱体卡在试样的测试段上疲劳试验时与试样之间有摩擦，密封性能要求非常严格，一旦泄漏，腐蚀介质将腐蚀疲劳试验设备，另外采用电阻片测试裂纹扩展量需要每次试验前进行一次标定，不如使用COD规采用柔度法直接测量方便。发明专利申请CN101358929A“一种腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验环境装置”也研制了一种卡于试样表面裂纹扩展区域的环境盒，该装置结果简单小巧，并且为COD规夹持预留了空间，避免COD规被腐蚀介质腐蚀，但该装置也只适用于紧凑拉伸C(T)试样，且由于介质盒容积下，少量腐蚀介质在小空间内随试样上下高频运动时可能发热，导致裂纹尖端应力场的变化影响试验结果有效性。

发明内容

本发明的目的是根据上述不足提供一种海水腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验装置及其测量方法，该装置适用于海水腐蚀环境下单边缺口SE(B)试样疲劳裂纹扩展速率的测量，而且装置密封性好，测量结果准确可靠。

为实现上述目的，本发明所设计的海水腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验装置，其特殊之处在于：它包括有三点弯曲夹具、海水环境容器箱，所述三点弯曲夹具由与疲劳试验机横梁相连的三点弯曲支架、连接在三点弯曲支架上的两个上弯心夹具、以及设置在海水环境容器箱内的下弯心夹具组成；

所述三点弯曲支架通过法兰盘固定在疲劳试验机横梁上；

所述两个上弯心夹具在三点弯曲支架内的矩形滑道里滑动，并通过定位孔固定；

所述海水环境容器箱底部设有通孔，通孔内设有贯穿通孔的连接螺杆，连接螺杆通过海水环境容器箱底部内外两侧对锁螺母垂直固定，连接螺杆在海水环境容器箱内的顶端与下弯心夹具固定，在海水环境容器箱外的底端与疲劳试验机的下作动器相连；连接螺杆与通孔之间密封；

所述海水环境容器箱顶部设有防飞溅盖板，盖板上设有供试样伸入海水环境容器箱内的矩形通孔；

所述海水环境容器箱与位于海水环境容器箱外的循环海水供给装置相连。

进一步地，所述防飞溅盖板从上到下依次包括粘接而成的顶层盖板、中间层盖板以及底层盖板，所述三层盖板之间还设有一对横向推板和一对纵向推板，所述横向推板和纵向推板通过三层盖板上对应的滑槽和卡条定位。

进一步地，所述循环海水供给装置包括循环海水箱和循环水泵，所述海水环境容器箱底部设有排液管，所述排液管向海水环境容器箱内伸出并且另一端与循环海水箱相连，所述海水环境容器箱侧壁设有进液管，进液管通过循环水泵与循环海水箱相连。

进一步地，所述上弯心夹具由上弯心夹具支座、上弯心夹具支辊、上弯心夹具挡块和连接弹簧组成；所述上弯心夹具挡块固定在两个上弯心夹具相对一侧的上弯心夹具支座表面；连接弹簧通过一端与上弯心夹具支辊相连，另一端与上弯心夹具挡块相连，使上弯心夹具支辊与上弯心夹具支座固定；所述上弯心夹具支座底面两侧设有凸台，所述凸台上设有跑道型上弯心夹具定位孔，与三点弯曲支架上定位孔配合定位。

进一步地，所述下弯心夹具由下弯心夹具支座、下弯心夹具支辊、连接下弯心夹具支辊与下弯心夹具支座的下弯心夹具挡块组成，所述下弯心夹具支座底部设有回型空腔，所述连接螺杆伸入回型空腔与回型空腔内的螺栓相连。

进一步地，所述三点弯曲支架的矩形滑道两侧设有带刻度的挡条。

本发明所设计海水腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验装置的测量方法，其步骤包括：

1)将连接螺杆与疲劳试验机下作动器相连，并下调疲劳试验机横梁位置，将横梁与法兰盘固定；

2)根据试样尺寸，选择合适的跨距，将两个上弯心夹具在三点弯曲支架内的矩形滑道里滑动至合适的跨距，并通过定位孔固定在三点弯曲支架上；