[實用新型]一種原位力學性能測試設備用熱電偶固定裝置

有效

• 申請號: 201720460883.3
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN207133211U
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 龐建超;邱宇;楊恩娜;張哲峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01K7/02;G01K1/14
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 許宗富,周秀梅

技術領域

本實用新型涉及高溫原位裝置技術領域，具體涉及一種原位力學性能測試設備用熱電偶固定裝置。

背景技術

在材料疲勞與斷裂領域，樣品的靜態和動態損傷過程一直是損傷失效機制的研究重點。原位拉伸、壓縮以及疲勞可以直觀地將這一過程呈現，因此原位設備得到了越來越廣泛的應用。對于內燃機或燃氣輪機等服役環境為高溫的金屬材料，原位設備需要配備加熱單元以及測溫單元。目前，比較常用的一種原位設備為島津SΕRVO CONTROLLER 4830，其測溫單元為外置熱電偶。測試時熱電偶頭部焊接至試樣中部，另一端與原位設備相連。這種方法的缺點在于：一方面焊點會破壞材料的原有狀態，增加不可控變量；另一方面在試樣移動過程中，熱電偶容易與加熱電阻絲相接觸，形成測溫誤差。因此，尋找一種機械固定熱電偶的方法，既保證與試樣接觸，又能避免上述缺陷，是亟待解決的技術問題。

實用新型內容

為了解決現有原位設備中熱電偶的安裝缺陷，特別是與試樣焊接連接缺陷，以及測溫穩定性差等缺陷問題，本實用新型的目的在于提供一種原位力學性能測試設備用熱電偶固定裝置，該裝置通過巧妙設計即可在現有原位設備上實現，成本很低，操作方便，可以反復使用。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種原位力學性能測試設備用熱電偶固定裝置，該固定裝置包括熱電偶夾持件和粗牙型螺栓；其中：所述熱電偶夾持件包括一體成形的夾頭和細牙型螺栓，所述細牙型螺栓內設有貫穿型柱狀空腔，熱電偶能夠穿入夾頭和細牙型螺栓內的貫穿型柱狀空腔中；所述粗牙型螺栓能夠套裝于熱電偶夾持件外部，并通過壓迫熱電偶夾持件的夾頭實現對熱電偶的夾緊固定。

所述夾頭為圓臺結構，夾頭的粗端與細牙型螺栓相連接，夾頭與細牙型螺栓的連接處為平滑過渡。

所述夾頭與細牙型螺紋連接處的平滑過渡區≥1mm。

所述夾頭內中心位置設有用于穿入熱電偶的通道，夾頭側表面上開設三個貫穿形側槽(側槽平行于圓臺結構軸向開設，側槽與夾頭內的熱電偶通道相連通)，以夾頭圓臺結構的中心軸線為基準，側槽寬度20°，側槽間隔120°。

所述粗牙型螺栓內部設有相連通的柱狀空腔和圓臺狀空腔，圓臺形狀空腔的錐度大于所述夾頭的錐度；熱電偶夾持件穿入粗牙型螺栓內部時，隨著熱電偶夾持件穿入長度的增加，粗牙型螺栓的圓臺狀空腔部位壓迫所述夾頭，實現對夾頭的夾緊，進而固定夾頭內的熱電偶。

所述細牙型螺栓設有外螺紋，所述粗牙型螺栓設有內螺紋，二者配合能夠調節夾持熱電偶位置，壓縮夾頭，夾緊熱電偶。

所述細牙型螺栓擰入粗牙型螺栓頭部時，細牙型螺栓頭部露出粗牙型螺栓頭部(所述細牙型螺栓頭部與粗牙型螺栓頭部間隔至少1mm)；所述粗牙型和細牙型螺栓頭部形狀均采用六角形，螺紋長度為非全螺紋。

所述粗牙型螺栓設有外螺紋，用于接入原位測量設備。

該固定裝置的材質為耐熱鋼或高溫合金，根據實驗溫度選擇。

本實用新型設計原理及使用過程如下：

(1)由于熱電偶的夾持固定部分距離電阻絲底部位置不少于5mm，制備裝置的材料選取耐熱鋼即可。熱電偶中的陶瓷套管直徑約為2.63mm，因此細牙型螺栓內徑設計為2.64mm。

(2)本實用新型通過加工制作熱電偶夾持件和粗牙型螺栓，二者相配合使用；將熱電偶連帶陶瓷套管穿入細牙型螺栓；將細牙型螺栓擰入粗牙型螺栓。

(3)把粗牙型螺栓接入原位設備上，陶瓷套管調節露出夾頭部分的尺寸，保證熱電偶與試樣相接觸，擰緊細牙型螺栓，通過壓迫夾頭，夾緊陶瓷套管。調節粗牙型螺栓接入原位設備深度，保證熱電偶不會頂到試樣。將熱電偶接入原位設備，校準熱電偶，設置相關參數進行原位試驗。

本實用新型的優點和有益效果如下：

本實用新型裝置通過熱電偶夾持件和帶螺紋內孔的粗牙型螺栓機械緊固實現。把合適的耐熱鋼圓棒通過機加工制備成熱電偶夾持件以及帶螺紋內孔的粗牙型螺栓；將熱電偶連帶陶瓷套管穿入細牙型螺栓；將細牙型螺栓擰入粗牙型螺栓。把粗牙型螺栓接入原位設備上，調節陶瓷套管露出夾頭部分的尺寸，保證熱電偶與試樣相接觸，擰緊細牙型螺栓，通過壓迫夾頭，夾緊陶瓷套管。調節粗牙型螺栓接入原位設備深度，保證熱電偶不會頂到試樣。將熱電偶接入原位設備，校準熱電偶，設置相關參數進行原位試驗。本實用新型解決了原位設備中熱電偶的安裝缺陷，特別是焊接連接缺陷，以及測溫穩定性差等缺陷，通過巧妙設計即可在既有原位設備上固定熱電偶，成本很低，操作方便，可以反復使用。

附圖說明