[發明專利]一種材料的剪切破壞溫度的檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201810116079.2
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108279174A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 王奔;鄭耀輝;楊博文;孔憲俊;張亞飛
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種材料的剪切破壞溫度的檢測方法及裝置，方法為：(1)將多個剪切性能測試機的應變片安裝到待檢測材料的多個不同位置上，安裝加熱環，在加熱環和待檢測材料之間設置隔熱層，應變片位于待檢測材料和隔熱層之間；待檢測材料放入剪切性能測試機內固定夾緊；(2)向加熱環通電進行加熱，使待檢測材料的不同局部被加熱到不同溫度；(3)通過剪切性能測試機對待檢測材料進行剪切試驗，根據首先發生破壞位置，確定剪切破壞溫度。裝置包括夾具、溫度控制箱和加熱裝置，其中加熱裝置由多個加熱環、熱電偶和隔熱層組成，各加熱環設有電阻絲與溫度控制箱連接。本發明的裝置及方法利用一個工件快速的檢測材料剪切破壞時的溫度，提高檢測效率。

技術領域

本發明屬于材料檢測技術領域，特別涉及一種材料的剪切破壞溫度的檢測方法及裝置。

背景技術

在航空航天領域內存在大量復合材料類或疊層材料類工件，由于受到其內部性能的限制，普遍存在受溫度影響較大的缺點；然而在工件加工過程中，必然受到熱力的影響，并且在加工過程中產生的切削熱可能使其性能失效。

隨著加工溫度的不斷提高，工件在加工位置處的性能逐漸降低，此時在切削力作用下容易導致加工位置處發生分層等損傷，從而嚴重降低工件的加工質量；因此需要嚴格控制加工溫度，使其低于材料的破壞溫度。

為了檢測材料破壞的溫度，通常需要用剪切試驗的方法，具體如下：

(1)將工件加熱到一定溫度后，再將其固定在剪切性能檢測試驗裝置上，安裝應變片后進行試驗，重復多次得到材料的破壞溫度；

(2)將工件固定在剪切性能檢測試驗裝置上并且安裝應變片，再將工件加熱到一定溫度并保溫，然后進行剪切試驗，重復多次得到材料的破壞溫度。

但兩種方法均只是對一個工件加熱到某溫度時，測量材料剪切破壞的溫度，試驗過程中需要前期準備多個工件分別進行試驗。這樣不僅造成了人力、物力、財力的大量浪費，還加大了工作量，降低了效率，特別是某些情況下，工件數量有限或者價格十分昂貴，導致試驗難以進行或者成本過高。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種材料的剪切破壞溫度的檢測方法及裝置，其特點在于可以采用一個工件快速檢測材料剪切破壞時的大致溫度，既節約了資源，降低了成本，又提高了效率。

本發明的方法按以下步驟進行：

(1)將待檢測材料制成標準尺寸樣品，將多個剪切性能測試機的應變片安裝到待檢測材料的多個不同位置上，在待檢測材料的軸向的多個不同位置上安裝加熱環，在加熱環和待檢測材料之間設置隔熱層，其中應變片位于待檢測材料和隔熱層之間；然后將待檢測材料放入剪切性能測試機內，通過定位夾緊裝置使待檢測材料兩端固定夾緊；

(2)向加熱環通電進行加熱，使待檢測材料的各局部被加熱后升溫，調節加熱環溫度，使待檢測材料的不同局部被加熱到不同溫度；

(3)當待檢測材料的不同局部分別達到不同的設定溫度后，通過剪切性能測試機對待檢測材料進行剪切試驗，根據待檢測材料首先發生破壞的位置，對應該位置的加熱環在加熱時的設定溫度，即為該待檢測材料的剪切破壞溫度。

上述方法中，所述的待檢測材料為復合材料、鈦合金、高溫合金或不銹鋼。

上述方法中，所述的標準尺寸以配合剪切性能測試機為準。

上述的隔熱層為纖維增強塑料板，粘貼在待檢測材料上。

上述的加熱環選用材質為銅，加熱環的內部通道尺寸與粘貼有隔熱層的待檢測材料外部尺寸相配合。

上述的加熱環上設置加熱環電阻絲，加熱環電阻絲通過導線與溫度控制箱的電阻絲連接，通過溫度控制箱對加熱環進行通電加熱，進而控制待檢測材料的局部溫度。