[發明專利]一種石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具、設備及開槽方法

有效

• 申請號: 201810271603.3
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108453906B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 楊輝;黃岱;許漢春;夏德祥
• 申請（專利權）人: 中鋼集團新型材料（浙江）有限公司
• 主分類號: B28D1/18
• 分類號: B28D1/18;B28D7/00;B28D7/04;G01N1/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 韓燕燕

本發明提供了一種石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具、設備及開槽方法，其包括石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具，該石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具包括刀柄與刀片，刀柄與數控機床的主軸同軸連接，刀片旋轉對工作臺上夾具夾緊固定的石墨材料樣品進行數控開槽，用來替代手工開槽，避免手工開槽帶來的對測試結果準確性的影響，解決了手工開槽對于石墨材料斷裂韌性測試造成不準確的技術問題，保證石墨樣品材料開槽的一致性，提高了石墨材料樣品在進行斷裂韌性測試時的測試精度，并且數控機床帶動特定的開槽刀具對石墨材料樣品進行全自動開槽，其開槽的速度與效率遠高于人工開槽的速度，提高了測試的效率。

技術領域

本發明涉及石墨材料檢測用開槽技術領域，具體為一種石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具、設備及開槽方法。

背景技術

斷裂韌性是表征材料阻止裂紋擴展的能力，是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。在加載速度和溫度一定的條件下，對某種材料而言它是一個常數。當裂紋尺寸一定時，材料的斷裂韌性值愈大，其裂紋失穩擴展所需的臨界應力就愈大；當給定外力時，若材料的斷裂韌性值愈高，其裂紋達到失穩擴展時的臨界尺寸就愈大。且斷裂韌性是材料阻止宏觀裂紋失穩擴展能力的度量，也是材料抵抗脆性破壞的韌性參數。它和裂紋本身的大小、形狀及外加應力大小無關。是材料固有的特性，只與材料本身、熱處理及加工工藝有關。是應力強度因子的臨界值。常用斷裂前物體吸收的能量或外界對物體所作的功表示。韌性材料因具有大的斷裂伸長值，所以有較大的斷裂韌性，而脆性材料一般斷裂韌性較小。

而斷裂韌性作為表征石墨材料抵抗裂紋擴展、阻止斷裂的一個量度。需要對石墨材料斷裂性能進行測試，常用的是在材料上人為地切割出一個凹槽檢測槽用以模擬斷裂，以計算出材料的抵抗脆性破壞的韌性參數K_1c。美國材料試驗協會ASTM D7779已對檢測方法進行了規范，但現有對石墨材料樣品進行凹槽的加工方法均為手工切割，在模擬斷裂時，由于手工開槽的檢測槽的槽底根部半徑過大，以及檢測槽本身的大小和形狀的一致性無法保證，直接影響測試結果的準確性，從而嚴重阻礙該方法的應用，對石墨材料的工程應用帶來較大可靠性風險。

在專利號為CN103223528A的中國專利中公開了建裝板材開槽孔設備、開槽孔方法及鋸片、加工所得板材，其公開的鋸片的邊緣具有20度～80度傾角；其公開的設備包括用于對板材進行切削的切削部分和用于支撐板材的工作臺部分；其公開的方法是控制切削部分或工作臺部分相對運動從而實現對板材的放置、切削目的，但是該鋸片、設備以及方法均無法運用于石墨斷裂韌性測試中。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具、設備及開槽方法，通過利用數控機床配合特定的開槽刀具對石墨材料樣品進行全自動開槽的方法，替代手工開槽的方法，解決用于測試斷裂韌性的樣品因凹槽大小、形狀不一致造成的實驗誤差偏大，結果不準確等問題，有效改善因切口大小和形狀造成的實驗誤差。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種石墨材料斷裂韌性測試用開槽刀具，包括：

刀柄，所述刀柄為圓柱形設置，其從上至下包括裝夾部與連接部,所述裝夾部的直徑為J，長度為K，所述連接部的直徑為U，長度為M,所述裝夾部的直徑J與連接部的直徑U的關系滿足：2U≤J≤3U,所述裝夾部的長度K與連接部的長度M的關系滿足：M/3≤K≤M/2；

刀片，所述刀片同心設置于所述連接部的末端，其與所述連接部一體設置，且其直徑為P，厚度為Q，該刀片的工作區的外圓周上等距分部有數量為N的尖端高度為H的齒形的刀刃部，所述刀片的直徑P與刀刃部的數量N之間的關系滿足：πP/3≤N≤πP/2，且所述刀片直徑P的單位為mm；

所述刀柄旋轉，帶動所述刀片同步旋轉，使工作區的外圓周上的刀刃部對石墨材料樣品進行切割，使石墨材料樣品的長度方向的中部形成深度為a，寬度為d的用于石墨材料斷裂韌性測試用的檢測槽，且該檢測槽的槽底根部半徑R<5μm。