專利名稱：小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種力學(xué)性能測試設(shè)備，更具體地講，涉及一種能夠測量小尺寸試樣的變形量的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)。
背景技術(shù)：
小標(biāo)距軸向拉伸引伸計(jì)屬于變形測量裝置。在材料拉伸性能測試中，試樣受カ發(fā) 生變形，試樣變形的準(zhǔn)確測定決定著屈服點(diǎn)延伸率(Ae)、規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、斷裂總延伸率(At)、最大カ總延伸率(Agt)、規(guī)定殘余延伸率、應(yīng)變速率(e)彈性模量(E)、n值及r值等ー系列重要力學(xué)指標(biāo)的測定。因此，變形量是材料力學(xué)性能測試的最基本最重要內(nèi)容之一。在單軸拉伸試驗(yàn)中，一般用引伸計(jì)來監(jiān)測材料在外加軸向載荷作用下的變形過程，即測定引伸計(jì)標(biāo)距段在拉伸過程中的變形量。而引伸計(jì)標(biāo)距一般由拉伸試樣的標(biāo)距決定。對(duì)于拉伸試樣標(biāo)距，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》推薦優(yōu)先采用比例系數(shù)k=5. 65的短比例試樣。根據(jù)GB/T 228-2002附錄A、附錄B、附錄C和附錄D的規(guī)定，圓形比例試樣優(yōu)先米用標(biāo)距為25mm (50mm) >50mm(100mm) > 100mm(200mm)試樣，厚度小于3mm的矩形非比例試樣采用50mm、80mm兩種標(biāo)距，厚度大于3mm的矩形非比例試樣采用50mm、80mm、200mm三種標(biāo)距，線材試樣非比例試樣采用100mm、200mm兩種標(biāo)距。由此可見，現(xiàn)有引伸計(jì)的標(biāo)距通常為25mm、50mm、80mm、100mm、200mm幾種。目前國內(nèi)各引伸計(jì)制造廠家能夠生產(chǎn)的軸向變形引伸計(jì)標(biāo)距范圍一般在IOmm 200mm之間。尚未有標(biāo)距小于IOmm的引伸計(jì)的報(bào)道。對(duì)于標(biāo)距段〈10mm的小尺寸拉伸試樣，由于其試樣標(biāo)距段小于目前引伸計(jì)標(biāo)距范圍的下限，所以現(xiàn)有的引伸計(jì)無法直接測量試樣變形量。因此，目前國內(nèi)外在電子萬能試驗(yàn)機(jī)上測量小尺寸試樣(標(biāo)距段〈10mm)的變形量大都只能用試驗(yàn)機(jī)上下橫梁間位移的測量值來代替。然而，由于測量過程中試驗(yàn)機(jī)移動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)間隙、夾頭楔塊相對(duì)于夾頭體的滑移、以及夾頭夾持試樣的可靠程度等因素不可避免，使得系統(tǒng)誤差増大，并最終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)精度降低和再現(xiàn)性下降。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了彌補(bǔ)單軸拉伸試驗(yàn)中現(xiàn)有引伸計(jì)無法對(duì)小標(biāo)距拉伸試樣(標(biāo)距段〈10mm)的形變量進(jìn)行測量的不足，提供ー種小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，使引伸計(jì)標(biāo)距范圍的下限達(dá)到5mm，并由此使引伸計(jì)可以直接監(jiān)測小尺寸試樣標(biāo)距段(〈10mm)的變形。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，包括外売、彈性兀件、應(yīng)變片、限位標(biāo)距桿、一對(duì)掛鉤、ー對(duì)刀刃和一對(duì)變形傳遞桿，且由內(nèi)向外依次裝配所述ー對(duì)刀刃、所述ー對(duì)掛鉤以及所述ー對(duì)變形傳遞桿。并且，所述ー對(duì)掛鉤的每ー個(gè)在外側(cè)設(shè)有第一凹槽，用于安裝變形傳遞桿，且在內(nèi)側(cè)設(shè)有第二凹槽，用于安裝刀刃。并且，所述ー對(duì)刀刃間的間距大于等于5mm，且小于10mm。優(yōu)選地，所述ー對(duì)刀刃間的間距為5mm。并且，所述ー對(duì)刀刃、所述ー對(duì)掛鉤以及所述ー對(duì)變形傳遞桿通過螺釘進(jìn)行連接。根據(jù)本實(shí)用新型，可以使引伸計(jì)的測量下限達(dá)到5_，從而很好地解決小尺寸拉伸試樣(標(biāo)距段〈10mm)變形量精確測定的難題。而且，從結(jié)構(gòu)來看，本實(shí)用新型的單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)對(duì)掛鉤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，并調(diào)整了 掛鉤和刀刃的裝配位置，結(jié)構(gòu)較為簡単；從測量效果來看，僅對(duì)現(xiàn)有引伸計(jì)掛鉤和刀刃位置進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，并沒有改變引伸計(jì)本身靈敏度、精確度和線性度；從加工流程來看，本實(shí)用新型的掛鉤加工僅需采用常規(guī)線切割ー種加工方法即可制得成品，制造流程短；從制造成本來看，本實(shí)用新型的掛鉤制造原料用料少、來源廣，且制造、裝配方法簡單，故其制造成本低。即，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、效果良好、制作方便、成本低廉的有益效果。

通過下面結(jié)合示例性示出一例的附圖進(jìn)行描述，本實(shí)用新型的上述及其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖I為本實(shí)用新型所提供的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)的裝配示意圖；圖2a為本實(shí)用新型的掛鉤的主視圖；圖2b為本實(shí)用新型的掛鉤的俯視圖；圖2c為本實(shí)用新型的掛鉤的左視圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的引伸計(jì)標(biāo)定曲線；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的引伸計(jì)校準(zhǔn)誤差曲線；圖5a為根據(jù)本實(shí)用新型的引伸計(jì)與25mm標(biāo)距引伸計(jì)的測試結(jié)果的拉伸全曲線對(duì)比圖；圖5b為根據(jù)本實(shí)用新型的引伸計(jì)相對(duì)于25mm標(biāo)距引伸計(jì)的測試相對(duì)誤差分布圖。主要符號(hào)說明1為外売、2為彈性元件、3為應(yīng)變片、4為限位標(biāo)距桿、5為掛鉤、6為刀刃、7為變形傳遞桿。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。如圖I所示，根據(jù)本實(shí)用新型的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)包括外殼I、弾性元件2、應(yīng)變片3、限位標(biāo)距桿4、掛鉤5、刀刃6和變形傳遞桿7。當(dāng)測量變形時(shí)，將引伸計(jì)裝卡于拉伸試樣上，刀刃6與試樣接觸從而監(jiān)測兩刃ロ間距內(nèi)的伸長，通過變形傳遞桿7使彈性元件2產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變片3將該應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化量，再利用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和放大電路將電阻變化量轉(zhuǎn)換為變化的電壓信號(hào)。拉伸測試開始時(shí)刀刃6之間的初始間距即為引伸計(jì)標(biāo)距段長度?，F(xiàn)有的引伸計(jì)中，由內(nèi)向外依次布置變形傳遞桿7、刀刃6和掛鉤5。為將引伸計(jì)標(biāo)距范圍的下限拓展到5mm，在本實(shí)用新型的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)中，由內(nèi)向外依次裝配刀刃6、掛鉤5和變形傳遞桿7。S卩，如圖I所示，在上側(cè)由內(nèi)向外依次布置ー個(gè)刀刃6、一個(gè)掛鉤5和一個(gè)變形傳遞桿7，在下側(cè)也是由內(nèi)向外依次布置ー個(gè)刀刃6、一個(gè)掛鉤5和一個(gè)變形傳遞桿7。由于刀刃6位于最內(nèi)側(cè)，因此可以縮小一對(duì)刀刃間的間距，使刀刃6之間的初始間距減小到5mm。由此，使得改進(jìn)后的引伸計(jì)測量下限達(dá)到5mm。并且，可以通過設(shè)計(jì)掛鉤5的結(jié)構(gòu)和厚度來進(jìn)ー步調(diào)控ー對(duì)刀刃間的間距。圖2a為本實(shí)用新型的掛鉤的主視圖，圖2b為本實(shí)用新型的掛鉤的俯視圖，圖2c為本實(shí)用新型的掛鉤的左視圖，而其他構(gòu)件尺寸可以不變。如圖2a至圖2c所示，掛鉤5的外側(cè)(指安裝時(shí)的位置，圖2b中為下側(cè))設(shè)有第一凹槽51，用于安裝變形傳遞桿7 ;掛鉤5的內(nèi)側(cè)(指安裝時(shí)的位置，圖2b中為上側(cè))設(shè)有第二凹槽52，用于安裝刀刃6。凹槽51和52之間厚度用于調(diào)控引伸計(jì)標(biāo)距。即，通過設(shè)計(jì)第一凹槽51和第二凹槽52之間的厚度，可以調(diào)控所述ー對(duì)刀刃間的間距，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)測量下限的調(diào)控。根據(jù)上述的掛鉤5的設(shè)計(jì)，可以使刀刃6之間的初始間距減小到5mm。由此，使得改進(jìn)后的引伸計(jì)測量下限達(dá)到5mm。并且，掛鉤5的中央形成有兩個(gè)螺紋孔9，以通過螺釘8連接刀刃6、掛鉤5和變形傳遞桿7。同時(shí)，刀刃6和變形傳遞桿7上也形成有供螺釘8穿過的孔。但是，刀刃6、掛鉤5和變形傳遞桿7的連接方式不限于螺釘連接，也可以利用螺栓連接、鉚釘連接等。本實(shí)用新型的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)是在現(xiàn)有引伸計(jì)的基礎(chǔ)上提出掛鉤結(jié)構(gòu)及裝配方式的改進(jìn)，即通過本實(shí)用新型掛鉤的裝配，達(dá)到對(duì)小標(biāo)距拉伸試樣進(jìn)行應(yīng)變測定。而且，改型后的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)示值精確度和誤差均符合GB12160-90標(biāo)準(zhǔn)要求。本實(shí)用新型的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)在裝配好之后，用MTS標(biāo)定器進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定在額定位移范圍內(nèi)分段進(jìn)行，并重復(fù)進(jìn)行三次，前兩次單獨(dú)標(biāo)定，然后整體標(biāo)定第三次，取各段引伸計(jì)示數(shù)的平均值確定出拉伸試樣的應(yīng)變量。然后用最小二乗法建立試樣應(yīng)變量(e )與標(biāo)定器給定位移(f)之間的線性關(guān)系。圖3為本實(shí)用新型的標(biāo)定曲線，擬合方程為e =0. 20048 f，線性相關(guān)系數(shù)0. 9999，擬合方程的標(biāo)準(zhǔn)偏差為5. IX 10_5。對(duì)應(yīng)的引伸計(jì)校準(zhǔn)誤差曲線如圖4所示，可知該實(shí)用新型在標(biāo)定范圍內(nèi)誤差平均值為0. 00326，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差為0. 11004。該誤差等級(jí)滿足現(xiàn)有ASTME83標(biāo)準(zhǔn)B-2級(jí)和ISO9513標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)的精度要求。另外，運(yùn)用本實(shí)用新型依下列步驟對(duì)標(biāo)距段為0. 5 X I. 5 X 5mm的小尺寸比例試樣(K=5. 65)進(jìn)行室溫拉伸性能測試(I)在試驗(yàn)機(jī)控制軟件“實(shí)驗(yàn)條件選擇”界面中選擇變形測量方式為引伸計(jì)，井根據(jù)測量變形的大小選擇放大器衰減檔，設(shè)定試驗(yàn)機(jī)加載噸位、應(yīng)變速率等參數(shù)；(2)將標(biāo)距卡插入到限位標(biāo)距桿和變形傳遞桿之間；(3)用兩個(gè)手指夾住引伸計(jì)上下端部，將上下刀刃與試樣標(biāo)距段相接觸，用皮筋分別將引伸計(jì)的上下刀ロ固定在試樣上；(4)引伸計(jì)信號(hào)顯示清零，并取下標(biāo)距卡；(5)進(jìn)行室溫拉伸測試，記錄并保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在相同應(yīng)變速率條件下，對(duì)相同材料0 5標(biāo)準(zhǔn)比例拉伸試樣用常規(guī)25mm標(biāo)距引伸計(jì)進(jìn)行室溫拉伸測試。將其測試結(jié)果與本實(shí)用新型的引伸計(jì)測試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果如圖5a和圖5b所示。圖5a為拉伸全曲線比對(duì)結(jié)果，可見本實(shí)用新型的引伸計(jì)與常規(guī)25mm標(biāo)距引伸計(jì)測量結(jié)果在試樣變形開始至頸縮階段吻合程度較高。試樣頸縮之后兩者差別逐漸增大，這可能是由于因試樣截面積不同從而導(dǎo)致塑性變形集中程度不同造成的。以25_引伸計(jì)測試結(jié)果為基準(zhǔn)，試樣屈服前本實(shí)用新型的引伸計(jì)的測試相對(duì)誤差隨應(yīng)變示數(shù)的分布如圖5b所示，其相對(duì)誤差平均值為3. 964%。相應(yīng)的拉伸性能測試結(jié)果匯總于表1，本實(shí)用新型的引伸計(jì)測試結(jié)果的誤差范圍滿足 GB/T 228-2002 要求。表I室溫拉伸數(shù)據(jù)
^引伸計(jì)類型Rpu(MPa)Agt(%) At(%)
權(quán)利要求1.一種小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，包括外殼、彈性元件、應(yīng)變片、限位標(biāo)距桿、一對(duì)掛鉤、一對(duì)刀刃和一對(duì)變形傳遞桿，其特征在于由內(nèi)向外依次裝配所述一對(duì)刀刃、所述一對(duì)掛鉤以及所述一對(duì)變形傳遞桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，其特征在于所述一對(duì)掛鉤的每一個(gè)在外側(cè)設(shè)有第一凹槽，用于安裝變形傳遞桿，且在內(nèi)側(cè)設(shè)有第二凹槽，用于安裝刀刃。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，其特征在于所述一對(duì)刀刃間的間距大于等于5mm,且小于10_。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，其特征在于所述一對(duì)刀刃間的間距為5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，其特征在于所述一對(duì)刀 刃、所述一對(duì)掛鉤以及所述一對(duì)變形傳遞桿通過螺釘進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，其特征在于所述一對(duì)刀刃、所述一對(duì)掛鉤以及所述一對(duì)變形傳遞桿通過螺釘進(jìn)行連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，其特征在于所述一對(duì)刀刃、所述一對(duì)掛鉤以及所述一對(duì)變形傳遞桿通過螺釘進(jìn)行連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)。根據(jù)本實(shí)用新型的小標(biāo)距單軸拉伸試驗(yàn)用引伸計(jì)，包括外殼、彈性元件、應(yīng)變片、限位標(biāo)距桿、一對(duì)掛鉤、一對(duì)刀刃和一對(duì)變形傳遞桿，且由內(nèi)向外依次裝配所述一對(duì)刀刃、所述一對(duì)掛鉤以及所述一對(duì)變形傳遞桿。根據(jù)本實(shí)用新型，可以使引伸計(jì)的測量下限達(dá)到5mm，從而很好地解決小尺寸拉伸試樣變形量精確測定的難題。
文檔編號(hào)G01B5/30GK202533321SQ20112057542
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者劉正東, 包漢生, 李密, 楊沐鑫, 楊鋼, 林肇杰, 王立民, 程世長 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院