[发明专利]一种棒材蠕变引伸计

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，选择其中两个上引伸杆上5个引伸计标距调节螺孔中相对的两个螺孔，用螺钉将量程调节螺钉定位支架固定在两个上引伸杆上，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形状相同，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。棒材试样装夹垫块为半圆台状的棒材试样装夹垫块，半圆台状的棒材试样装夹垫块的侧面为锥面，其锥度与上下引伸计套环夹头中间装夹套孔内侧锥面的锥度一致；在半圆台状的棒材试样装夹垫块的圆心位置沿轴向加工一个横截面为半圆的半圆豁口，在半圆豁口内壁上沿圆周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，半圆凹槽所在的平面垂直于半圆台的轴线，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，上引伸计架套环夹头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。