[發明專利]一種用于薄壁管高溫拉伸試驗的試樣及夾具

有效

• 申請號: 201110230495.3
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102323140A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李恒;楊合;王澤康;張志勇;田玉麗
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及材料熱成形領域，具體是一種用于薄壁管高溫拉伸試驗的試樣及夾具。

背景技術

薄壁管是指管材的直徑與壁厚的比值大于20，薄壁管由于其壁厚薄其數控冷彎成形彎曲力矩大，易出現起皺、管外側過度減薄、破裂等加工缺陷，尤其是在小彎曲半徑下更難成形合格產品。熱彎條件下管材變形抗力減小、塑性流動性增加，可有效解決上述難題。為了制定合理的數控熱彎工藝參數以及實現準確的數值建模分析，需要在高溫下對薄壁管弧形試樣進行拉伸試驗以獲得相應溫度下管材的材料性能參數。目前無論厚壁管材或薄壁管材，其高溫拉伸試驗所用的試樣仍舊是采用傳統的熱拉伸弧形試樣，傳統的熱拉伸弧形試樣是按照中華人民共和國國家標準《金屬材料高溫拉伸試驗》GB/T.4338-1995設計的熱拉伸弧形試樣，標距段寬度大于承力孔直徑，同時標距段過渡到凸臺采用的是過渡直角，傳統的熱拉伸弧形試樣主要針對厚壁管材，對于薄壁管材，由于管材壁厚薄易在標距段過渡到凸臺的直角過度區域和承力孔附近出現應力集中而導致標距段異常斷裂、承力孔失穩起皺，其試驗結果不能準確表征試樣材料的高溫力學性能；標準的用于高溫拉伸試驗的夾具過于簡單且不能夠定位準確和夾持不緊。薄壁管材是指管材直徑與壁厚的比值大于20，若將傳統熱拉伸弧形試樣應用與薄壁管材，由于標距段寬度大于承力孔的直徑，導致高拉伸試驗過程中承力孔外邊緣處容易產生應力集中而失穩起皺；傳統的熱拉伸試樣標距段過渡到凸臺采用過渡直角，高溫拉伸過程中，薄壁的試樣此處的過渡直角更易產生應力集中發生異常斷裂。對于傳統的高溫拉伸試驗夾具，由于其不具有夾持作用，夾持力不夠易出現打滑，并且傳統的高溫拉伸試驗夾具定位不準確是其固有缺陷，而專利《一種測試薄壁管材高溫拉伸性能的夾具》(專利公告號：CN?201222026Y)主要針對小直徑薄壁管全管段試樣的高溫拉伸試驗，而不適合于夾持大直徑薄壁管高溫拉伸弧形試樣；專利《一種拉伸試驗夾具》(專利公告號：CN?201069347U)由于發明的夾具直接與拉伸試驗機夾持裝置進行裝配，無法安裝加熱爐，故難以用于高溫拉伸試驗；專利《一種萬能試驗機管材拉伸試驗夾具》(專利公告號：CN?201222026Y)主要是針對冷拉伸試驗的夾具，不能用于高溫拉伸試驗。因此，基于以上問題，需要對高溫拉伸試樣進行有效改進，對高溫拉伸夾具進行合理設計，以使薄壁管弧形試樣在高溫拉伸中無應力集中、變形均勻且過程穩定。

發明內容

為了克服現有技術中熱拉伸弧形試樣存在的在高溫拉伸過程中易產生標距段過渡到凸臺的過渡直角應力集中而發生異常斷裂、承力孔受力過大而使承力孔外邊緣失穩起皺和標距段變形不均勻不穩定的缺陷；同時為了克服由于夾持試樣不緊固、夾持定位不準確造成的試驗數據不準確。基于以上問題本發明提出了一種用于薄壁管高溫拉伸試驗的試樣及夾具。

本發明的中部為標距段，在試樣中部標距段的兩端分別有兩個凸臺；并且各端的兩個凸臺分別位于試樣寬度的兩側邊上，試樣的兩端分別有承力孔；所述承力孔的中心位于試樣長度方向的中心線上。其特征在于，所述的標距段的寬度與位于試樣兩端的承力孔的直徑相同。凸臺與標距段之間通過過渡圓弧過渡，所述的過渡圓弧的半徑為改進前的同規格試樣的標距段寬度與承力孔直徑的差值的1/2。

所述薄壁管高溫拉伸試驗的試樣的夾具包括固定架、兩個滑塊、凸模、凹模和四個擋塊；兩個滑塊位于固定架的卡槽內，并分別與所述卡槽的內壁貼合；凸模和凹模均位于兩個滑塊之間，分別嵌入滑塊上的內凹槽中。凸模的凸面與凹模的凹面配合，并通過四個擋塊將兩個滑塊固定在固定架上。通過銷軸將試樣、凸凹模具和兩滑塊定位連接。

所述固定架一端與拉伸試驗機固連；固定架的另一端中心有用于安裝滑塊和模具的卡槽。卡槽兩側內壁表面與固定架的軸線之間的夾角均為9°。

所述滑塊斜面的斜角為9°；在滑塊的中心，有銷軸的安裝孔。

凹模的凹面的曲率與試樣外圓表面的曲率相同。凸模的凸面的曲率與試樣內圓表面的曲率相同。在凹模和凸模的中心有銷軸的安裝孔。并且該銷軸安裝孔的位置與滑塊上的銷軸安裝孔的位置對應。