一種微試樣夾持裝置和夾持方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于試樣力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種用于夾持微試樣進(jìn)行金相研磨 的微試樣夾持裝置和夾持方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 火電、核電、石油化工及冶金行業(yè)中有大量的在役壓力容器和管道，這些壓力容器 和管道的材料長(zhǎng)期在某種環(huán)境（高溫、腐蝕等）下服役后會(huì)受到不同程度的損傷，為了客觀 評(píng)價(jià)設(shè)備的安全性并預(yù)測(cè)設(shè)備的剩余壽命，則必須準(zhǔn)確獲得其材料的力學(xué)性能。最有效也 是最準(zhǔn)確的做法是對(duì)設(shè)備進(jìn)行有損的試樣割取，然后按常規(guī)的方法進(jìn)行材料各種性能的測(cè) 試評(píng)定，但這種做法對(duì)原結(jié)構(gòu)有明顯的損傷與破壞，常常限制了在役設(shè)備的評(píng)定。
[0003] 因此，目前已逐漸采用微試樣技術(shù)，即從設(shè)備上取下不足以對(duì)設(shè)備構(gòu)成損傷的較 小試樣，然后對(duì)其進(jìn)行研究，這樣才能解決上述問(wèn)題，真正評(píng)價(jià)設(shè)備安全性。
[0004] 如圖1所示為微試樣法（液壓鼓脹法）的測(cè)試原理圖，微試樣1由上夾具2和下 夾具3夾持固定，在微試樣1上施加荷載P，通過(guò)位移傳導(dǎo)裝置4和位移傳感器來(lái)測(cè)試其位 移，因?yàn)槠湮⑿〉脑嚇映叽?，更?jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，更真實(shí)的加載方式，更少的影響因子，更可 靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具有更加廣泛的應(yīng)用前景。在工程實(shí)際中，從在役設(shè)備取樣時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn) 試樣厚度不一的情況，而對(duì)微試樣技術(shù)（小沖桿，液壓鼓脹）微試樣試驗(yàn)對(duì)試樣厚度具有極 高的敏感性，因此考慮試樣厚度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響是必要的。
[0005] 由于微試樣法所采用的試樣尺寸極小，試樣半徑通常為幾毫米，而厚度僅為幾百 微米。通過(guò)試樣厚度非均勻性的數(shù)值模擬結(jié)果可知，不但厚度的大小會(huì)對(duì)爆破片的爆破壓 估算產(chǎn)生很大的影響，而且厚度的非線性也是不可忽略的。因此在進(jìn)行試樣制備時(shí)，加工 精度要求非常高，試樣的兩個(gè)表面要求具有很好的光潔度和平行度，并且試樣最終要具有 良好的表面粗糙度。在傳統(tǒng)的試樣加工中，采用線切割加手工研磨的方法來(lái)制備試驗(yàn)所需 的試樣。線切割方法相較于一般的手工鋸條或砂輪切割，其優(yōu)點(diǎn)在于不僅切割面相對(duì)平整 光滑，而且在一般材料和切割環(huán)境下的切割影響層很薄，僅為0. 01~0. 02mm左右，而這種 加工方法的缺陷在于只能加工直徑偏小，厚度偏大的試樣，如在小沖桿試驗(yàn)中要制備〇. 5mm 厚的試樣時(shí)先要將棒材線切割為〇. 6mm的薄片，對(duì)于大部分不銹鋼材料而言存在導(dǎo)熱差、 線膨脹系數(shù)大的問(wèn)題，因此采用磨床磨削容易產(chǎn)生變形，故只能利用水砂皮手工研磨直至 要求厚度，這不僅大大增加了勞動(dòng)強(qiáng)度并且加工精度也得不到保證。
[0006] 在過(guò)去傳統(tǒng)的小試樣夾持裝置往往采用微動(dòng)連接，如在工裝側(cè)面開(kāi)槽并用螺栓緊 固，這種方法對(duì)螺栓緊固力的要求很高，緊固力小導(dǎo)致夾持不穩(wěn)定，緊固力過(guò)大會(huì)造成試樣 變薄之后的彎曲變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決線切割后微試樣的精加工問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種微試樣夾持 裝置和方法，使夾持裝置通過(guò)夾持部件與調(diào)節(jié)部件實(shí)現(xiàn)對(duì)吸附部件的固定和高度調(diào)整，同 時(shí)通過(guò)吸附部件上的雙層吸盤(pán)實(shí)現(xiàn)對(duì)微試樣的穩(wěn)定夾持，以在金相研磨機(jī)上進(jìn)行加工，操 作簡(jiǎn)單，提高效率和精度，不會(huì)對(duì)試樣造成變形等損傷。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0009] -種微試樣夾持裝置，其包括：夾持部件1、調(diào)節(jié)部件2、吸附部件3和真空泵4 ;所 述夾持部件1為上部敞口、下部開(kāi)孔的內(nèi)螺紋套筒，所述調(diào)節(jié)部件2為中間貫通的外螺紋套 筒，所述夾持部件1與調(diào)節(jié)部件2通過(guò)配合螺接圍合形成腔體，所述調(diào)節(jié)部件2內(nèi)部設(shè)置臺(tái) 階；所述吸附部件3包括中空芯桿5,在所述中空芯桿5的底部套接有用于吸附微試樣的吸 盤(pán)6,在所述中空芯桿5下部設(shè)置與所述臺(tái)階配合并用于支撐調(diào)節(jié)部件2的凸臺(tái)7,所述凸 臺(tái)7的外徑與夾持部件的內(nèi)徑相適應(yīng)，所述吸附部件3貫穿于所述腔體，通過(guò)氣管與真空 泵4連接。
[0010] 本發(fā)明所述的微試樣為金屬試樣，優(yōu)選的是，厚度為0. 3~0. 5mm,直徑為10~ 20mm的金屬試樣。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述中空芯桿5底部邊緣設(shè)置外凸緣，所述 吸盤(pán)（6)設(shè)置有與所述外凸緣配合套嵌的內(nèi)凹槽。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述吸盤(pán)6為硅膠吸盤(pán)，所述硅膠吸盤(pán)上部 為硅膠套接件8,所述硅膠吸盤(pán)下部為雙層吸盤(pán)9。
[0013] 所述雙層吸盤(pán)直徑，優(yōu)選的是，2/3試樣直徑〈吸盤(pán)直徑〈4/5試樣直徑。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述夾持部件1的下部開(kāi)孔孔徑小于硅膠套 接件8的外徑而大于雙層吸盤(pán)9的口徑。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述夾持部件1內(nèi)表面的下部設(shè)置有定位 肩。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述吸附部件3的中空芯桿5通過(guò)氣嘴接頭 與所述真空泵連接。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述夾持部件1底部設(shè)置用于平衡試樣磨削 時(shí)所產(chǎn)生的剪切力的沉孔，所述沉孔與中空芯桿的通孔和夾持部件的下部開(kāi)孔同軸。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述沉孔的深度為0· Imm~0· 3mm,優(yōu)選 0. 2mm〇
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述調(diào)節(jié)部件2設(shè)置有與調(diào)節(jié)部件外螺紋配 合的鎖緊螺母。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述調(diào)節(jié)部件的外螺紋套筒的長(zhǎng)度大于夾持 部件的內(nèi)螺紋套筒的內(nèi)腔深度。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述中空芯桿5底部邊緣的外凸緣粗糙度小 于 3. 2。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的微試樣夾持裝置，所述夾持部件1的外圍的下部為外六角，方 便裝卸與緊固。
[0023] 本發(fā)明還提供一種微試樣的夾持方法，所述方法應(yīng)用本申請(qǐng)所述的微試樣夾持裝 置，包括如下步驟：將要研磨的試樣裝入夾持部件底部的沉孔內(nèi)，打開(kāi)真空泵在，通過(guò)吸附 部件的吸盤(pán)吸住該試樣，選擇砂紙，先粗磨再逐級(jí)研磨，磨削一段時(shí)間后旋轉(zhuǎn)裝置方向，完 成粗磨后更換砂紙進(jìn)行拋光。
[0024] 本發(fā)明提供的微試樣的夾持方法所應(yīng)用的微試樣夾持裝置，其包括：夾持部件、調(diào) 節(jié)部件、吸附部件和真空泵；所述夾持部件為上部敞口、下部開(kāi)孔的內(nèi)螺紋套筒，所述調(diào)節(jié) 部件為中間貫通的外螺紋套筒，所述夾持部件與調(diào)節(jié)部件配合螺接圍合形成腔體，所述調(diào) 節(jié)部件內(nèi)部設(shè)置臺(tái)階；所述吸附部件包括中空芯桿，在所述中空芯桿的底部套接有用于吸 附微試樣的吸盤(pán)，在所述中空芯桿下部設(shè)置與所述臺(tái)階配合并用于支撐調(diào)節(jié)部件的凸臺(tái)， 所述凸臺(tái)的外徑與夾持部件的內(nèi)徑相適應(yīng)，所述吸附部件貫穿于所述腔體通過(guò)氣管與真空 泵連接。
[0025] 本發(fā)明所述的微試樣為金屬試樣，優(yōu)選的是，厚度為0. 3~0. 5mm,直徑為10~ 20mm的金屬試樣。
[0026] 本發(fā)明提供的微試樣的夾持方法所應(yīng)用的微試樣夾持裝置，優(yōu)選的是，所述中空 芯桿底部邊緣設(shè)置外凸緣，所述吸盤(pán)設(shè)置有與所述外凸緣配合套嵌的內(nèi)凹槽。
[0027] 本發(fā)明提供的微試樣的夾持方法所應(yīng)用的微試樣夾持裝置，優(yōu)選的是，所述吸盤(pán) 為硅膠吸盤(pán)，所述硅膠吸盤(pán)上部為硅膠套接件，所述硅膠吸