[发明专利]一种利用机械式持久试验机获得蠕变变形曲线的装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用机械式持久试验机获得蠕变变形曲线的装置和方法，该装置包括杠杆系统、电动加荷系统、自动调平系统、调平开关动作记录系统，开关动作记录系统记录机械式持久试验机每次调平时下光电开关动作的时间，利用两次调平之间杠杆尾部的活动距离，根据杠杆比计算两次调平之间试样的变形量，即可得出持久试验时间与试样塑性变形之间的关系。与现有技术相比，本装置简单方便，可在现有机械式持久试验机上安装开关动作记录器，经过简单计算得到材料蠕变变形曲线，获得试样蠕变过程信息。

技术领域

本发明属于金属材料蠕变持久性能试验领域，具体涉及一种利用机械式持久试验机获得蠕变变形曲线的装置和方法。

背景技术

金属材料在高温和负荷作用下，随时间产生变形的现象称为蠕变。对于在服役过程中长期承受高温和载荷的共同作用的部件，如锅炉、汽轮机、航空航天发动机、燃气轮机等，其材料的蠕变持久性能是设计和评价剩余寿命的关键指标，可通过蠕变持久试验获得蠕变持久强度、蠕变变形曲线和蠕变极限等材料性能数据。蠕变持久试验机包括电子式蠕变持久试验机和机械式蠕变持久试验机，其中电子式蠕变持久试验机由于载荷的电子漂移无法彻底解决，主要用于短时试验，而机械式蠕变持久试验机因载荷稳定主要用于长时试验。

蠕变持久试验形式包括蠕变试验和持久试验。蠕变试验常规做法是，在规定温度下对光滑等截面试样施加恒定载荷，利用引伸计测量试样标距段随时间产生的变形，记录时间-变形数据，可同时获得材料在一定温度和载荷下的蠕变持久强度、蠕变变形曲线、稳态蠕变速率等数据。为了便于引伸计装夹，被测试样两端需加工凸耳，并保留一定长度的装夹空间，一根蠕变试样的总长度往往约需100mm甚至更多；标距段直径一般至少为5mm，以防止凸耳与标距段直径悬殊导致凸耳强度降低，很多部件由于尺寸限制不能成加工标准蠕变试样。持久试样比蠕变试样简单，无需加工凸台，不安装引伸计，因此持久试验只能获得试验温度和载荷下的持久强度，无法获得蠕变变形过程的数据。机械式持久试验机结构简单，力值稳定，往往用于进行数千小时甚至上万小时的长时间高温持久试验。

相比较来说，现有技术存在的问题是蠕变试验机器结构复杂，试样材料尺寸要求高，试验成本高。而持久试样和试验过程均较简单，但是缺少过程数据。机械式持久试验机在长达数千小时甚至上万小时的试验进行过程中，无法实时判断试验进行程度，以及估算大致断裂时间。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种利用机械式持久试验机获得蠕变变形曲线的装置和方法，即通过在机械式持久试验机上加装自动调平记录装置，根据自动调平行程计算得到试样塑性变形与时间的关系，从而获得材料蠕变变形的过程数据。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种利用机械式持久试验获得蠕变变形曲线的装置，包括杠杆系统、电动加荷系统、自动调平系统以及调平开关动作记录系统；其中，

杠杆系统包括刀承和刀承刀刃杠杆支点，以及在刀承刀刃杠杆支点两侧设置的保持设定比例的杠杆，杠杆的样品侧还设置有调平衡装置；

试样的一端用于与杠杆的样品侧连接，另一端通过下拉杆与自动调平系统连接；杠杆远离样品侧的另一端设置有调平开关动作记录系统，并连接有砝码和预负荷砝码，砝码的下方设置有电动加荷系统。

本发明进一步的改进在于，试样的一端通过第一自动调心装置与杠杆的样品侧连接，另一端通过第二自动调心装置与自动调平系统连接。

本发明进一步的改进在于，电动加荷系统包括加荷托盘和加荷电机，以及一端与加荷电机相连的缓冲油缸，缓冲油缸的另一端与加荷托盘相连，使得在试验到达保温时间之后自动加载，试样断裂后，经过缓冲油缸缓解，砝码能够平稳落在托盘上，从而避免机构的撞击和损伤。

本发明进一步的改进在于，自动调平系统包括调平电机，调平电机的输出端通过三角皮带传动与减速机的输入端连接，减速机的输出端通过滚珠丝杠副和滚珠丝杆与下拉杆连接。