一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具，尤其是管材環(huán)向的脈動、拉 伸和拉壓疲勞性能的測試，屬于材料力學(xué)試驗(yàn)裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬管材是一種中空的長條圓形型材，主要廣泛用于石油、化工、醫(yī)療、食品、輕 工、機(jī)械儀表、航空等工業(yè)輸送管道以及機(jī)械結(jié)構(gòu)部件等。另外，在折彎、抗扭強(qiáng)度相同時， 重量較輕，所以也廣泛用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)，也常用作生產(chǎn)各種常規(guī)武器、槍管、 炮彈、液壓管路等。
[0003] 金屬管材主要是通過冷乳工藝制備，在變形工程中容易形成織構(gòu)，造成材料力學(xué) 性能的各向異性。管材在工作條件下，往往是環(huán)向受力大于軸向，且還會承受疲勞載荷， 如航空液壓管路系統(tǒng)。軸向力學(xué)性能不能簡單的代替環(huán)向力學(xué)性能，也很難推測環(huán)向的 力學(xué)性能。管材軸向尺寸較大，夾持相對容易，目前的管材力學(xué)性能主要是沿管材軸向測 試。李遠(yuǎn)睿和陳琳（管材高溫低周疲勞實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理，中國有色金屬學(xué)報，2003,13 : PP721-726)在-Ti鈦合金管材兩頭插入堵條，然后用試驗(yàn)機(jī)液壓卡頭夾持，管材試樣中部 磨削出弧形槽，測試了管材高溫低周疲勞軸向性能。李遠(yuǎn)睿等（Φ14X2"〇Ti-Al-Zr鈦合 金管材的高溫低周疲勞性能研究，核動力工程，2003, 24 :pp307-311)用同樣方法研究了鋯 合金管材軸向的低周疲勞壽命和循環(huán)相應(yīng)特性。管材環(huán)向力學(xué)性能基本采用類似對開式拉 力盤法（N0L)的對開式拉伸法進(jìn)行，但試樣不固定，結(jié)構(gòu)剛度不高，疲勞試驗(yàn)機(jī)會發(fā)生不能 啟振，振動頻率不高，會載荷過沖等問題，導(dǎo)致試驗(yàn)無法進(jìn)行或數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。目前尚無任何可 實(shí)現(xiàn)小管徑金屬管材環(huán)向疲勞性能測試的技術(shù)方案和相應(yīng)的夾具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具，填補(bǔ)現(xiàn)有材料試驗(yàn) 金屬無法對金屬管材環(huán)向進(jìn)行材料疲勞性能測試的空白，實(shí)現(xiàn)對小口徑金屬管材脈動和拉 拉疲勞試驗(yàn)，調(diào)整2個掛塊半圓凸臺之間的間隙，還能進(jìn)行拉壓疲勞試驗(yàn)。
[0005] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具，用于金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)中對管材的 夾持，包括兩個夾體，每個夾體上掛接有掛塊，掛塊可滑動的安裝在夾體上，掛塊的一側(cè)設(shè) 有半圓柱形凸臺，兩個掛塊對接后使半圓柱形凸臺拼合成為圓柱體，在每個半圓柱形凸臺 的外側(cè)設(shè)有半圓環(huán)形壓環(huán)，所述半圓環(huán)形壓環(huán)的弧長小于1/2圓周，并且所述半圓環(huán)形壓 環(huán)與半圓柱形凸臺之間保留有間隙，所述的間隙允許安裝管材試樣。
[0007] 所述金屬管材的直徑不超過50mm。
[0008] 在半圓柱形凸臺的外圓表面上加工螺紋孔，并對應(yīng)的在半圓環(huán)形壓環(huán)上開有螺紋 孔，圓環(huán)形壓環(huán)安裝在管材試樣外部時，通過螺釘穿過半圓環(huán)形壓環(huán)并連接在半圓柱形凸 臺上，以將管材試樣固定。
[0009] 進(jìn)一步的，所述半圓環(huán)形壓環(huán)與半圓柱形凸臺同軸設(shè)置。
[0010] 夾體上設(shè)有與掛塊配合連接并對滑塊具有徑向限位作用的滑槽，掛塊能夠在滑槽 中滑動，并且滑槽對掛塊在滑動方向以外的方向進(jìn)行限位。
[0011] 優(yōu)選的，所述滑槽為燕尾槽形狀或T形槽形狀。
[0012] 更進(jìn)一步優(yōu)選的，滑槽的側(cè)壁上開有螺紋孔，通過鎖緊螺釘連接螺紋孔中以對掛 塊鎖緊。
[0013] 在所述夾體之間、所述掛塊之間或所述半圓柱形凸臺之間設(shè)有定位結(jié)構(gòu)，用以引 導(dǎo)定位，使兩個夾體對接后，兩個半圓柱形凸臺拼合成為圓柱體。
[0014] 所述定位結(jié)構(gòu)可為錐形、梯形、矩形、圓形、三角形或異形結(jié)構(gòu)。
[0015] 所述夾體上設(shè)有連接件，通過兩個夾體上的連接件將兩個夾體向兩側(cè)驅(qū)動，所述 連接件與夾體一體成型或通過可拆卸的方式連接在夾體上。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述連接件為螺桿或螺紋管。
[0017] 所述連接件與所述半圓柱形凸臺位于同一直線上，所述連接件的軸線穿過半圓柱 形凸臺的中線，使連接件將夾體向兩側(cè)拉動時，對套接在半圓柱形凸臺上的測試管材施加 正向的拉力。
[0018] 更進(jìn)一步優(yōu)選的，兩個所述夾體、掛塊均為對稱結(jié)構(gòu)，并且對稱安裝。
[0019] 在實(shí)際試驗(yàn)時，先從金屬管材沿垂直管材軸向切割一段管材（一般為3-5mm管段） 作為管材試樣，端面拋光。上下夾體通過上部的連接件與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接，再用鎖緊螺釘鎖 死。掛塊燕尾端插入夾體下部的燕尾通槽中，2個緊固螺栓，分別從夾體的兩側(cè)螺紋孔，旋進(jìn) 掛塊的螺紋孔中，將夾體與掛塊擰緊為一體。移動試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭，使上下夾體中掛塊的 2個半圓柱形凸臺合攏，將管材試樣套入其中。然后把半圓環(huán)形壓環(huán)放在試樣，通過緊固螺 栓，擰入半圓柱形凸臺上的螺孔，將管材試樣牢牢壓緊。開啟試驗(yàn)機(jī)，施加設(shè)定的疲勞載荷 和頻率，可以獲得管材環(huán)向的疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命及S-N曲線等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0020] 采用本發(fā)明的方案，準(zhǔn)備系列掛塊，半圓柱形凸臺的外徑與各種管材相匹配，而不 需變更夾體，便可滿足不同管徑金屬管材的環(huán)向疲勞性能的測試。夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方 便，通用性強(qiáng)，節(jié)省試驗(yàn)材料。
【附圖說明】
[0021] 下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具的正面結(jié)構(gòu)示意圖， 圖中省略了半圓環(huán)形壓環(huán)。
[0023] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖， 圖中省略了半圓環(huán)形壓環(huán)。
[0024] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具的正面裝配示意圖。
[0025] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具的側(cè)面裝配示意圖。
[0026] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具的另一種結(jié)構(gòu)示意 圖，圖中省略了半圓環(huán)形壓環(huán)；
[0027] 其中：1-夾體、2-掛塊、3-半圓柱形凸臺、4-半圓環(huán)形壓環(huán)、5-連接件、6-定位結(jié) 構(gòu)、7-滑槽。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用 于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]實(shí)施例一
[0030] 如圖1-4所示，本發(fā)明實(shí)施例所述一種小管徑金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)夾具，用于 金屬管材環(huán)向疲勞試驗(yàn)中對管材的夾持，包括兩個夾體1，每個夾體上掛接有掛塊2,掛塊2 能夠滑動的安裝在夾體1上，掛塊2的一側(cè)設(shè)有半圓柱形凸臺3,兩個掛塊2對接后使半圓 柱形凸臺3拼合成為圓柱體，在每個半圓柱形凸臺3的外側(cè)設(shè)有半圓環(huán)形壓環(huán)4,所述半圓 環(huán)形壓環(huán)4的弧長小于1/2圓周，并且所述半圓環(huán)形壓環(huán)與半圓柱形凸臺之間保留有間隙， 所述的間隙允許安裝管材試樣。
[0031] 所述金屬管材的直徑不超過50mm。
[0032] 在半圓柱形凸臺3的外圓表面上加工螺紋孔，并對應(yīng)的在半圓環(huán)形壓環(huán)4上開有 螺紋孔，半圓環(huán)形壓環(huán)安裝在管材試樣外部時，通過螺釘穿過半圓環(huán)形壓環(huán)并連接在半圓 柱形凸臺上，以將管材試樣固定。
[0033] 進(jìn)一步的，所述半圓環(huán)形壓環(huán)與半圓柱形凸臺的同軸設(shè)置。
[0034] 夾體1上設(shè)有與掛塊配合連接并對滑塊具有徑向限位作用的滑槽7,使掛塊可在 滑槽7中滑動并對掛塊在滑動方向以外的方向進(jìn)行限位。
[0035] 優(yōu)選的，所述滑槽7為燕尾槽形狀或T形槽形狀。
[0036]更進(jìn)一步優(yōu)選的，滑槽7的側(cè)壁上開有螺紋孔，通過鎖緊螺釘安裝在螺紋孔中對 掛塊2鎖緊