[發明專利]一種微試樣夾持裝置的夾持方法

有效

• 申請號: 201410217895.4
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN105082003B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 董樑;惠虎;湯曉英;鐘誠;楊帆;王路逸;倪鵬;湯俊雄;王曉東;徐志岳;路亞慶
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B25B11/00
• 分類號: B25B11/00;G01N1/32
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明屬于試樣力學性能測試領域，具體涉及一種用于夾持微試樣進行金相研磨的微試樣夾持裝置和夾持方法。

背景技術

火電、核電、石油化工及冶金行業中有大量的在役壓力容器和管道，這些壓力容器和管道的材料長期在某種環境(高溫、腐蝕等)下服役后會受到不同程度的損傷，為了客觀評價設備的安全性并預測設備的剩余壽命，則必須準確獲得其材料的力學性能。最有效也是最準確的做法是對設備進行有損的試樣割取，然后按常規的方法進行材料各種性能的測試評定，但這種做法對原結構有明顯的損傷與破壞，常常限制了在役設備的評定。

因此，目前已逐漸采用微試樣技術，即從設備上取下不足以對設備構成損傷的較小試樣，然后對其進行研究，這樣才能解決上述問題，真正評價設備安全性。

如圖1所示為微試樣法(液壓鼓脹法)的測試原理圖，微試樣1由上夾具2和下夾具3夾持固定，在微試樣1上施加荷載P，通過位移傳導裝置4和位移傳感器來測試其位移，因為其微小的試樣尺寸，更簡單的實驗設備，更真實的加載方式，更少的影響因子，更可靠的實驗數據，具有更加廣泛的應用前景。在工程實際中，從在役設備取樣時，可能會出現試樣厚度不一的情況，而對微試樣技術(小沖桿，液壓鼓脹)微試樣試驗對試樣厚度具有極高的敏感性，因此考慮試樣厚度對試驗結果的影響是必要的。

由于微試樣法所采用的試樣尺寸極小，試樣半徑通常為幾毫米，而厚度僅為幾百微米。通過試樣厚度非均勻性的數值模擬結果可知，不但厚度的大小會對爆破片的爆破壓估算產生很大的影響，而且厚度的非線性也是不可忽略的。因此在進行試樣制備時，加工精度要求非常高，試樣的兩個表面要求具有很好的光潔度和平行度，并且試樣最終要具有良好的表面粗糙度。在傳統的試樣加工中，采用線切割加手工研磨的方法來制備試驗所需的試樣。線切割方法相較于一般的手工鋸條或砂輪切割，其優點在于不僅切割面相對平整光滑，而且在一般材料和切割環境下的切割影響層很薄，僅為0.01～0.02mm左右，而這種加工方法的缺陷在于只能加工直徑偏小，厚度偏大的試樣，如在小沖桿試驗中要制備0.5mm厚的試樣時先要將棒材線切割為0.6mm的薄片，對于大部分不銹鋼材料而言存在導熱差、線膨脹系數大的問題，因此采用磨床磨削容易產生變形，故只能利用水砂皮手工研磨直至要求厚度，這不僅大大增加了勞動強度并且加工精度也得不到保證。

在過去傳統的小試樣夾持裝置往往采用微動連接，如在工裝側面開槽并用螺栓緊固，這種方法對螺栓緊固力的要求很高，緊固力小導致夾持不穩定，緊固力過大會造成試樣變薄之后的彎曲變形。

發明內容

為了解決線切割后微試樣的精加工問題，本發明的目的在于提供一種微試樣夾持裝置和方法，使夾持裝置通過夾持部件與調節部件實現對吸附部件的固定和高度調整，同時通過吸附部件上的雙層吸盤實現對微試樣的穩定夾持，以在金相研磨機上進行加工，操作簡單，提高效率和精度，不會對試樣造成變形等損傷。

本發明的技術解決方案如下：

一種微試樣夾持裝置，其包括：夾持部件1、調節部件2、吸附部件3和真空泵4；所述夾持部件1為上部敞口、下部開孔的內螺紋套筒，所述調節部件2為中間貫通的外螺紋套筒，所述夾持部件1與調節部件2通過配合螺接圍合形成腔體，所述調節部件2內部設置臺階；所述吸附部件3包括中空芯桿5，在所述中空芯桿5的底部套接有用于吸附微試樣的吸盤6，在所述中空芯桿5下部設置與所述臺階配合并用于支撐調節部件2的凸臺7，所述凸臺7的外徑與夾持部件的內徑相適應，所述吸附部件3貫穿于所述腔體,通過氣管與真空泵4連接。

本發明所述的微試樣為金屬試樣，優選的是，厚度為0.3～0.5mm,直徑為10～20mm的金屬試樣。

根據本發明所述的微試樣夾持裝置，所述中空芯桿5底部邊緣設置外凸緣，所述吸盤(6)設置有與所述外凸緣配合套嵌的內凹槽。

根據本發明所述的微試樣夾持裝置，所述吸盤6為硅膠吸盤，所述硅膠吸盤上部為硅膠套接件8，所述硅膠吸盤下部為雙層吸盤9。

所述雙層吸盤直徑，優選的是，2/3試樣直徑<吸盤直徑<4/5試樣直徑。

根據本發明所述的微試樣夾持裝置，所述夾持部件1的下部開孔孔徑小于硅膠套接件8的外徑而大于雙層吸盤9的口徑。

根據本發明所述的微試樣夾持裝置，所述夾持部件1內表面的下部設置有定位肩。

根據本發明所述的微試樣夾持裝置，所述吸附部件3的中空芯桿5通過氣嘴接頭與所述真空泵連接。