一种小尺寸样品高温弯曲试验检测工装和方法

技术领域

本发明涉及小尺寸样品检测技术领域，尤其涉及一种小尺寸样品高温弯曲试验检测工装和方法。

背景技术

弯曲试验测定材料承受弯曲载荷时的力学性能的试验，时材料机械性能的基本方法之一。弯曲试验时，试验一侧为单项拉伸，另一侧为单项压缩，最大正应力出现在试样表面，对表面缺陷敏感，因此弯曲试验常用于检验材料表面缺陷质量。另外，对于脆性材料，因对偏心敏感，利用拉伸试验不容易准确测定其力学性能指标，因此常用弯曲试验测定其抗弯强度，并相对比较材料的变形能力。

小尺寸样品高温弯曲试验是对样品进行加热500℃后，以压缩的方式测定样品的弯曲一定角度后是否存在裂纹的一种检测方法。小尺寸试样为长方形状样品，整体为合金材质，长度为30-40mm，宽度5-7mm，高度5-7mm。由于需要高温试验，不能直接夹持在电子万能试验机的夹具之上。因此，样品固定方式及夹具耐高温程度决定了弯曲检测装置的使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小尺寸样品高温弯曲试验检测工装和方法，通过不同尺寸夹块实现多尺寸样品弯曲检测，解决了小尺寸样品高温弯曲检测的问题，填补了该方法的空白。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小尺寸样品高温弯曲试验检测工装，包括：

上压头夹具，具有从上到下设置的上安装端、上压盘和上压头，所述上压头为椭圆形；

下压头夹具，上部开设有第一夹块凹槽和第二夹块凹槽，所述第一夹块凹槽和所述第二夹块凹槽之间开设有弯曲端；

夹块，上部设有样品卡槽和内凹槽，底部设有夹块固定端。

进一步地，所述上压头夹具整体为长方体和圆柱体组成，高度为80mm-90mm，宽度为30mm-50mm。

进一步地，所述上压头夹具的材质为石墨。

进一步地，所述上安装端与试验机上端采用卡槽固定连接。

进一步地，所述卡槽直径为Φ25mm-26mm，高度为9mm-10mm。

进一步地，所述上压头高度为25mm-28mm，厚度为12mm-15mm，所述上压头顶端为R5圆角。

进一步地，所述下压头夹具的底部设有下夹具固定端。

进一步地，所述夹块材质为石墨，整体为长方体，长度为24mm-25mm，宽度为19.8mm-19.9mm，高度为32mm-33mm。

进一步地，所述样品卡槽为长方形，分布在所述夹块上端两侧，高度为8mm-10mm，宽度为9.25mm-9.30mm，厚度为5mm-6mm；所述内凹槽为内圆形凹槽，所述内圆形凹槽的内径为Φ5，深度为2mm-3mm。

一种小尺寸样品高温弯曲试验检测方法，包括以下步骤：

步骤一：在试验机两端安装上压头夹具、下压头夹具，夹块放置下压头夹具在夹块凹槽中，然后对试验机力值进行清零；

步骤二：通过高温电子万能试验机的加热箱对样品及夹具进行加热处理，直至加热到500℃时，然后通过上压盘向下运动，接触到样品后开始弯曲检测，对样品两端施加压缩负荷，压缩速率2～3mm/min，直至样品弯曲；

步骤三：通过计算测得弯曲强度和观察样品的断面形貌，判断样品高温弯曲后的力学性能指标。

与现有技术相比，本发明提供的小尺寸样品高温弯曲试验检测工装和方法具有以下有益效果：

本发明的夹具采用石墨材料设计，可有效实现高温弯曲试验。

本发明通过设计样品卡槽，对样品进行有效固定，保证检测准确性。

本发明通过夹块与下压头夹具配合安装设计，可通过不同尺寸的夹块实现多种尺寸样品弯曲检测。

本发明通过设计并制作小尺寸样品高温弯曲试验检测工装，从而实现小尺寸样品高温弯曲检测方法的建立。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明提供的上压头夹具的结构示意图；

图2为本发明提供的下压头夹具的结构示意图；

图3为本发明提供的夹块的结构示意图；

图4为本发明提供的样品的结构示意图；

图5为本发明提供的小尺寸样品高温弯曲试验检测工装使用示意图。

附图标记说明：

1、上安装端；2、上压盘；3、上压头；4、第一夹块凹槽；5、第二夹块凹槽；6、弯曲端；7、下夹具固定端；8、样品卡槽；9、内凹槽；10、夹块固定端。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

本发明主要用在材料的弯曲检测。采用三点弯曲法进行材料力学性能。将材料放置在两个支撑点之间，使用万能试验机对材料中间施加一个力，使材料发生弯曲形变，同时也会产生一个弯曲应力，通过测量材料的弯曲变形和应力，计算出材料的弯曲模量和弯曲强度，用以评估材料的弯曲性能。工装采用石墨材质，利用石墨的高温特性获取小尺寸高强度材料高温力学性能，对微小尺寸材料性能及用途的研究具有重大意义。

如图1至图5所示，本发明提供了一种小尺寸样品高温弯曲试验检测工装，包括上压头夹具(图1)、下压头夹具(图2)、两个夹块(图3)。

如图1所示，上压头夹具包括上安装端1、上压盘2和上压头3。上安装端1设置在上方，上压盘2设置在上安装端1的下方，中间设置圆柱体过渡段，上压头3设置在上压盘2的下方，上安装端1、上压盘2和上压头3布置在同一轴线上。上压头夹具材质为石墨，整体为长方体和圆柱体组成，高度为80mm-90mm，宽度为30mm-50mm。上安装端1为圆柱形。上安装端1与试验机上端连接，采用卡槽固定方式，卡槽直径为Φ25mm-26mm，高度为9mm-10mm。上压盘2为圆柱形，外径为Φ50mm-60mm，高度为25mm-30mm。上压头3为椭圆形，高度为25mm-28mm，厚度为12mm-15mm，上压头3顶端为R5圆角设计。

如图2所示，下压头夹具包括第一夹块凹槽4、第二夹块凹槽5、弯曲端6和下夹具固定端7。下压头夹具的材质为石墨，整体为长方体，长度为72mm-80mm，宽度为25mm-26mm，高度为43mm-45mm。第一夹块凹槽4、第二夹块凹槽5为长方形内嵌式凹槽，分别设置在下压头夹具两侧，长度为20mm-21mm，宽度为25mm-26mm，高度(深度)为18mm-19mm，用于试夹块固定。第一夹块凹槽4和第二夹块凹槽5对称布置。弯曲端6用途为样品弯曲后变形缓冲区域，凹槽设计，内径为Φ12mm，高度为15mm。弯曲端6设置在第一夹块凹槽4和第二夹块凹槽5之间，优选地设置在中间位置，弯曲端6的轴线和下压头夹具的轴线重合。下夹具固定端7为卡槽设计，用于工装与试验机下压盘固定。下压头夹具的底部的中间开槽，两边则是向外凸起的长方体结构。

如图3所示，夹块包括样品卡槽8、内凹槽9和夹块固定端10。夹块的材质为石墨，整体为长方体，长度为24mm-25mm，宽度为19.8mm-19.9mm，高度为32mm-33mm。样品卡槽8为长方形，分布在夹块上端两侧，高度为8mm-10mm，宽度为9.25mm-9.30mm，厚度为5mm-6mm。内凹槽9为内圆形凹槽设计，凹槽内径为Φ5，深度为2mm-3mm。夹块固定端10与下压头夹具的第一夹块凹槽4和第二夹块凹槽5适配。夹块固定端10采用倒角设计。

如图4所示，弯曲样品为长方形状样品。样品在使用时放置在第一夹块凹槽4和第二夹块凹槽5上。

除此之外，如图5所示，本发明还提供了一种小尺寸样品高温弯曲试验检测方法，包括以下步骤：

步骤一，在试验机两端安装上压头夹具、下压头夹具，夹块放置下压头夹具在夹块凹槽(其中一个夹块放置在第一夹块凹槽4中，另一个夹块放置在第二夹块凹槽5)中，然后对试验机力值进行清零。安装样品时，应放置在两个夹块的中间位置，位于两端的样品卡槽8中。

步骤二，通过高温电子万能试验机的加热箱对样品及夹具进行加热处理，直至加热到500℃时，然后通过上压盘2向下运动，接触到样品后开始弯曲检测，受力方向如图5箭头方向所示，对样品两端施加压缩负荷，压缩速率(2～3)mm/min，直至样品弯曲。

步骤三，通过计算测得弯曲强度和观察样品的断面形貌，判断样品高温弯曲后的力学性能指标，从而实现小尺寸样品高温弯曲检测方法的建立。

因此，本发明根据检测需求提高样品检测柔性，采用石墨材料设计，可有效实现高温弯曲试验；通过夹块与下压头夹具配合安装设计，可通过不同尺寸的夹块实现多种尺寸样品弯曲检测；设计并制作小尺寸样品高温弯曲试验检测工装，从而实现微小尺寸样品高温弯曲检测方法的建立。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。