一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動計時裝置，特別是提供了一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置。該裝置由“計時與顯示”、“光電開關(guān)”、“開關(guān)定位器”三部分組成。具體包括：可顯示8位數(shù)的計時器，用于探測試樣斷裂后杠桿臂狀態(tài)變化的光電開關(guān)和磁性表座。本裝置通過磁性表座將光電開關(guān)固定在恒載荷試驗(yàn)設(shè)備上，利用試樣斷裂時杠桿臂位置的變化觸發(fā)光電開關(guān)發(fā)出信號，該信號將使計時器停止計時，并將計數(shù)顯示在計時器屏幕上。與傳統(tǒng)恒載荷試驗(yàn)設(shè)備需要實(shí)驗(yàn)人員守候在設(shè)備旁邊人工計時相比，本裝置具有自動計時無需人工守候且裝置小巧耐用的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)設(shè)備計時過程繁瑣的缺陷。
【專利說明】一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種自動計時裝置，特別是提供了 一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高強(qiáng)度鋼鐵材料應(yīng)用的日益廣泛，鋼鐵在服役過程中的失效問題也越來越突出。材料在應(yīng)力以及環(huán)境介質(zhì)作用下的失效稱為應(yīng)力腐蝕。氫致延遲開裂是由于氫原子的擴(kuò)散與聚集導(dǎo)致的鋼鐵材料在低于抗拉強(qiáng)度的應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，氫致開裂也是一種應(yīng)力腐蝕。評價不同鋼鐵材料氫脆敏感性可以采用恒載荷拉伸實(shí)驗(yàn)，將事先加工好的充氫試樣固定在恒載荷拉伸試驗(yàn)機(jī)上，加上固定載荷即可，記錄開始加載到試樣被拉斷的時間t，t越大，表明材料的氫脆敏感性越低。目前已有關(guān)于恒載荷拉伸試驗(yàn)裝置的專利，例如專利申請?zhí)枮?00910092652.1的發(fā)明專利和專利申請?zhí)枮?01120468324.X的發(fā)明專利等，這些設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)都是杠桿原理將恒定的載荷施加在試樣上，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是試樣從開始加載到試樣被拉斷的時間t。這些專利中均未提及時間t的測量方法，一般采用人工值守的辦法觀察記錄時間t，該方法費(fèi)時費(fèi)力并且容易由于人為因素錯過記錄時間。一般來說，恒載荷拉伸試驗(yàn)周期較長，短則幾小時，長則數(shù)天，在對某種鋼材開展不同工藝下的氫脆敏感性評價時需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，人工計時的辦法在大量實(shí)驗(yàn)中適用性差。綜上所述，為了在恒載荷拉伸實(shí)驗(yàn)中自動記錄數(shù)據(jù)t，研制一種方便，可靠的恒載荷拉伸試驗(yàn)自動計時裝置很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于設(shè)計出一種方便、可靠的恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置。
[0004]本發(fā)明恒載荷拉伸試驗(yàn)用自動計時裝置，其特征在于:所述裝置與恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備結(jié)合使用，該裝置包括:砝碼托盤1、砝碼2、托盤連結(jié)桿3、固定螺母4、杠桿臂5、光電開關(guān)6、磁性表座連接桿7、杠桿臂支撐螺母8、磁性表座連結(jié)桿固定螺母9、磁性表座10、夾具固定螺母11、夾具與杠桿臂連接端12、杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母13、夾具與試樣連接螺桿
14、固定銷釘一 15、試樣16、固定銷釘二 17、連接工作臺的夾具18、杠桿臂支撐立柱19、杠桿支點(diǎn)立柱20、8位時間顯示器21、數(shù)據(jù)清零和開始按鈕22 ；
[0005]其中，砝碼2放在砝碼托盤I上，通過托盤連接桿3與杠桿臂5相連；光電開關(guān)6通過磁性表座連接桿7與磁性表座10相連，磁性表座10通過磁性固定在杠桿支點(diǎn)立柱20上；試樣16通過固定銷釘一 15和固定銷釘二 17固定在連接工作臺的夾具18上。
[0006]該裝置的操作步驟描述如下:
[0007](I)在杠桿臂5的一端固定好拉伸試樣16,在杠桿臂5的另一端加上載荷,此時，杠桿臂5位于水平位置，光電開關(guān)6未被阻擋，計時器正常計時，在實(shí)驗(yàn)過程中，試樣16將受到持續(xù)恒定載荷的作用；[0008](2)為了比較不同鋼種的氫脆敏感性差異，將經(jīng)過電化學(xué)充氫后的試樣16固定在恒載荷設(shè)備上，在恒定載荷的作用下，一段時間后，試樣將發(fā)生氫致延遲開裂；
[0009](3)記錄從施加載荷到試樣斷裂的時間為t ；
[0010](4)在步驟(I)中將拉伸試樣16固定在恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備上時，需要通過調(diào)節(jié)杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母(13)的位置以保證杠桿呈水平狀態(tài)；
[0011](5)從加載并按下計時器開始到試樣16被拉斷的過程中光電開關(guān)6始終未被觸發(fā)；
[0012](6)在試樣16被拉斷時,恒載荷實(shí)驗(yàn)設(shè)備杠桿臂5固定試樣16的一端上抬,杠桿臂5連接砝碼2的一端下落并觸發(fā)光電開關(guān)6發(fā)出信號，計時器在接收到來自光電開關(guān)6的信號后停止計時。
[0013]本發(fā)明自動計時裝置中所用表座具有萬向調(diào)節(jié)功能，可以將光電開關(guān)調(diào)節(jié)到任意“合適”位置。例如在調(diào)節(jié)恒載荷拉伸設(shè)備杠桿臂5至水平位置時，需要調(diào)節(jié)光電開關(guān)6的位置以確保光電開關(guān)6不被杠桿臂5阻擋，同時又要保證在杠桿臂5落下時光電開關(guān)6被觸發(fā)，在杠桿臂5連接砝碼2處與光電開關(guān)6之間有杠桿臂支撐立柱19支撐。
[0014]本發(fā)明自動計時裝置中所用試樣16經(jīng)機(jī)加工后用丙酮清洗表面油污并吹干，然后進(jìn)行電化學(xué)充氫，充氫溶液為稀硫酸+毒化劑硫脲；杠桿臂5固定試樣16 —端的力臂是杠桿臂5連接破碼2 —端力臂的十五分之一；試樣16被拉斷后,恒載荷拉伸試驗(yàn)所用時間在8位時間顯示器21上顯示，按下數(shù)據(jù)清零和開始按鈕22將計時器清零以便下次實(shí)驗(yàn)使用。
[0015]本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于適用于衡量鋼鐵材料氫脆敏感性大小的恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備，用于自動記錄恒載荷拉伸試驗(yàn)所用時間；改善傳統(tǒng)恒載荷實(shí)驗(yàn)中人工計時費(fèi)時費(fèi)力的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)加載后自動記錄實(shí)驗(yàn)時間，無需專人值守，可以多臺設(shè)備同時實(shí)驗(yàn)提高時間利用效率，且操作簡單、易于安裝、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在進(jìn)行大量恒載荷拉伸試驗(yàn)時該裝置具有人工記錄無法比擬的高效率和高可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備杠桿臂位于水平位置時的示意圖。
[0017]圖2為恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備在樣品被拉斷后杠桿臂位置的示意圖。
[0018]圖3為計時器顯示屏及控制面板。
[0019]其中:1、$去碼托盤,2、$去碼,3、托盤連結(jié)桿,4、固定螺母,5、杠桿臂,6、光電開關(guān)，
7、磁性表座連接桿,8、杠桿臂支撐螺母,9、磁性表座連結(jié)桿固定螺母,10、磁性表座，11、夾具固定螺母，12、夾具與杠桿臂連接端，13、杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母，14、夾具與試樣連接螺桿，
15、固定銷釘一，16、試樣，17、固定銷釘二，18、連接工作臺的夾具，19、杠桿臂支撐立柱，20、杠桿支點(diǎn)立柱，21,8位時間顯示器，22、數(shù)據(jù)清零和開始按鈕。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
[0021]恒載荷拉伸試驗(yàn)確定氫脆敏感性需要用到充氫試樣16,該試樣I將在低于抗拉強(qiáng)度σ b的應(yīng)力作用下斷裂，實(shí)驗(yàn)時先將加工好的未充氫拉伸試樣16在普通萬用拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測得其抗拉強(qiáng)度ob=1366Mpa，在本示例中充氫試樣16的加載的應(yīng)力為0.9。b，考慮到試樣端杠桿力臂為載荷端杠桿力臂的十五分之一，此時砝碼2的重量Gl=[(0.9*ob)*S]/15，式中S為拉伸樣品16平行段的橫截面積。隨后將具有相同加工工藝與熱處理工藝的試樣16在丙酮溶液中清洗干凈并吹干，把試樣16接在恒流穩(wěn)壓源上，陽極為金屬鉬，陰極為試樣16,充氫電流大小為12mA,充氫時間48小時。將充氫試樣16取出后立刻固定到恒載荷拉伸機(jī)杠桿臂5上，通過調(diào)節(jié)杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母13保證杠桿臂5位于水平位置(圖1水平位置)，把重量為Gl的砝碼2加到杠桿臂5左側(cè)砝碼托盤I上同時按下計時器數(shù)據(jù)清零和開始按鈕22，此時實(shí)驗(yàn)開始。經(jīng)過I分06秒后，試樣16被拉斷，杠桿臂5左側(cè)下落擋住光電開關(guān)6，光電開關(guān)6發(fā)出信號給計時器，計時器自動停止計時并將所記錄的時間顯示在屏幕上。由此可知，在此示例中當(dāng)施加到試樣16上的恒定載荷為0.9ob時，充氫試樣16經(jīng)過I分06秒后斷裂。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]恒載荷拉伸試驗(yàn)確定氫脆敏感性需要用到充氫試樣16,該試樣16將在低于抗拉強(qiáng)度σ b的應(yīng)力作用下斷裂，實(shí)驗(yàn)時先將加工好的未充氫拉伸試樣16在普通萬用拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測得其抗拉強(qiáng)度ob=1366Mpa，在本示例中充氫試樣16的加載的應(yīng)力為0.8。b，考慮到試樣端杠桿力臂為載荷端杠桿力臂的十五分之一，此時砝碼2的重量G2=[(0.8*ob)*S]/15，式中S為拉伸試樣16平行段的橫截面積。隨后將具有相同加工工藝與熱處理工藝的試樣16在丙酮溶液中清洗干凈并吹干，把試樣16接在恒流穩(wěn)壓源上，陽極為金屬鉬，陰極為試樣16,充氫電流大小為12mA,充氫時間48小時。將充氫試樣16取出后立刻固定到恒載荷拉伸機(jī)杠桿臂5上，通過調(diào)節(jié)杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母13保證杠桿臂5位于水平位置(圖1水平位置)，把重量為G2的砝碼2加到杠桿臂5左側(cè)砝碼托盤I上同時按下計時器數(shù)據(jù)清零和開始按鈕22，此時實(shí)驗(yàn)開始。經(jīng)過18分13秒后，試樣16被拉斷，杠桿臂5左側(cè)下落擋住光電開關(guān)6，光電開關(guān)6發(fā)出信號給計時器，計時器自動停止計時并將所記錄的時間顯示在屏幕上。由此可知，在此示例中當(dāng)施加到試樣16上的恒定載荷為0.8ob時，充氫試樣16經(jīng)過18分13秒后斷裂。
[0024]實(shí)施例3:
[0025]恒載荷拉伸試驗(yàn)確定氫脆敏感性需要用到充氫試樣16,該試樣16將在低于抗拉強(qiáng)度σ b的應(yīng)力作用下斷裂，實(shí)驗(yàn)時先將加工好的未充氫拉伸試樣16在普通萬用拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測得其抗拉強(qiáng)度ob=1366Mpa，在本示例中充氫試樣16的加載的應(yīng)力為0.7。b，考慮到試樣端杠桿力臂為載荷端杠桿力臂的十五分之一，此時砝碼2的重量G3=[(0.7*ob)*S]/15，式中S為拉伸試樣16平行段的橫截面積。隨后將具有相同加工工藝與熱處理工藝的試樣16在丙酮溶液中清洗干凈并吹干，把試樣16接在恒流穩(wěn)壓源上，陽極為金屬鉬，陰極為試樣16,充氫電流大小為12mA,充氫時間48小時。將充氫試樣16取出后立刻固定到恒載荷拉伸機(jī)杠桿臂5上，通過調(diào)節(jié)杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母13保證杠桿臂5位于水平位置(圖1水平位置)，把重量為G3的砝碼2加到杠桿臂5左側(cè)砝碼托盤I上同時按下計時器數(shù)據(jù)清零和開始按鈕22，此時實(shí)驗(yàn)開始。經(jīng)過27分23秒后，試樣16被拉斷，杠桿臂5左側(cè)下落擋住光電開關(guān)6，光電開關(guān)6發(fā)出信號給計時器，計時器自動停止計時并將所記錄的時間顯示在屏幕上。由此可知，在此示例中當(dāng)施加到試樣16上的恒定載荷為0.7ob時，充氫試樣16經(jīng)過27分23秒后斷裂。
【權(quán)利要求】
1.一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:該裝置包括:砝碼托盤(I)、砝碼(2)、托盤連結(jié)桿(3)、固定螺母(4)、杠桿臂(5)、光電開關(guān)(6)、磁性表座連接桿(7)、杠桿臂支撐螺母(8)、磁性表座連結(jié)桿固定螺母(9)、磁性表座(10)、夾具固定螺母(11)、夾具與杠桿臂連接端(12)、杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母(13)、夾具與試樣連接螺桿(14)、固定銷釘一(15)、試樣(16)、固定銷釘二( 17)、連接工作臺的夾具(18)、杠桿臂支撐立柱(19)、杠桿支點(diǎn)立柱(20)、8位時間顯示器(21)、數(shù)據(jù)清零和開始按鈕(22)； 其中，砝碼(2)放在砝碼托盤(I)上，通過托盤連接桿(3)與杠桿臂(5)相連；光電開關(guān)(6 )通過磁性表座連接桿(7 )與磁性表座(10 )相連，磁性表座(10 )通過磁性固定在杠桿支點(diǎn)立柱(20 )上；試樣(16 )通過固定銷釘一(15 )和固定銷釘二( 17 )固定在連接工作臺的夾具(18)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:該裝置的操作步驟描述如下: (1)在杠桿臂(5)的一端固定好拉伸試樣(16),在杠桿臂(5)的另一端加上載荷,此時，杠桿臂(5)位于水平位置，光電開關(guān)(6)未被阻擋，計時器正常計時，在實(shí)驗(yàn)過程中，試樣(16)將受到持續(xù)恒定載荷的作用； (2)為了比較不同鋼種的氫脆敏感性差異，將經(jīng)過電化學(xué)充氫后的試樣(16)固定在恒載荷設(shè)備上，在恒定載荷的作用下，一段時間后，試樣將發(fā)生氫致延遲開裂； (3)記錄從施加載荷到試樣斷裂的時間為t； (4)在步驟(1)中將拉伸試樣(16)固定在恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備上時，需要通過調(diào)節(jié)杠桿臂水平調(diào)節(jié)螺母(13)的位置以保證杠桿呈水平狀態(tài)； (5)從加載并按下計時器開始到試樣(16)被拉斷的過程中光電開關(guān)(6)始終未被觸發(fā)； (6)在試樣(16)被拉斷時,恒載荷實(shí)驗(yàn)設(shè)備杠桿臂(5)固定試樣(16)的一端上抬,杠桿臂(5)連接砝碼(2)的一端下落并觸發(fā)光電開關(guān)(6)發(fā)出信號，計時器在接收到來自光電開關(guān)(6)的信號后停止計時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:該裝置適用于衡量鋼鐵材料氫脆敏感性大小的恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備，用于自動記錄恒載荷拉伸試驗(yàn)所用時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:試樣(16)經(jīng)機(jī)加工后用丙酮清洗表面油污并吹干，然后進(jìn)行電化學(xué)充氫，充氫溶液為稀硫酸+毒化劑硫脲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:杠桿臂(5)固定試樣(16) —端的力臂是杠桿臂(5)連接破碼(2) —端力臂的十五分之
O
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:在固定試樣(16)前檢驗(yàn)光電開關(guān)(6)的位置,保證杠桿水平時光電開關(guān)(6)不被觸發(fā)，杠桿下落后光電開關(guān)(6)被觸發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:為保證杠桿臂(5)連接砝碼(2)—端在下落后觸發(fā)光電開關(guān)(6)，在杠桿臂(5)連接砝碼(2)處與光電開關(guān)(6)之間有杠桿臂支撐立柱(19)支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種恒載荷拉伸試驗(yàn)設(shè)備用的自動計時裝置，其特征在于:試樣(16)被拉斷后，恒載荷拉伸試驗(yàn)所用時間在8位時間顯示器(21)上顯示，按下數(shù)據(jù)清零和開始按 鈕(22)將計時器清零以便下次實(shí)驗(yàn)使用。
【文檔編號】G01N3/14GK103822825SQ201410085235
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】陳輝, 尚成嘉, 王學(xué)敏, 湯忖江, 劉仕龍 申請人:北京科技大學(xué)