專利名稱：一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試設備及其測量方法。
背景技術(shù)：
鈹青銅具有優(yōu)良的機械性能、耐磨耐疲勞性能、較高的強度和硬度、優(yōu)良的導電性、耐蝕性、低溫無磁性、沖擊不起火花性以及優(yōu)良的エ藝性能。在國防、航空和儀器、儀表エ業(yè)中應用廣泛。鈹青銅的質(zhì)量是它的彈性極限和松弛穩(wěn)定性決定。應カ松弛是指溫度一定時，恒應變條件下工作的弾性材料，應カ隨時間逐漸下降的現(xiàn)象，即彈カ隨時間逐漸降低的現(xiàn)象。它極大地影響彈性元件的精度、可靠性和壽命。應カ松弛不僅存在于高溫高壓下工作的弾性元件，而且也存在于室溫下長期工作的零件中。材料抵抗應カ松弛的能力是高溫下評定其穩(wěn)定性的ー項重要力學指標，稱為松弛穩(wěn)定性。目前評定鈹青銅應カ松弛性能的試驗方法主要有環(huán)狀試樣法和懸臂梁式彎曲應力松弛，雖然環(huán)狀試樣法簡單經(jīng)濟，試驗效率高，但由于它不能直接反映出試驗材料的應カ松弛特性，并且試樣難以加工，該方法存在一定的局限性。目前通用的懸臂梁式彎曲應カ松弛是采用螺栓加載測量方法，如圖I所示，試樣通過固定塊固定在基座上，試樣所受カ通過撓度螺桿實現(xiàn)。該方法自動化程度較低，誤差相對較大，而且不能實現(xiàn)帶溫測量，由于裝置本身的局限性，需要通過其他固定裝置將其固定。很大程度上増大了勞動量，増加了裝置的復雜性和不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中鈹青銅片狀彈簧常溫和高溫應カ松弛測試存在試樣難以加工，不能直接反映出試驗材料的應カ松弛特性的問題，以及目前測試方法存在的自動化程度較低，測量誤差較大，而且不能實現(xiàn)帶溫測量等問題，提供一種鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試設備及其測量方法。一種鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試設備，包括底座、限制器、上板、壓カ傳感器、壓頭和側(cè)板。上板平置于底座的正上方，底座與上板的中心位置垂直對應，上板的中心位置開有中心通孔，在中心通孔左右対稱的位置開有左通孔和右通孔，底座上垂直對應上板上左通孔和右通孔的位置開有左沉孔和右沉孔。在底座的左沉孔和上板左通孔之間安裝有左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之間安裝有右限制器。左、右限制器的兩端帶外螺紋，限制器上端分別通過螺栓固定在上板左通孔或右通孔上，下端分別固定在底座的左沉孔或右沉孔中。壓カ傳感器和壓頭位于底座和上板之間；壓力傳感器通過傳感器引線與數(shù)據(jù)顯示儀表連接，壓カ傳感器的上端固定在上板的中心通孔上，下端固定有壓頭。壓頭與待測鈹青銅片簧接觸。側(cè)板固定在底座的前側(cè)，側(cè)板的下側(cè)面的中心和底座的下側(cè)面的中心位于同一水平線上；側(cè)板的上側(cè)的中心開有沉孔，用于固定待測片狀彈簧開孔的一端。所述的待測鈹青銅片簧為等應カ試樣，一端開有孔。
一種鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試方法，通過如下步驟實現(xiàn)步驟1，制備待測鈹青銅片簧試樣，包括如下步驟步驟I. I :下料，應カ松弛試驗材料為鈹青銅。步驟I. 2 :將材料經(jīng)線切割成等應カ試樣；所述的等應カ試樣具有開孔的矩形端、受カ的水平段，以及連接矩形端和水平段的梯形段。步驟I. 3 :將待測鈹青銅片簧試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學狀態(tài)。步驟2，測試設備的安裝及試驗準備；步驟2. I :將設定簧片彎曲初始應力帯入初始撓度計算公式，確定限制器和側(cè)板
的垂直高度差。步驟2. 2 :安裝測試設備；所述的測試設備包括底座、限制器、上板、壓カ傳感器、壓頭和側(cè)板；在裝配時，首先，將側(cè)板固定在底座的前側(cè)，所述側(cè)板以及底座，二者的下側(cè)面的中心位于同一豎直水平線上；其次，將待測鈹青銅片簧試樣開孔的一端通過螺栓固定在側(cè)板上側(cè)的中心沉孔中；然后，將壓頭固定在壓カ傳感器的下端，將壓カ傳感器的上端固定在上板的中心通孔上，壓カ傳感器位于上板的下側(cè)面；最后，裝配限制器，底座開有的左沉孔和右沉孔，分別垂直對應上板的左通孔和右通孔，所述的上板的左通孔和右通孔相對于上板的中心通孔左右對稱，且底座與上板的中心位置垂直對應，在底座的左沉孔和上板左通孔之間裝配左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之間裝配右限制器，所述限制器的兩端帶外螺紋，下端固定在底座的左沉孔或右沉孔中，上端通過螺栓固定在上板左通孔或右通孔上。步驟2. 3 :將連接壓カ傳感器的傳感器引線和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測量設備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調(diào)零和量程校準。步驟2. 4 :擰緊上板上左、右兩側(cè)固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證待測鈹青銅片簧試樣兩側(cè)受カ均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應力。步驟3，進行彈簧應カ松弛試驗并采集不同時間的應カ值，具體是將帶有待測鈹青銅片簧試樣的測試設備放置在高溫試驗箱內(nèi)，接通電源，調(diào)節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下片狀試樣的彎曲應カ值。步驟4，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出試樣，在自由狀態(tài)下停放ー小時，用應變儀測量待測鈹青銅片簧試樣彎曲變形后的恢復高度，進而確定待測鈹青銅片簧試樣的應力松弛損失情況。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于(I)本發(fā)明的測試設備設計簡便，高溫下不變形，易于加工和測量精度高，實現(xiàn)了鈹青銅片簧試驗在一定溫度下的應カ連續(xù)測量，試樣一次安裝直至測試結(jié)束，中途無需卸載，減少了人為誤差。由于采用了高精度壓カ測量傳感器和高靈敏度的數(shù)字顯示儀器，從而提高了測量數(shù)據(jù)的精度。所用壓カ測量傳感器可以根據(jù)使用要求，采用耐高溫壓カ傳感器，實現(xiàn)所需溫度范圍內(nèi)的連續(xù)測量目的。(2)本發(fā)明的測試設備和測試方法采用的壓カ傳感器及輸出的傳感器弓I線均適用于高溫條件，因此本發(fā)明能夠進行高溫下的鈹青銅片簧應力松弛測試。(3)目前常用的確定應力和撓度的關(guān)系的方法是給試樣施加各種撓度水平時，用應變儀獲得一條應變-撓度曲線，用軸向試驗確定材料的應カ-應變特性，利用此特性建立彎曲撓度，產(chǎn)生所要求的施加應力。本發(fā)明不需要確定應カ和撓度的關(guān)系，將不易測量的試樣彎曲撓度轉(zhuǎn)換為易測量的電信號。另外，目前常用測量方法是將試樣放到設定的溫度，放置一定時間，然后把試樣從其夾具上移開，用光學比較儀測量產(chǎn)生的永久變形，然后把永久變形換算成損失應力，而本發(fā)明測試方法不需要將永久變形換算成損失應力。因此，相比現(xiàn)有技術(shù)，采用本發(fā)明測試方法更加簡単。(4)本發(fā)明所采用的試樣為等應カ試樣，保證了試樣彎曲過程中不產(chǎn)生側(cè)向彎曲；試樣尺寸設計避免產(chǎn)生由于夾持加載帶來的端頭效應帶的影響；試樣的每部分都是等應力狀態(tài)，易于試驗和分析，基于此實驗可以考慮鈹青銅應カ松弛與蠕變的關(guān)系。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中常用的鈹青銅簧片應力松弛測量設備的示意圖；圖2為本發(fā)明的測試設備的總裝配圖的正視圖；圖3為本發(fā)明的測試設備中上板的示意圖a為俯視圖，b為A-A方向剖面圖；圖4為本發(fā)明的測試設備中底座的示意圖a為俯視圖，b為B-B方向剖面圖，c為前視圖或后視圖；圖5為本發(fā)明的測試設備中側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖a為主視圖，b為俯視圖；圖6為本發(fā)明的測試設備中限制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的測試設備中壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的測試設備中壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖a為主視圖，b為側(cè)視圖；圖9為本發(fā)明的測試設備中墊塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明待測鈹青銅片簧試樣的試樣形狀圖；圖11為本發(fā)明的鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試方法的步驟流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行的詳細的說明。本發(fā)明提供一種鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試設備，如圖2所示，主要包括如下幾個模塊底座I、限制器2、上板3、壓カ傳感器4、壓頭5和側(cè)板6。如圖2所示，上板3平置于底座I的正上方,底座I與上板3的中心位置相對應。底座I和上板3通過左右兩個限制器2固定一起。在上板3的相對底座I的ー側(cè)的中心位置上固定有壓カ傳感器4，壓カ傳感器4的另一端固定有壓頭5。壓カ傳感器4通過傳感器引線8與外置數(shù)據(jù)顯示儀表連接，將測量的壓頭5的壓カ傳輸給外置數(shù)據(jù)顯示儀表。在底座I的前側(cè)固定有側(cè)板6，待測鈹青銅片簧的一端開有孔，通過螺栓固定在側(cè)板6上，待測鈹青銅片簧的另一端為自由端。在測試時候，將待測片狀彈簧放置好后，壓頭5壓在待測鈹青銅片簧的自由端的水平段AB的任意位置上，如圖10所示。如圖3的a和b所示，上板3上的中心位置開有通孔32，用于固定壓カ傳感器4，在中心通孔32左右対稱的位置各開有ー個通孔31，用于裝配限制器2。如圖3的a所示的左、右兩個通孔31的中心位于過中心通孔10的橫向水平線上。如圖4的a和b所示，底座I的上側(cè)，垂直對應上板3的左、右通孔31的位置各開有兩個沉孔11，用于將固定限制器2的一端固定在下板I上，保證下板I平整。如圖4的C所示，底座I的前側(cè)開有兩個孔12，用于固定側(cè)板6。上板3和底座I都為平板，由鍍鉻材料、不銹鋼或者其他耐高溫、耐腐蝕材料制造，進行高度拋光，具有較高的表面光潔度、平行度和剛度。如圖5的a所示，在側(cè)板6的側(cè)面開有兩個 通孔61，兩個通孔61的位置對應底座I前側(cè)所開的兩個孔12，通過螺釘可將側(cè)板6固定在底座I上。如圖5的b所示，在側(cè)板6的上側(cè)的中心位置開有沉孔62，用于固定待測鈹青銅片簧開孔的一端。為了使待測鈹青銅片簧在試驗時更加穩(wěn)固，在靠近沉孔62的一周上還均勻開有4個沉孔63，用于固定待測鈹青銅片簧。在固定待測鈹青銅片簧時，用一個墊塊III放置在待測鈹青銅片簧開孔一端上，通過螺栓將墊塊III、待測鈹青銅片簧和側(cè)板6固定在一起。墊塊III的結(jié)構(gòu)如圖9所示。如圖6所示，限制器2的兩端帶外螺紋，在上的一端穿過上板3左邊或者右邊的通孔31，并用螺母將限制器2與上板3固定，限制器2在下的一端固定在下板I上的垂直對應上板3左邊或者右邊的通孔31的沉孔11中。限制器2采用不銹鋼材料制成，其高度根據(jù)片簧的撓度變形率來決定，用以保證試樣壓縮到規(guī)定的高度值，產(chǎn)生恒定的形變，其高度允許公差為O. 02mm。如圖7所示，壓カ傳感器4的兩端帶外螺紋，壓カ傳感器4在上的一端穿過上板3的中心通孔11，并通過螺母固定在上板3上，在下的一端安裝了一個壓頭5，用于避免壓カ傳感器4的螺栓直接和待測片狀彈簧接觸，造成應カ分布不均，以及避免待測片狀彈簧高溫軟化后粘連壓カ傳感器4，造成壓カ傳感器4使用壽命和試驗精度下降的問題。壓カ傳感器4與壓頭5相連接的一端的頭部為光桿，設置一段光桿是為了避免下面情況由于反復使用造成螺紋磨損從而引起壓カ傳感器4與壓頭5之間接觸的間隙，進而影響測試精度。本發(fā)明測試設備中所選用的壓カ傳感器的規(guī)格為kzi3k-l，準確度級別為O. 001，輸出靈敏度為2. 248mV/V，溫度范圍為0°C 150°C，量程為980N。壓カ傳感器4通過傳感器引線8連接的數(shù)據(jù)顯示儀表外供電源輸入端透明線為正極，黒色為負極，儀表輸入端黃線為正極，白線為負扱。本發(fā)明的測試設備中的壓カ傳感器4測量精度達千分之一，溫漂小而且可以在高溫下保持良好的精度。如圖8所示，壓頭5通過內(nèi)螺紋固定在壓カ傳感器4上。對應于壓カ傳感器4 一端設置的光桿，壓頭5中的內(nèi)螺紋也同樣存在一段光滑段，如圖8的a中所示。本發(fā)明實施例中設置壓力傳感器一端的光桿為3-5_，同樣，對應壓頭5中內(nèi)螺紋處于底部的位置設置3-5mm的光滑段。在壓カ傳感器4和試樣之間設置安裝一個壓頭5，避免了壓カ傳感器4螺栓直接和試樣接觸造成的應カ分布不均，也避免了金屬高溫軟化后粘連壓カ傳感器4，造成壓カ傳感器4使用壽命和試驗精度下降的問題。另外，針對測試對象為待測鈹青銅片簧，壓頭5與待測鈹青銅片簧的水平段線接觸，使得被測片狀彈簧受力位置為一條線，且壓頭5的寬度(也就是線的長度)大于待測鈹青銅片的水平段的寬度，避免彈簧由于試驗造成卷邊等問題，使得試驗更加準確。為使本發(fā)明設備具有通用性，設計墊塊I和III，如圖9所示，為ー矩形，中心開有通孔，在通孔的圓周方向上還均勻開有四個通孔。墊塊I用于輔助設置所要求的載荷，設置墊塊I的中心通孔的直徑大于限制器2上端直徑，根據(jù)試驗的需要，在兩個限制器2的上端與上板3相接處，套上相同厚度的墊塊I，改變壓頭5給待測鈹青銅片簧所施加的壓力。墊塊III的中心通孔的直徑與側(cè)板6上側(cè)面所開的中心沉孔62的直徑、待測鈹青銅片簧開孔端所開的孔的直徑相同，在安裝待測鈹青銅片簧吋，將墊塊III放置在待測鈹青銅片簧開孔端的上面，通過螺栓將墊塊III和待測鈹青銅片簧開孔端固定在側(cè)板6上側(cè)面。如圖10所示，為采用本發(fā)明測試設備所用的待測鈹青銅片簧試樣的形狀，試樣的每部分都是等應力狀態(tài)。待測鈹青銅片簧的一端開有孔。本發(fā)明實施例中，所采用的試樣整體長度為52. 4mm,開孔一端為矩形形狀,矩形寬IOmm,長20mm,水平段AB的寬度為2mm,連接開孔矩形端和水平段AB的梯形段的兩條腰邊的夾角為18. 7度。
本發(fā)明基于上述測試設備，還提供了一種鈹青銅片簧常溫及高溫應カ松弛的測試方法，如圖11所示，主要包括如下步驟步驟1，待測鈹青銅片簧試樣的制備和處理，制備如圖10所示的等應カ試樣。步驟2，試驗設備的安裝及試驗準備。步驟2. I :將設定簧片彎曲初始應力帯入初始撓度計算公式，確定限制器2和側(cè)板6的垂直高度差。初始撓度的計算公式為/ =
HE其中，f表示初始撓度值，単位為毫米(mm) ;L表示待測彈簧試樣的標距長度，単位為_ ; σ表示待測彈簧試樣表層最大應力，單位為MPa ；h表示待測彈簧試樣的厚度，単位為mm ;E表示待測彈簧試樣材料的彈性模量，單位為MPa。其中σ可取O. 5 σ e、0. 5 σ α2或者是0.8 (^，σα2表示屈服強度，％表示彈性極限。本發(fā)明此處選取0.5 σα2，本發(fā)明采用該值，能夠得到ー個較合理的初始擾度，從而確定ー個適合試驗的高度差。步驟2. 2 :安裝測試設備。將側(cè)板6固定于底座I上，然后將試樣固定于側(cè)板6上。之后將兩個左、右限制器2固定于底座I上，然后將壓カ傳感器4和壓頭5連接后整體固定于上板3上，最后通過限制器2將上板3和底座I固定一起。將待測鈹青銅片簧試樣固定在前側(cè)板6上吋，將墊塊III放置在待測鈹青銅片簧試樣開孔一端的上面，然后通過螺栓將墊塊III和待測鈹青銅片簧試樣開孔一端固定在前側(cè)板6上。裝配限制器2吋，需要根據(jù)步驟2. I得到的垂直高度差，調(diào)整上板3的下側(cè)面距離側(cè)板6的上側(cè)面的垂直距離，在限制器2的高度不夠時，通過在兩個限制器2和上板3之間設置相同厚度的墊塊I來達到所要設定的高度；所述的墊塊I具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于限制器2上端的直徑。步驟2. 3 :將連接壓カ傳感器的傳感器引線和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測量設備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調(diào)零和量程校準。步驟2. 4 :擰緊上板上左、右兩側(cè)固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證待測鈹青銅片簧試樣兩側(cè)受カ均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應力。步驟3，進行彈簧應カ松弛試驗并采集不同時間的應カ值，具體是將帶有待測鈹青銅片簧試樣的測試設備放置在高溫試驗箱內(nèi)，接通電源，調(diào)節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下片狀試樣的彎曲應カ值。步驟4，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出試樣，在自由狀態(tài)下停放ー小時，用應變儀測量待測鈹青銅片簧試樣彎曲變形后的恢復高度，進而確定 待測鈹青銅片簧試樣的應力松弛損失情況。
權(quán)利要求
1.一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，該設備包括底座⑴、限制器(2)、上板(3)、壓力傳感器(4)、壓頭(5)和側(cè)板(6)； 上板(3)平置于底座(I)的正上方，底座(I)與上板(3)的中心位置垂直對應，上板(3)的中心位置開有中心通孔(32)，在中心通孔(32)左右對稱的位置開有左通孔(31)和右通孔(31)，底座(I)上垂直對應上板(3)上左通孔(31)和右通孔(31)的位置開有左沉孔(11)和右沉孔(11);在底座⑴的左沉孔(11)和上板⑶左通孔(31)之間安裝有左限制器(2)，在底座⑴的右沉孔(11)和上板(3)的右通孔(31)之間安裝有右限制器⑵；左、右限制器(2)的兩端帶外螺紋，限制器(2)上端分別通過螺栓固定在上板(3)左通孔(31)或右通孔(31)上，下端分別固定在底座⑴的左沉孔(11)或右沉孔(11)中；壓力傳感器⑷和壓頭(5)位于底座⑴和上板(3)之間；壓力傳感器⑷通過傳感器引線(8)與數(shù)據(jù)顯示儀表連接，壓力傳感器(4)的上端固定在上板(3)的中心通孔(32)上，下端固定有壓頭(5);壓頭(5)與待測鈹青銅片簧接觸；側(cè)板(6)固定在底座⑴的前側(cè)，側(cè)板(6)的下側(cè)面的中心和底座(I)的下側(cè)面的中心位于同一豎直水平線上；側(cè)板￠)的上側(cè)的中心開有沉孔(62)，用于固定待測片狀彈簧開孔的一端；所述的待測鈹青銅片簧為等應力試 樣，一端開有孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的壓力傳感器(4)兩端帶外螺紋，壓力傳感器(4)的上端穿過上板(3)的中心通孔(32)，并通過螺母固定在上板(3)上，壓力傳感器(4)下端的頭部設置有一端光桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的壓頭(5)通過內(nèi)螺紋固定在壓力傳感器(4)上，對應于壓力傳感器(4) 一端設置的光桿，壓頭(5)中的內(nèi)螺紋也存在一段光滑段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的設備還包括墊塊I，墊塊I整體為一矩形，中心位置開有通孔，在通孔的一周均勻開有四個孔；墊塊I的中心通孔的直徑大于限制器(2)上端的直徑，設置在限制器(2)上端與上板(3)的相接處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的壓力傳感器(4)的規(guī)格為kzPk-1，輸出靈敏度為2. 248mV/V，溫度范圍為0°C 150°C，量程為 980N。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的待測鈹青銅片簧，具有開孔的矩形端、受力的水平段和連接矩形端和水平段的梯形段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的待測鈹青銅片簧，開孔的矩形端寬10mm，長20mm，水平段的寬度為2mm，梯形段的兩條等腰邊的夾角為18. 7度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備，其特征在于，所述的壓頭(5)，與待測鈹青銅片簧的水平段線接觸，且壓頭的寬度大于水平段的覽度。
9.應用權(quán)利要求I所述的測試設備的鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1，制備待測鈹青銅片簧試樣，包括如下步驟 步驟1.1:下料，應力松弛試驗材料為鈹青銅； 步驟I. 2 :將材料經(jīng)線切割成等應力試樣；所述的等應力試樣具有開孔的矩形端、受力的水平段，以及連接矩形端和水平段的梯形段； 步驟I. 3 :將待測鈹青銅片簧試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學狀態(tài)； 步驟2，測試設備的安裝及試驗準備； 步驟2. I :將設定簧片彎曲初始應力帶入初始撓度計算公式，確定限制器(2)和側(cè)板(6)的垂直高度差； 步驟2. 2 :安裝測試設備；所述的測試設備包括底座(I)、限制器(2)、上板(3)、壓力 傳感器(4)、壓頭(5)和側(cè)板￠);在裝配時，首先，將側(cè)板(6)固定在底座(I)的前側(cè)，所述側(cè)板￠)以及底座(1)，二者的下側(cè)面的中心位于同一豎直水平線上；其次，將待測鈹青銅片簧試樣開孔的一端通過螺栓固定在側(cè)板(6)上側(cè)的中心沉孔￠2)中；然后，將壓頭(5)固定在壓力傳感器(4)的下端，將壓力傳感器(4)的上端固定在上板(3)的中心通孔(32)上，壓力傳感器⑷位于上板⑶的下側(cè)面；最后，裝配限制器(2)，底座(I)開有的左沉孔(11)和右沉孔(11)，分別垂直對應上板⑶的左通孔(31)和右通孔(31)，所述的上板(3)的左通孔(31)和右通孔(31)相對于上板的中心通孔(32)左右對稱，且底座(I)與上板(3)的中心位置垂直對應，在底座⑴的左沉孔(11)和上板(3)左通孔(31)之間裝配左限制器(2)，在底座⑴的右沉孔(11)和上板(3)的右通孔(31)之間裝配右限制器⑵，所述限制器(2)的兩端帶外螺紋，下端固定在底座(I)的左沉孔(11)或右沉孔(11)中，上端通過螺栓固定在上板(3)左通孔(31)或右通孔(31)上； 步驟2. 3 :將連接壓力傳感器(4)的傳感器引線(8)和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測量設備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調(diào)零和量程校準； 步驟2. 4:擰緊上板(3)上左、右兩側(cè)固定限制器(2)的螺母，擰緊過程中盡量保證待測鈹青銅片簧試樣兩側(cè)受力均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應力； 步驟3，進行彈簧應力松弛試驗并采集不同時間的應力值，具體是將帶有待測鈹青銅片簧試樣的測試裝置放置在高溫試驗箱內(nèi)，接通電源，調(diào)節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下片狀試樣的彎曲應力值； 步驟4，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設備進行冷卻，冷卻后將測試設備卸載，取出試樣，在自由狀態(tài)下停放一小時，用應變儀測量待測鈹青銅片簧試樣彎曲變形后的恢復高度，進而確定待測鈹青銅片簧試樣的應力松弛損失情況。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的裝配限制器(2)，需要根據(jù)步驟2. I得到的垂直高度差，調(diào)整上板(3)的下側(cè)面距離側(cè)板(6)的上側(cè)面的垂直距離，在限制器(2)的高度不夠時，通過在兩個限制器(2)和上板(3)之間設置相同厚度的墊塊I來達到所要設定的高度；所述的墊塊I具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于限制器(2)上端直徑。
全文摘要
本發(fā)明提出一種鈹青銅片簧常溫及高溫應力松弛的測試設備及其測試方法，測試設備的底座的前側(cè)固定有側(cè)板，試樣為等應力試樣，一端開口，固定在側(cè)板上側(cè)，底座和上板通過兩個限制器固定一起，上板下方固定有壓力傳感器和壓頭，壓頭與試樣線接觸。測試方法基于上述測試設備，首先制備等應力試樣，其次確定限制器和側(cè)板的垂直距離差，根據(jù)距離差裝配測試設備和試樣；然后進行彈簧應力松弛試驗并采集不同時間的應力值，在達到規(guī)定試驗時間后，確定待測鈹青銅片簧試樣的應力松弛損失情況。本發(fā)明設計簡便，高溫下不變形，易于加工和測量精度高，測試數(shù)據(jù)準確，實現(xiàn)了鈹青銅片簧試驗在一定溫度下的應力連續(xù)測量，減少了人為誤差，提高了工作效率。
文檔編號G01N3/40GK102650583SQ20121012353
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者吳颯, 張衛(wèi)方, 楊明遠, 王宗仁, 王爽, 趙麗 申請人:北京航空航天大學