[發明專利]一種用于硬脆材料拉伸實驗的專用夾具

在審

• 申請號: 202011390090.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112326417A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 易林峰;吳時盛;張玉華;曹浪;蔡榮賓;謝強
• 申請（專利權）人: 中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 黃海波

本發明公開了一種用于硬脆材料拉伸實驗的專用夾具，包括：同軸地相對設置的圓柱狀第一夾具和第二夾具，所述第一夾具和第二夾具背離端均設置有安裝外螺紋，所述第一夾具和第二夾具相對端對稱地設置有用于嵌入并卡住拉伸試樣端部的燕尾槽，所述第一夾具和第二夾具的圓柱面還設置有可確保拉伸試樣的中心面與第一夾具、第二夾具的中心面始終位于同一個平面上、防止拉伸時拉伸試樣從燕尾槽中脫離的限位裝置。本發明可用于硬脆材料拉伸實驗，不需要通過夾頭加緊提供摩擦力作為拉伸實驗的加載力，可避免夾頭夾持引起的脆裂。同時，無需特殊的裝夾過程，結構簡單、使用方便快捷、安全可靠。

技術領域

本發明涉及拉伸夾具領域，特別地，涉及一種用于硬脆材料拉伸實驗的專用夾具。

背景技術

采用萬能試驗機開展拉伸實驗，是獲得材料應力—應變曲線的常規方法，可有效的獲得材料的彈性模量、屈服強度、抗拉強度、應變硬化特性等信息。

高合金鋼、高速鋼、高碳鋼、金屬基復合材料等金屬材料常用于制作刀具、刃具等，由于其強度高、硬度高、塑性低、脆性大，采用常規狗骨頭試樣進行拉伸實驗無法獲得其拉伸曲線，其主要問題在于此類材料無法在拉伸試驗機上用常規方法進行夾持。由于材料強度高，拉伸實驗所需要的拉力較大，也因樣品硬度大，夾頭的螺紋無法壓入樣品的夾持端，因此靠摩擦力無法防止樣品在拉伸過程中脫出。若采用夾緊力更大的液壓夾頭，會由于壓力過大，導致夾持端發生碎裂。此外，由于脆性樣品開孔后，拉伸加載時也會導致夾持端發生碎裂。

發明內容

本發明提供了一種用于硬脆材料拉伸實驗的專用夾具，以解決通過現有常規方法夾持硬脆材料進行拉伸實驗時無法加載足夠大拉力以完成拉伸試驗、試樣易脫出、易碎裂的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種用于硬脆材料拉伸實驗的專用夾具，包括：

同軸地相對設置的圓柱狀第一夾具和第二夾具，所述第一夾具和第二夾具背離端均設置有安裝外螺紋，所述第一夾具和第二夾具相對端對稱地設置有用于嵌入并卡住拉伸試樣端部的燕尾槽，所述第一夾具和第二夾具的圓柱面還設置有可確保拉伸試樣的中心面與第一夾具、第二夾具的中心面始終位于同一個平面上、防止拉伸時拉伸試樣從燕尾槽中脫離的限位裝置。

進一步地，所述第一夾具背離所述第二夾具的一端設置有與拉伸試驗機的夾持段螺紋連接的第一安裝外螺紋，另一端沿徑向貫穿設置有第一燕尾槽；

所述第二夾具背離所述第一夾具的一端設置有與拉伸試驗機的另一夾持段螺紋連接的第二安裝外螺紋，另一端沿徑向貫穿設置有第二燕尾槽。

進一步地，所述第一燕尾槽的兩側對稱設置有與拉伸試樣一端相接觸的第一試樣接觸斜面；

所述第二燕尾槽的兩側對稱設置有與拉伸試樣另一端相接觸的第二試樣接觸斜面。

進一步地，所述第一試樣接觸斜面與第一夾具軸線之間的夾角為35°～55°；所述第二試樣接觸斜面和第二夾具軸線之間的夾角為35°～55°。此夾角過大會導致試樣過渡圓弧過渡不平緩，造成試樣平行段中有附加應力；此夾角過小會導致加持力不夠，樣品可能會在此斜面上滑動。

進一步地，所述第一試樣接觸斜面和第二試樣接觸斜面的表面設置有硬化處理層。

進一步地，所述硬化處理層為氮化層，所述氮化層的深度為200～1000μm。

進一步地，所述第一燕尾槽和所述第二燕尾槽的槽底均設置為弧形面。

進一步地，所述限位裝置包括：

限位塊，所述限位塊對稱地嵌入設置在所述燕尾槽內且與拉伸試樣端部兩側相接觸，用于將拉伸試樣端部限制于燕尾槽內，確保拉伸試樣的中心面與第一夾具、第二夾具的中心面始終位于同一個平面上；