一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具,尤其是管材環(huán)向的脈動、拉 伸和拉壓疲勞性能的測試,屬于材料力學試驗裝備領域。
【背景技術】
[0002] 金屬管材是一種中空的長條圓形型材,主要廣泛用于石油、化工、醫(yī)療、食品、輕 工、機械儀表、航空等工業(yè)輸送管道以及機械結構部件等。另外,在折彎、抗扭強度相同時, 重量較輕,所以也廣泛用于制造機械零件和工程結構,也常用作生產各種常規(guī)武器、槍管、 炮彈、液壓管路等。
[0003] 金屬管材主要是通過冷乳工藝制備,在變形工程中容易形成織構,造成材料力學 性能的各向異性。管材在工作條件下,往往是環(huán)向受力大于軸向,且還會承受疲勞載荷, 如航空液壓管路系統(tǒng)。軸向力學性能不能簡單的代替環(huán)向力學性能,也很難推測環(huán)向的 力學性能。管材軸向尺寸較大,夾持相對容易,目前的管材力學性能主要是沿管材軸向測 試。李遠睿和陳琳(管材高溫低周疲勞實驗方法及數(shù)據(jù)處理,中國有色金屬學報,2003,13 : PP721-726)在-Ti鈦合金管材兩頭插入堵條,然后用試驗機液壓卡頭夾持,管材試樣中部 磨削出弧形槽,測試了管材高溫低周疲勞軸向性能。李遠睿等(Φ14X2"〇Ti-Al-Zr鈦合 金管材的高溫低周疲勞性能研究,核動力工程,2003, 24 :pp307-311)用同樣方法研究了鋯 合金管材軸向的低周疲勞壽命和循環(huán)相應特性。管材環(huán)向力學性能基本采用類似對開式拉 力盤法(N0L)的對開式拉伸法進行,但試樣不固定,結構剛度不高,疲勞試驗機會發(fā)生不能 啟振,振動頻率不高,會載荷過沖等問題,導致試驗無法進行或數(shù)據(jù)不準。目前尚無任何可 實現(xiàn)小管徑金屬管材環(huán)向疲勞性能測試的技術方案和相應的夾具。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具,填補現(xiàn)有材料試驗 金屬無法對金屬管材環(huán)向進行材料疲勞性能測試的空白,實現(xiàn)對小口徑金屬管材脈動和拉 拉疲勞試驗,調整2個掛塊半圓凸臺之間的間隙,還能進行拉壓疲勞試驗。
[0005] 本發(fā)明的目的通過以下技術方案來具體實現(xiàn):
[0006] -種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具,用于金屬管材環(huán)向疲勞試驗中對管材的 夾持,包括兩個夾體,每個夾體上掛接有掛塊,掛塊可滑動的安裝在夾體上,掛塊的一側設 有半圓柱形凸臺,兩個掛塊對接后使半圓柱形凸臺拼合成為圓柱體,在每個半圓柱形凸臺 的外側設有半圓環(huán)形壓環(huán),所述半圓環(huán)形壓環(huán)的弧長小于1/2圓周,并且所述半圓環(huán)形壓 環(huán)與半圓柱形凸臺之間保留有間隙,所述的間隙允許安裝管材試樣。
[0007] 所述金屬管材的直徑不超過50mm。
[0008] 在半圓柱形凸臺的外圓表面上加工螺紋孔,并對應的在半圓環(huán)形壓環(huán)上開有螺紋 孔,圓環(huán)形壓環(huán)安裝在管材試樣外部時,通過螺釘穿過半圓環(huán)形壓環(huán)并連接在半圓柱形凸 臺上,以將管材試樣固定。
[0009] 進一步的,所述半圓環(huán)形壓環(huán)與半圓柱形凸臺同軸設置。
[0010] 夾體上設有與掛塊配合連接并對滑塊具有徑向限位作用的滑槽,掛塊能夠在滑槽 中滑動,并且滑槽對掛塊在滑動方向以外的方向進行限位。
[0011] 優(yōu)選的,所述滑槽為燕尾槽形狀或T形槽形狀。
[0012] 更進一步優(yōu)選的,滑槽的側壁上開有螺紋孔,通過鎖緊螺釘連接螺紋孔中以對掛 塊鎖緊。
[0013] 在所述夾體之間、所述掛塊之間或所述半圓柱形凸臺之間設有定位結構,用以引 導定位,使兩個夾體對接后,兩個半圓柱形凸臺拼合成為圓柱體。
[0014] 所述定位結構可為錐形、梯形、矩形、圓形、三角形或異形結構。
[0015] 所述夾體上設有連接件,通過兩個夾體上的連接件將兩個夾體向兩側驅動,所述 連接件與夾體一體成型或通過可拆卸的方式連接在夾體上。
[0016] 進一步優(yōu)選的,所述連接件為螺桿或螺紋管。
[0017] 所述連接件與所述半圓柱形凸臺位于同一直線上,所述連接件的軸線穿過半圓柱 形凸臺的中線,使連接件將夾體向兩側拉動時,對套接在半圓柱形凸臺上的測試管材施加 正向的拉力。
[0018] 更進一步優(yōu)選的,兩個所述夾體、掛塊均為對稱結構,并且對稱安裝。
[0019] 在實際試驗時,先從金屬管材沿垂直管材軸向切割一段管材(一般為3-5mm管段) 作為管材試樣,端面拋光。上下夾體通過上部的連接件與疲勞試驗機連接,再用鎖緊螺釘鎖 死。掛塊燕尾端插入夾體下部的燕尾通槽中,2個緊固螺栓,分別從夾體的兩側螺紋孔,旋進 掛塊的螺紋孔中,將夾體與掛塊擰緊為一體。移動試驗機的上下夾頭,使上下夾體中掛塊的 2個半圓柱形凸臺合攏,將管材試樣套入其中。然后把半圓環(huán)形壓環(huán)放在試樣,通過緊固螺 栓,擰入半圓柱形凸臺上的螺孔,將管材試樣牢牢壓緊。開啟試驗機,施加設定的疲勞載荷 和頻率,可以獲得管材環(huán)向的疲勞強度、疲勞壽命及S-N曲線等試驗數(shù)據(jù)。
[0020] 采用本發(fā)明的方案,準備系列掛塊,半圓柱形凸臺的外徑與各種管材相匹配,而不 需變更夾體,便可滿足不同管徑金屬管材的環(huán)向疲勞性能的測試。夾具結構簡單,操作方 便,通用性強,節(jié)省試驗材料。
【附圖說明】
[0021] 下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0022] 圖1是本發(fā)明實施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具的正面結構示意圖, 圖中省略了半圓環(huán)形壓環(huán)。
[0023] 圖2是本發(fā)明實施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具的側面結構示意圖, 圖中省略了半圓環(huán)形壓環(huán)。
[0024] 圖3是本發(fā)明實施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具的正面裝配示意圖。
[0025] 圖4是本發(fā)明實施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具的側面裝配示意圖。
[0026] 圖5是本發(fā)明實施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具的另一種結構示意 圖,圖中省略了半圓環(huán)形壓環(huán);
[0027] 其中:1-夾體、2-掛塊、3-半圓柱形凸臺、4-半圓環(huán)形壓環(huán)、5-連接件、6-定位結 構、7-滑槽。
【具體實施方式】
[0028] 以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明,應當理解,此處所描述的優(yōu)選實施例僅用 于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0029]實施例一
[0030] 如圖1-4所示,本發(fā)明實施例所述一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗夾具,用于 金屬管材環(huán)向疲勞試驗中對管材的夾持,包括兩個夾體1,每個夾體上掛接有掛塊2,掛塊2 能夠滑動的安裝在夾體1上,掛塊2的一側設有半圓柱形凸臺3,兩個掛塊2對接后使半圓 柱形凸臺3拼合成為圓柱體,在每個半圓柱形凸臺3的外側設有半圓環(huán)形壓環(huán)4,所述半圓 環(huán)形壓環(huán)4的弧長小于1/2圓周,并且所述半圓環(huán)形壓環(huán)與半圓柱形凸臺之間保留有間隙, 所述的間隙允許安裝管材試樣。
[0031] 所述金屬管材的直徑不超過50mm。
[0032] 在半圓柱形凸臺3的外圓表面上加工螺紋孔,并對應的在半圓環(huán)形壓環(huán)4上開有 螺紋孔,半圓環(huán)形壓環(huán)安裝在管材試樣外部時,通過螺釘穿過半圓環(huán)形壓環(huán)并連接在半圓 柱形凸臺上,以將管材試樣固定。
[0033] 進一步的,所述半圓環(huán)形壓環(huán)與半圓柱形凸臺的同軸設置。
[0034] 夾體1上設有與掛塊配合連接并對滑塊具有徑向限位作用的滑槽7,使掛塊可在 滑槽7中滑動并對掛塊在滑動方向以外的方向進行限位。
[0035] 優(yōu)選的,所述滑槽7為燕尾槽形狀或T形槽形狀。
[0036]更進一步優(yōu)選的,滑槽7的側壁上開有螺紋孔,通過鎖緊螺釘安裝在螺紋孔中對 掛塊2鎖緊