專利名稱：瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到材料力學性能的測試領域，具體是一種通過擠脹方式測試薄壁管件
周向力學性能的測試裝置。
背景技術：
在航空、航天、汽車、機械設備等領域無不涉及管件、管套的使用。以飛機為例，管 路系統(tǒng)是飛機的生命線，它的性能好壞直接影響到飛機的整體性能。因此提高管路系統(tǒng)的 技術水平，對提高飛機性能非常重要。液壓管路是飛機所有管路中工作壓力最高、可靠性要 求最嚴的一部分，飛機管路系統(tǒng)技術的高低就集中體現(xiàn)在液壓管路系統(tǒng)中。對于液壓系統(tǒng) 來說，在同等功率條件下，工作壓力越高，所要求的動筒和油泵活塞底面積就越小，管路流 量也要求越小，因而液壓系統(tǒng)的整體尺寸會減小，重量會減輕，而較低的介質流速也減少了 在管路中流動的功率損失。因此，液壓系統(tǒng)及其標準件技術研究是航空工業(yè)發(fā)展的客觀需 求。由于液壓管路工作壓力的提高，將給液壓系統(tǒng)的設計帶來許多新問題，主要歸結為強度 和密封兩大問題，這就需要研究管件的強度問題。 傳統(tǒng)方式是將薄壁管剖開、碾平，制備出拉伸試樣后測試管件的周向力學性能。但 是在碾平的過程中出現(xiàn)再次變形，所以測得的數(shù)據(jù)就不能準確地代表管件的周向力學性能 值，更何況對于小尺寸薄壁管件根本就無法剖開、碾平，并制樣。
發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術方法中難以精確測得薄壁管件周向力學性能的弊端，本發(fā)明提出 了 一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置。 本發(fā)明包括錐形壓頭、瓣模和保護套；瓣模置于被測試的管件中，并且兩者之間間 隙配合；錐形壓頭位于瓣模內，一并置于保護套內；保護套的最大內徑與錐形壓頭的平臺 外徑之間間隙配合。錐形壓頭的一端為與材料力學性能試驗機壓頭接觸的配合平臺，另一 端錐形的擠脹工作端；錐形壓頭擠脹工作端錐度的半錐角為8。或10°或12°或15° 。錐 形壓頭上配合平臺的外徑同保護套的最大內徑。 所述的瓣模由多瓣外形和結構均相同的模瓣組成；組合后的瓣模為中空圓柱形， 其內孔為錐形，并且該內錐形與錐形壓頭的錐度相同；在各瓣模瓣兩端的外圓周表面分別 有彈性圈的安裝槽；瓣模外徑同被擠脹測試管件的內徑，高度同被擠脹測試管件的高度。
所述的保護套的內孔為貫通的臺階孔；保護套一端內孔的孔徑同錐形壓頭配合平 臺的外徑；保護套中部內孔的孔徑大于被測試管件外徑6mm 12mm ;保護套另一端的孔徑 大于與之配合的錐形壓頭錐形端的外徑，使錐形壓頭的錐形端裝入該內孔后與保護套不干 涉。 利用本發(fā)明擠脹薄壁管件時，通過材料力學性能試驗機壓頭驅動錐形壓頭向下作 軸向運動，從而使錐形壓頭驅動瓣模徑向向外撐開，對管件進行擠脹，最后將管件脹裂，從 而實現(xiàn)對其周向力學性能的測試。
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本發(fā)明利用了裝置中的錐形結構特點以及瓣模的分瓣結構特點，實現(xiàn)了該測試裝 置在材料力學性能試驗機上受載過程中將軸向壓力轉換為徑向的脹形力，起到改變力的傳 遞方向，從而實現(xiàn)對薄壁管件的脹形，解決了薄壁小尺寸管件力學性能測試。與現(xiàn)有的測試 裝置相比，該裝置能直接對薄壁管件進行測量，不必將薄壁管剖開、碾平，制備出拉伸試樣 后測試管件的周向力學性能以滿足現(xiàn)有測試裝置對試樣尺寸要求。同時，測試結果也消除 掉了試樣制備過程中帶來的測試誤差，提高了測試精度。隨著該測試裝置更進一步推廣應 用，可以準確獲得薄壁管件真實的周向力學性能，從而對后續(xù)薄壁管件的設計及工程應用 提供了精確的力學性能支持，因此可以提高工程可靠性。
附圖1是管件周向應力測試裝置的結構示意圖； 附圖2是測試裝置受力示意圖； 附圖3是瓣模主視圖； 附圖4是瓣模俯視圖； 附圖5是模瓣三維圖； 附圖6是保護套主視圖； 附圖7是保護套的A向視圖。其中 1.錐形壓頭 2.瓣模 3.薄壁管件 4.保護套 5.彈性圈
具體實施方式
實施例一 本實施例是一種用于測試7050高強鋁合金管件周向力學性能的裝置。所適用試 件的具體尺寸為0 20mmX lmm，高度為20mm。 本實施例包括錐形壓頭1、瓣模2和保護套4。錐形壓頭1和瓣模2均采用 Crl2MolVl鋼制成，保護套4采用45#鋼制成。瓣模2放置于被測試管件3中，并且兩者之 間間隙配合。錐形壓頭1位于瓣模2內，一并置于保護套4內。保護套的最大內徑與錐形 壓頭的平臺外徑之間間隙配合。 錐形壓頭1為回轉體，其外形呈"T"字形。錐形壓頭1 一端為與材料力學性能試 驗機壓頭接觸的配合平臺，該配合平臺的外徑同保護套4的最大內徑，本實施例中，該平臺 的直徑為0 30mm，高為7mm。在錐形壓頭1平臺一個端面中心有變徑的錐形桿，形成了錐形 壓頭1的擠脹工作端；錐形壓頭1擠脹工作端錐度的半錐角為8° ，小端直徑為0 5. 16mm。
如附圖3和附圖4所示。瓣模2由四瓣外形和結構均相同的模瓣組成；在各瓣模 瓣兩端的外圓周表面分別有彈性圈5的安裝槽，通過O型彈性圈5將各塊模瓣約束為整體。 組合后的瓣模2為中空圓柱形，其內孔為錐形，并且該內錐形與錐形壓頭的錐度相同，亦為 8° 。組合后的瓣模外徑同被擠脹測試管件的內徑，高度同被擠脹測試管件的高度。
保護套4為中空回轉體。保護套4的內孔為貫通的臺階孔。保護套4一端內孔的 孔徑同錐形壓頭1配合平臺的外徑；保護套4中部內孔的孔徑大于被測試管件外徑5mm，預 留了被測試管件變形的空間；保護套另一端的孔徑大于與之配合的錐形壓頭1錐形端的外 徑，使錐形壓頭1的錐形端裝入該內孔后與保護套4不干涉。
利用本實施例測試裝置擠脹管件時，通過材料力學性能試驗機驅動錐形壓頭l，錐 形壓頭1向下沿管件作軸向運動，從而使錐形壓頭1驅動瓣模2徑向向外撐開，對管件進行 擠脹作用，最后將管件脹裂，從而實現(xiàn)對其周向力學性能的測試。
實施例二 本實施例是一種用于測試7050高強鋁合金管件周向力學性能的裝置。所適用試 件的具體尺寸為0 22mmX lmm，高度為20mm。 本實施例包括錐形壓頭1、瓣模2和保護套4。錐形壓頭1和瓣模2均采用 Crl2MolVl鋼制成，保護套4采用45#鋼制成。瓣模2放置于被測試管件3中，并且兩者之 間間隙配合。錐形壓頭1位于瓣模2內，一并置于保護套4內。保護套的最大內徑與錐形 壓頭的平臺外徑之間間隙配合。 錐形壓頭1為回轉體，其外形呈"T"字形。錐形壓頭1 一端為與材料力學性能試 驗機壓頭接觸的配合平臺，該平臺的外徑同保護套4的最大內徑，本實施例中，該平臺的直 徑為0 30mm，高為7mm。在錐形壓頭1平臺一個端面中心有變徑的錐形桿，形成了錐形壓頭 1的擠脹工作端；錐形壓頭1擠脹工作端錐度的半錐角為10° ，小端直徑為0 5. 16mm。
如附圖3和附圖4所示。瓣模2由五瓣外形和結構均相同的模瓣組成；在各瓣模 瓣兩端的外圓周表面分別有彈性圈的安裝槽，通過O型彈性圈將各塊模瓣約束為整體。組 合后的瓣模2為中空圓柱形，其內孔為錐形，并且該內錐形與錐形壓頭的錐度相同，亦為 10° 。組合后的瓣模外徑同被擠脹測試管件的內徑，高度同被擠脹測試管件的高度。
保護套4為中空回轉體。保護套4的內孔為貫通的臺階孔。保護套4一端內孔的 孔徑同錐形壓頭1配合平臺的外徑；保護套4中部內孔的孔徑大于被測試管件外徑6mm，預 留了被測試管件變形的空間；保護套另一端的孔徑大于與之配合的錐形壓頭1錐形端的外 徑，使錐形壓頭1的錐形端裝入該內孔后與保護套4不干涉。 利用本實施例測試裝置擠脹管件時，通過材料力學性能試驗機驅動錐形壓頭l，錐 形壓頭1向下沿管件作軸向運動，從而使錐形壓頭1驅動瓣模2徑向向外撐開，對管件進行 擠脹作用，最后將管件脹裂，從而實現(xiàn)對其周向力學性能的測試。
實施例三 本實施例是一種用于測試69111高強鋼管件周向力學性能的裝置。所適用試件的 具體尺寸為0 25mmX lmm，高度為22mm。 本實施例包括錐形壓頭1、瓣模2和保護套4。錐形壓頭1和瓣模2均采用 Crl2MolVl鋼制成，保護套4采用45#鋼制成。瓣模2放置于被測試管件3中，并且兩者之 間間隙配合。錐形壓頭1位于瓣模2內，一并置于保護套4內。保護套的最大內徑與錐形 壓頭的平臺外徑之間間隙配合。 錐形壓頭1為回轉體，其外形呈"T"字形。錐形壓頭1 一端為與材料力學性能試 驗機壓頭接觸的配合平臺，該平臺的外徑同保護套4的最大內徑，本實施例中，該平臺的直 徑為0 35mm，高為7mm。在錐形壓頭1平臺一個端面中心有變徑的錐形桿，形成了錐形壓頭 1的擠脹工作端；錐形壓頭1擠脹工作端錐度的半錐角為12° ，小端直徑為0 5. 16mm。
如附圖3和附圖4所示。瓣模2由五瓣外形和結構均相同的模瓣組成；在各瓣模 瓣兩端的外圓周表面分別有彈性圈的安裝槽，通過O型彈性圈將各塊模瓣約束為整體。組 合后的瓣模2為中空圓柱形，其內孔為錐形，并且該內錐形與錐形壓頭的錐度相同，亦為12° 。組合后的瓣模外徑同被擠脹測試管件的內徑，高度同被擠脹測試管件的高度。
保護套4為中空回轉體。保護套4的內孔為貫通的臺階孔。保護套4一端內孔的 孔徑同錐形壓頭1配合平臺的外徑；保護套4中部內孔的孔徑大于被測試管件外徑7mm，預 留了被測試管件變形的空間；保護套另一端的孔徑大于與之配合的錐形壓頭1錐形端的外 徑，使錐形壓頭1的錐形端裝入該內孔后與保護套4不干涉。 利用本實施例測試裝置擠脹管件時，通過材料力學性能試驗機驅動錐形壓頭l，錐 形壓頭1向下沿管件作軸向運動，從而使錐形壓頭1驅動瓣模2徑向向外撐開，對管件進行 擠脹作用，最后將管件脹裂，從而實現(xiàn)對其周向力學性能的測試。
實施例四 本實施例是一種用于測試69111高強鋼管件周向力學性能的裝置。所適用試件的 具體尺寸為0 30mmX lmm，高度為25mm。 本實施例包括錐形壓頭1、瓣模2和保護套4。錐形壓頭1和瓣模2均采用 Crl2MolVl鋼制成，保護套4采用45#鋼制成。瓣模2放置于被測試管件3中，并且兩者之 間間隙配合。錐形壓頭1位于瓣模2內，一并置于保護套4內。保護套的最大內徑與錐形 壓頭的平臺外徑之間間隙配合。 錐形壓頭1為回轉體，其外形呈"T"字形。錐形壓頭1 一端為與材料力學性能試 驗機壓頭接觸的配合平臺，該平臺的外徑同保護套4的最大內徑，本實施例中，該平臺的直 徑為0 4Omm，高為7mm。在錐形壓頭1平臺一個端面中心有變徑的錐形桿，形成了錐形壓頭 1的擠脹工作端；錐形壓頭1擠脹工作端錐度的半錐角為15° ，小端直徑為0 5. 16mm。
如附圖3和附圖4所示。瓣模2由六瓣外形和結構均相同的模瓣組成；在各瓣模 瓣兩端的外圓周表面分別有彈性圈的安裝槽，通過O型彈性圈將各塊模瓣約束為整體。組 合后的瓣模2為中空圓柱形，其內孔為錐形，并且該內錐形與錐形壓頭的錐度相同，亦為 15° 。組合后的瓣模外徑同被擠脹測試管件的內徑，高度同被擠脹測試管件的高度。
保護套4為中空回轉體。保護套4的內孔為貫通的臺階孔。保護套4一端內孔的 孔徑同錐形壓頭1配合平臺的外徑；保護套4中部內孔的孔徑大于被測試管件外徑8mm，預 留了被測試管件變形的空間；保護套另一端的孔徑大于與之配合的錐形壓頭1錐形端的外 徑，使錐形壓頭1的錐形端裝入該內孔后與保護套4不干涉。 利用本實施例測試裝置擠脹管件時，通過材料力學性能試驗機驅動錐形壓頭l，錐 形壓頭1向下沿管件作軸向運動，從而使錐形壓頭1驅動瓣模2徑向向外撐開，對管件進行 擠脹作用，最后將管件脹裂，從而實現(xiàn)對其周向力學性能的測試。
權利要求
一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，其特征在于，所述的瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置包括錐形壓頭(1)、瓣模(2)和保護套(4)；瓣模2放置于被測試管件(3)中，并且兩者之間間隙配合；錐形壓頭(1)位于瓣模(2)內，一并置于保護套(4)內；保護套的最大內徑與錐形壓頭的平臺外徑之間間隙配合。
2. 如權利要求1所述一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，其特征在于，錐形壓頭(1)的一端為與材料力學性能試驗機壓頭接觸的配合平臺，另一端為錐形的擠脹工作端；錐形壓頭(1)擠脹工作端錐度的半錐角為8?；?0°或12°或15° 。
3. 如權利要求1所述一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，其特征在于，瓣模 (2)由多瓣外形和結構均相同的模瓣組成；組合后的瓣模(2)的內孔為錐形，并且該內錐形 與錐形壓頭的錐度相同；在各瓣模瓣兩端的外圓周表面分別有彈性圈的安裝槽。
4. 如權利要求1所述一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，其特征在于，瓣模外徑同被擠脹測試管件的內徑，高度同被擠脹測試管件的高度。
5. 如權利要求1所述一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，其特征在于，保護 套(4)的內孔為貫通的臺階孔；保護套(4) 一端內孔的孔徑同錐形壓頭(1)配合平臺的外 徑；保護套(4)中部內孔的孔徑大于被測試管件外徑6mm 12mm ;保護套另一端的孔徑大 于與之配合的錐形壓頭(1)錐形端的外徑，使錐形壓頭(1)的錐形端裝入該內孔后與保護 套(4)不干涉。
6. 如權利要求1所述一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，其特征在于，錐形 壓頭(1)上的配合平臺的外徑同保護套(4)的最大內徑。
全文摘要
一種瓣模式薄壁管件周向力學性能測試裝置，包括錐形壓頭、瓣模和保護套；瓣模位于被測試管件中；錐形壓頭位于瓣模內，一并置于保護套內；保護套的最大內徑與錐形壓頭的平臺外徑之間間隙配合。錐形壓頭擠脹工作端錐度的半錐角為8°或10°或12°或15°。瓣模由多瓣外形和結構均相同的模瓣組成；保護套內孔一端的孔徑同錐形壓頭配合平臺的外徑，中部的孔徑大于被測試管件外徑，另一端的孔徑大于與之配合的錐形壓頭錐形端的外徑，使錐形壓頭的錐形端裝入該內孔后與保護套不干涉。本發(fā)明實現(xiàn)了在材料力學性能試驗機上受載過程中將軸向壓力轉換為徑向的脹形力，準確獲得薄壁管件真實的周向力學性能，從而對后續(xù)薄壁管件的設計及工程應用提供了精確的力學性能支持。
文檔編號G01N3/08GK101793646SQ201010106400
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權日2010年2月4日
發(fā)明者李付國, 李劍飛, 范娟, 虞文軍 申請人:西北工業(yè)大學