專利名稱：一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于常溫及高溫片狀彈簧應(yīng)カ松弛測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)カ松弛的測試方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)カ松弛大小作為考察材料性能的標(biāo)準(zhǔn)之一，當(dāng)前不同國家對應(yīng)カ松弛試驗沒有統(tǒng)ー的標(biāo)準(zhǔn)，試樣和測試裝置也不同。因此測試結(jié)果差異很大，無法進行統(tǒng)一比較。目前片狀彈簧應(yīng)力松弛測試常用方法為變截面懸臂梁法和芯軸法。其中懸臂梁法是用ー個變截面試樣，彎曲時產(chǎn)生一個恒定的纖維應(yīng)變。用螺栓使試樣彎曲，把“自由端”固定于ー個高度，此高度相應(yīng)于所要求的應(yīng)力水平。此方法需要確定應(yīng)カ和撓度的關(guān)系。芯軸法是把對邊平行的簧片試樣包在一根芯軸上，選擇不同的芯軸可以產(chǎn)生所要求的初始應(yīng)力。把試樣夾緊在芯軸上，放到已設(shè)置的高溫中不同時間，然后把試樣從芯軸上移開，用光學(xué)比較儀和特殊夾具測量所產(chǎn)生的曲率。上述片裝彈簧應(yīng)カ松弛試樣的試驗夾具，大多數(shù)是自行設(shè)計。ASTM標(biāo)準(zhǔn)推薦采用半球體加載和活塞加載的方法。對于薄片試樣所需外加應(yīng)カ很小，測量外加應(yīng)カ傳感器精度較高，如采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)推薦的活塞加載方式，則加載系統(tǒng)本身摩擦力等作用引起的誤差可能超過試驗所需的測試精度。目前通用的采用螺栓加載測量方法通過螺栓加載，然后將螺栓固定在底座上。該方法自動化程度較低，誤差相對較大，而且不能實現(xiàn)帶溫測量，由于裝置本身的局限性，需要通過其他固定裝置將其固定。很大程度上増大了勞動量，増加了裝置的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中片狀彈簧常溫和高溫應(yīng)カ松弛測試存在的自動化程度較低、誤差較大、測量復(fù)雜和不穩(wěn)定的問題，提供ー種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)カ松弛測試方法。本發(fā)明提出ー種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)カ松弛的測試方法，通過如下步驟實現(xiàn)步驟1，待測彈簧試樣的制備和處理步驟1. 1 :下料，選定應(yīng)力松弛試驗材料；步驟1. 2 :將材料經(jīng)線切割成等應(yīng)カ試樣；所述的等應(yīng)カ試樣為具有對稱形狀的片狀結(jié)構(gòu)，試樣的一端開有孔；步驟1. 3 :將待測彈簧試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學(xué)狀態(tài)。步驟2，測試設(shè)備的安裝及試驗準(zhǔn)備。步驟2. 1:將設(shè)定簧片彎曲初始應(yīng)力帯入初始撓度計算公式，確定限制器和前側(cè)板的垂直高度差。步驟2. 2 :安裝測試設(shè)備；所述的測試設(shè)備包括底座、限制器、上板、壓カ傳感器、壓頭、前側(cè)板和后側(cè)板；在裝配時，首先，將前側(cè)板和后側(cè)板分別固定在底座的前側(cè)和后側(cè)，所述前側(cè)板、后側(cè)板以及底座，三者的下側(cè)面的中心位于同一豎直水平線上；其次，將待測彈簧試樣開孔的一端通過螺栓固定在前側(cè)板上側(cè)的中心沉孔中，待測彈簧試樣的另一端放置在后側(cè)板上側(cè)中間位置的凹槽中；然后，將壓頭固定在壓カ傳感器的下端，將壓カ傳感器的上端固定在上板的中心通孔上，壓カ傳感器位于上板的下側(cè)面；最后，裝配限制器，底座開有的左沉孔和右沉孔，分別垂直對應(yīng)上板的左通孔和右通孔，所述的上板的左通孔和右通孔相對于上板的中心通孔左右對稱，且底座與上板的中心位置垂直對應(yīng)，在底座的左沉孔和上板左通孔之間裝配左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之間裝配右限制器，所述的限制器的兩端帶外螺紋，下端固定在底座的左沉孔或右沉孔中，上端通過螺栓固定在上板左通孔或右通孔上。步驟2. 3 :將連接壓カ傳感器的傳感器引線和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在 所述的測量設(shè)備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調(diào)零和量程校準(zhǔn)。步驟2. 4 :擰緊上板左、右兩側(cè)固定限制器的螺母，擰緊過程中盡量保證待測彈簧試樣兩側(cè)受カ均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應(yīng)カ；步驟3，進行彈簧應(yīng)カ松弛試驗并采集不同時間的應(yīng)カ值，具體是將帶有待測彈簧試樣的測試裝置放置在高溫試驗箱內(nèi)，接通電源，調(diào)節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下片狀試樣的彎曲應(yīng)力值；步驟4，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設(shè)備進行冷卻，冷卻后將測試設(shè)備卸載，取出待測彈簧試樣，在自由狀態(tài)下停放一小時，用應(yīng)變儀測量待測彈簧試樣彎曲變形后的恢復(fù)高度，進而確定該簧片材料的應(yīng)カ松弛損失情況。本發(fā)明方法的優(yōu)點和積極效果在于(I)目前常用的確定應(yīng)力和撓度的關(guān)系的方法是給試樣施加各種撓度水平時，用應(yīng)變儀獲得一條應(yīng)變-撓度曲線，用軸向試驗確定材料的應(yīng)カ-應(yīng)變特性，利用此特性建立彎曲撓度，產(chǎn)生所要求的施加應(yīng)力。本發(fā)明不需要確定應(yīng)カ和撓度的關(guān)系，將不易測量的試樣彎曲撓度轉(zhuǎn)換為易測量的電信號。另外，目前常用測量方法是將試樣放到設(shè)定的溫度，放置一定時間，然后把試樣從其夾具上移開，用光學(xué)比較儀測量產(chǎn)生的永久變形，然后把永久變形換算成損失應(yīng)力，而本發(fā)明方法不需要將永久變形換算成損失應(yīng)力。因此，相比現(xiàn)有方法，本發(fā)明操作更加簡單。(2)本發(fā)明方法通過壓カ傳感器及外置的數(shù)據(jù)顯示儀表實時監(jiān)測壓縮應(yīng)カ的變化，試驗過程中不用將試樣拿出測試，不用更換試樣，影響數(shù)據(jù)波動的因素較少，保證了測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性和再現(xiàn)性。(3)本發(fā)明方法采用的壓カ傳感器及輸出的傳感器引線均適用于高溫條件，因此本發(fā)明能夠進行片狀彈簧應(yīng)カ松弛的測試。(4)本發(fā)明方法不需要對試樣測量若干次取平均值，因而提高了工作效率，避免了因循環(huán)測量記錄帶來的誤差。(5)本發(fā)明所采用的試樣為具有對稱形狀的片狀結(jié)構(gòu)，保證了試樣彎曲過程中不產(chǎn)生側(cè)向彎曲；試樣尺寸設(shè)計避免產(chǎn)生由于夾持加載帶來的端頭效應(yīng)帶的影響；試樣為對稱結(jié)構(gòu)，受カ在中間位置，相對中間位置的對稱位置也受カ相同，易于試驗和分析。


圖I為本發(fā)明的測試設(shè)備的總裝配圖的正視圖2為本發(fā)明的測試設(shè)備的總裝配圖的后視圖；圖3為本發(fā)明的測試設(shè)備中上板的示意圖a為俯視圖，b為A-A方向剖面圖；圖4為本發(fā)明的測試設(shè)備中底座的示意圖a為俯視圖，b為B-B方向剖視圖，c為前視圖或后視圖；圖5為本發(fā)明的測試設(shè)備中前側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖a為主視圖，b為俯視圖；圖6為本發(fā)明的測試設(shè)備中后側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖a為主視圖，b為俯視圖；圖7為本發(fā)明的測試設(shè)備中限制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的測試設(shè)備中壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的測試設(shè)備中壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖a為主視圖，b為側(cè)視圖；圖10為本發(fā)明的測試設(shè)備中墊塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明待測片狀彈簧的試樣形狀圖；圖12為本發(fā)明的測試方法的步驟流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行的詳細(xì)的說明。本發(fā)明提供的測試方式基于下面ー種測試設(shè)備，如圖I和圖3所示，該測試設(shè)備主要包括如下幾個模塊底座I、限制器2、上板3、壓カ傳感器4、壓頭5、前側(cè)板6和后側(cè)板7。如圖I和2所示，上板3平置于底座I的正上方,底座I與上板3的中心位置相對應(yīng)。底座I和上板3通過左右兩個限制器2固定一起。在上板3的相對底座I的ー側(cè)的中心位置上固定有壓カ傳感器4，壓カ傳感器4的另一端固定有壓頭5。壓カ傳感器4通過傳感器引線8與外置數(shù)據(jù)顯示儀表連接，將測量的壓頭5的壓カ傳輸給外置數(shù)據(jù)顯示儀表。在底座I的前后兩側(cè)分別固定有前側(cè)板6和后側(cè)板7，待測片狀彈簧的兩端分別放置在前側(cè)板6和后側(cè)板7上。在測試時候，將待測片狀彈簧放置好后，壓頭5位于待測片狀彈簧的正中間位置。如圖3的a和b所示，上板3上的中心位置開有通孔32，用于固定壓カ傳感器4，在中心通孔32左右対稱的位置各開有ー個通孔31，用于裝配限制器2。如圖3的a所示的左、右兩個通孔31的中心位于過中心通孔10的橫向水平線上。如圖4的a和b所示，底座I的上側(cè)，垂直對應(yīng)上板3的左、右通孔31的位置各開有兩個沉孔11，用于將固定限制器2的一端固定在下板I上，保證下板I平整。如圖4的c所示，底座I的前后側(cè)各開有兩個孔12,用于固定前側(cè)板6和后側(cè)板7。上板3和底座I都為平板，由鍍鉻材料、不銹鋼或者其他耐高溫、耐腐蝕材料制造，進行高度拋光，具有較高的表面光潔度、平行度和剛度。如圖5的a所示，在前側(cè)板6的側(cè)面開有兩個通孔61，兩個通孔61的位置對應(yīng)底座I前側(cè)所開的兩個孔12，通過螺釘可將前側(cè)板6固定在底座I上。如圖5的b所示，在前側(cè)板6的上側(cè)的中心位置開有沉孔62，用于固定待測片狀彈簧的一端。為了使待測片狀彈簧在試驗時更加穩(wěn)固，在靠近沉孔62的一周上還均勻開有4個沉孔63，用于固定待測片狀彈簧。在固定待測片狀彈簧時，用一個墊塊III放置在待測彈簧開孔一端上，通過螺栓將墊塊III、待測片狀彈簧和前側(cè)板6固定在一起。墊塊III的結(jié)構(gòu)如圖10所示。如圖6中a所示,后側(cè)板7的側(cè)面開有兩個通孔71,兩個通孔71的位置對應(yīng)底座I后側(cè)所開的兩個孔12，通過螺釘可將后側(cè)板7固定在底座I上。如圖6中b所示，后側(cè)板7的上側(cè)開有凹槽72，用于放置待測片狀彈簧的另一端，凹槽72的寬度略大于待測片狀彈黃端部的覽度，待測片狀彈黃能夠放直在凹槽72中，避免試驗中試樣發(fā)生左右移動。后側(cè)板7上所開的凹槽72的底面與前側(cè)板6的上側(cè)面處于同一水平面上。如圖7所示，限制器2的兩端帶外螺紋，在上的一端穿過上板3左邊或者右邊的通孔31，并用螺母將限制器2與上板3固定，限制器2在下的一端固定在下板I上的垂直對應(yīng)上板3左邊或者右邊的通孔31的沉孔11中。限制器2采用不銹鋼材料制成，其高度根據(jù)片簧的撓度變形率來決定，用以保證試樣壓縮到規(guī)定的高度值，產(chǎn)生恒定的形變，其高度允許公差為0. 02mm。如圖8所示，壓カ傳感器4的兩端帶外螺紋，壓カ傳感器4在上的一端穿過上板3 的中心通孔11，并通過螺母固定在上板3上，在下的一端安裝了一個壓頭5，用于避免壓カ傳感器4的螺栓直接和待測片狀彈簧接觸，造成應(yīng)カ分布不均，以及避免待測片狀彈簧高溫軟化后粘連壓カ傳感器4，造成壓カ傳感器4使用壽命和試驗精度下降的問題。壓カ傳感器4與壓頭5相連接的一端的頭部為光桿，設(shè)置一段光桿是為了避免下面情況由于反復(fù)使用造成螺紋磨損從而引起壓カ傳感器4與壓頭5之間接觸的間隙，進而影響測試精度。本發(fā)明測試設(shè)備中所選用的壓カ傳感器的規(guī)格為kzPk-l，準(zhǔn)確度級別為0.001，輸出靈敏度為2. 248mV/V，溫度范圍為0°C 150°C，量程為980N。壓カ傳感器4通過傳感器引線8連接的數(shù)據(jù)顯示儀表外供電源輸入端透明線為正極，黒色為負(fù)極，儀表輸入端黃線為正扱，白線為負(fù)扱。本發(fā)明的測試設(shè)備中的壓カ傳感器4測量精度達千分之一，溫漂小而且可以在高溫下保持良好的精度。如圖9所示，壓頭5通過內(nèi)螺紋固定在壓カ傳感器4上。對應(yīng)于壓カ傳感器4 一端設(shè)置的光桿，壓頭5中的內(nèi)螺紋也同樣存在一段光滑段，如圖9的a中所示。本發(fā)明實施例中設(shè)置壓力傳感器一端的光桿為3-5_，同樣，對應(yīng)壓頭5中內(nèi)螺紋處于底部的位置設(shè)置3-5mm的光滑段。另外，針對測試對象為片狀彈簧，壓頭5與彈簧為線接觸，使得被測片狀彈簧受カ位置為一條線，且壓頭5與被測片狀彈簧接觸的部位的寬度大于被測片狀彈簧的寬度，避免彈簧由于試驗造成卷邊等問題，使得試驗更加準(zhǔn)確，也節(jié)約了試驗樣品。為使本發(fā)明設(shè)備具有通用性，設(shè)計了三種墊塊I、II和III，如圖10所示，三種墊塊都為一矩形，中心開有通孔，在中心通孔的圓周方向上還均勻開有四個通孔。墊塊I用于輔助設(shè)置所要求的載荷，設(shè)置墊塊I的中心通孔的直徑大于限制器2上端直徑，根據(jù)試驗的需要，在兩個限制器2的上端與上板3相接處，套上相同厚度的墊塊I，改變壓頭5給待測片狀彈簧所施加的壓力。墊塊II用于調(diào)整前側(cè)板6和后側(cè)板7之間的間距。墊塊II的中心通孔的直徑大于連接前側(cè)板6或后側(cè)板7連接底座I的通孔的直徑。在前側(cè)板6或后側(cè)板7連接底座I的位置分別墊上相同厚度的墊塊II，以適應(yīng)不同長度的待測片狀彈簧。墊塊III的中心通孔的直徑與前側(cè)板6上側(cè)的中心沉孔62的直徑、待測片狀彈簧開孔端所開的孔的直徑相同，在安裝待測片狀彈簧時，將墊塊III放置在待測片狀彈簧開孔端的上面，通過螺栓將墊塊III和待測片狀彈簧開孔端固定在前側(cè)板6上側(cè)面。
如圖11所示，為采用本發(fā)明測試設(shè)備所用的待測片狀彈簧的形狀。待測片狀彈簧的一端開有孔，用于通過螺母將彈簧和前側(cè)板6上側(cè)的中心沉孔62固定在一起，限定待測片狀彈簧的位置。待測片狀彈簧的另一端置于后側(cè)板7的上側(cè)的凹槽72中。國標(biāo)推薦一般采用拉伸應(yīng)力松弛或者是彎矩環(huán)狀試樣。本發(fā)明所采用的試樣的要求更加符合本發(fā)明所提供的測試設(shè)備，如圖11所示，本發(fā)明所采用的試樣的設(shè)計的準(zhǔn)則為該試樣為等應(yīng)カ片形試樣。除試樣兩個端頭受カ不均勻外，在標(biāo)距范圍內(nèi)各截面所受應(yīng)カ相等。而且根據(jù)美國ASTME328 — 78標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用寬片試樣時，要保證只受軸向應(yīng)カ而不產(chǎn)生側(cè)向彎曲，試樣寬度至少是厚度的10倍。試樣長度選擇原則使試樣彎曲變形時產(chǎn)生的撓度容易測量。若撓度太小則不易測量。試樣標(biāo)距超過一定尺寸后，才能避免夾持加載時，端頭效應(yīng)帶的影響。若標(biāo)距太長，會產(chǎn)生表面法向誤差。本發(fā)明采用的試樣的關(guān)于中心線對稱的，可以選取對稱位置進行對比分析。本發(fā)明提供ー種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)カ松弛的測試方法，基于上述測試設(shè)備，如圖12所示，包括如下步驟步驟1，待測彈簧試樣的制備和處理。步驟I. I :下料，選定應(yīng)力松弛試驗材料。步驟I. 2 :將材料經(jīng)線切割成等應(yīng)カ試樣，等應(yīng)カ試樣為具有對稱形狀的片狀結(jié)構(gòu)，試樣的一端開有孔。如圖11所示的試樣形狀，該待測彈簧試樣的兩端寬，中間細(xì)，兩端為兩個規(guī)則的矩形，一端開有孔。步驟I. 3 :將試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學(xué)狀態(tài)；步驟2，試驗設(shè)備的安裝及試驗準(zhǔn)備。步驟2. I :將設(shè)定簧片彎曲初始應(yīng)力帯入初始撓度計算公式，進而確定限制器2和前側(cè)板6的垂直高度差。待測彈簧試樣的初始撓度f的計算公式如下/ =
HE其中，f的単位為毫米(mm) ；L表示待測彈簧試樣的標(biāo)距長度，單位為mm ; 0表示待測彈簧試樣表層最大應(yīng)カ，單位為MPa ；h表示待測彈簧試樣的厚度，單位為_ ；E表示待測彈簧試樣材料的彈性模量，單位為MPa。其中O可取0. 5 O e>0. 5 o a2或者是0. 8 o e，o。2表示屈服強度，％表示彈性極限。本發(fā)明此處選取0.5oa2，本發(fā)明采用該值，能夠得到一個較合理的初始擾度，從而確定ー個適合試驗的高度差。步驟2. 2 :安裝所述的測試設(shè)備。將前側(cè)板6和后側(cè)板7固定于底座I上，然后將試樣固定于前后側(cè)板上。之后將兩個左、右限制器2固定于底座I上，然后將壓カ傳感器4和壓頭5連接后整體固定于上板3上，最后通過限制器2將上板3和底座I固定一起。將前側(cè)板6和后側(cè)板7分別固定在底座I的前側(cè)和后側(cè)時，需要根據(jù)待測彈簧試樣的長度，在前側(cè)板6與底座I之間以及在后側(cè)板7與底座I之間設(shè)置相同厚度的墊塊II來調(diào)整前側(cè)板6和后側(cè)板7之間的間距；所述的墊塊II具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于前側(cè)板6或后側(cè)板7連接底座I的通孔的直徑。將待測彈簧試樣固定在前側(cè)板6上吋，將墊塊III放置在待測彈簧試樣開孔一端 的上面，然后通過螺栓將墊塊III和待測彈簧試樣開孔一端固定在前側(cè)板6上。裝配限制器2吋，需要根據(jù)步驟2. I得到的垂直高度差，調(diào)整上板3的下側(cè)面距離前側(cè)板6的上側(cè)面的垂直距離，在限制器2的高度不夠時，通過在兩個限制器2和上板3之間設(shè)置相同厚度的墊塊I來達到所要設(shè)定的高度；所述的墊塊I具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于限制器2上端的直徑。步驟2. 3 :將連接壓カ傳感器4的傳感器引線8和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測量設(shè)備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調(diào)零和量程校準(zhǔn)。步驟2.4 :擰緊上板3左、右兩側(cè)固定限制器2的螺母，擰緊過程中盡量保證彈簧試樣兩側(cè)受カ均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應(yīng)カ；步驟3，進行彈簧應(yīng)カ松弛試驗并采集不同時間的應(yīng)カ值，具體是將帶有待測試樣的測試裝置放置在高溫試驗箱內(nèi)，接通電源，調(diào)節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下片狀試樣的彎曲應(yīng)力值；步驟4，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出 測試設(shè)備進行冷卻，冷卻后將測試設(shè)備卸載，取出片簧試樣，在自由狀態(tài)下停放ー小時，用應(yīng)變儀測量片簧彎曲變形后的恢復(fù)高度，進而確定該簧片材料的應(yīng)カ松弛損失情況。描述松弛性能的物理參量有剩余應(yīng)力缺少可比性，松弛率(單位時間內(nèi)應(yīng)力的下降值，描述松弛性能的重要參量，不斷變化的，與溫度初始應(yīng)カ和材料的微觀組織相關(guān))等，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)來計算確定，完成對片狀彈簧應(yīng)力松弛測試。本發(fā)明采用的片狀彈簧應(yīng)カ松弛測試方法可以精確地確定初始應(yīng)力，把初始應(yīng)カ這個重要參數(shù)與試驗材料的機械性能進行評估和對比，試樣的高度可以通過所用試驗設(shè)備的墊塊來調(diào)節(jié)。從理論上懸臂梁與導(dǎo)電簧片具有相似的受カ狀態(tài)，并克服了懸臂梁試驗最大的缺點確定力-撓度和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系以建立初始應(yīng)カ的時間和設(shè)備。所采用的測試設(shè)備設(shè)計簡便，高溫下不變形，易于加工和測量精度高等特點，實現(xiàn)了彎曲片狀彈簧在一定溫度下的應(yīng)カ連續(xù)測量，試樣一次安裝直至測試結(jié)束，中途無需卸載，減少了人為誤差。由于采用了高精度壓カ測量傳感器和高靈敏度的數(shù)字顯示裝置，從而提高了測量數(shù)據(jù)的精度。所用壓カ測量傳感器4可以根據(jù)使用要求，采用耐高溫壓カ傳感器，實現(xiàn)所需溫度范圍內(nèi)的連續(xù)測量目的。目前片狀彈簧應(yīng)カ松弛試樣大多設(shè)計成變截面式懸臂梁。本專利設(shè)計了等應(yīng)カ松弛試樣，保證試樣只受軸向應(yīng)カ而不產(chǎn)生側(cè)向彎曲。另外試樣長度的選擇，避免了產(chǎn)生夾持加載時產(chǎn)生的端頭效應(yīng)帶的影響。另外采用對稱試樣還可以對比分析等效部位微觀組織結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的片狀彈性件常溫和高溫壓縮應(yīng)力松弛的測試方法，通過控制限制器2與側(cè)板6、7的高度差使待測片狀彈簧產(chǎn)生恒定彎曲形變，另外通過調(diào)節(jié)前后側(cè)板6、7與底座I連接處的墊塊II的厚度測量不同長度的試樣。利用壓カ傳感器4監(jiān)測待測片狀彈簧在不同溫度和初始應(yīng)カ情況下隨著時間的延長應(yīng)力值的變化，進而計算片狀簧片彎曲應(yīng)カ松弛。采用本發(fā)明提供的測試方法進行測量片狀彈簧常溫、高溫的應(yīng)カ松弛變化情況，具有測試簡單易操作、可靠、測量精度較高、通用性強等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1，待測彈簧試樣的制備和處理； 步驟1.1:下料，選定應(yīng)力松弛試驗材料； 步驟I. 2 :將材料經(jīng)線切割成等應(yīng)力試樣；所述的等應(yīng)力試樣為具有對稱形狀的片狀結(jié)構(gòu)，試樣的一端開有孔； 步驟I. 3 :將待測彈簧試樣進行規(guī)定的時效處理，達到規(guī)定的力學(xué)狀態(tài)； 步驟2，測試設(shè)備的安裝及試驗準(zhǔn)備； 步驟2. I :將設(shè)定簧片彎曲初始應(yīng)力帶入初始撓度計算公式，確定限制器(2)和前側(cè)板(6)的垂直高度差； 步驟2. 2 :安裝測試設(shè)備；所述的測試設(shè)備包括底座(I)、限制器(2)、上板(3)、壓力傳感器(4)、壓頭(5)、前側(cè)板(6)和后側(cè)板(7);在裝配時，首先，將前側(cè)板(6)和后側(cè)板(7)分別固定在底座(I)的前側(cè)和后側(cè)，所述前側(cè)板￠)、后側(cè)板(7)以及底座(I)，三者的下側(cè)面的中心位于同一豎直水平線上；其次，將待測彈簧試樣開孔的一端通過螺栓固定在前側(cè)板(6)上側(cè)的中心沉孔￠2)中，待測彈簧試樣的另一端放置在后側(cè)板(7)上側(cè)中間位置的凹槽(72)中；然后，將壓頭(5)固定在壓力傳感器(4)的下端，將壓力傳感器(4)的上端固定在上板(3)的中心通孔(32)上，壓力傳感器(4)位于上板(3)的下側(cè)面；最后，裝配限制器(2)，底座⑴開有的左沉孔(11)和右沉孔(11)，分別垂直對應(yīng)上板⑶的左通孔(31)和右通孔(31)，所述的上板(3)的左通孔(31)和右通孔(31)相對于上板的中心通孔(32)左右對稱，且底座(I)與上板⑶的中心位置垂直對應(yīng)，在底座(I)的左沉孔(11)和上板(3)左通孔(31)之間裝配左限制器(2)，在底座⑴的右沉孔(11)和上板(3)的右通孔(31)之間裝配右限制器(2)，所述限制器(2)的兩端帶外螺紋，下端固定在底座(I)的左沉孔(11)或右沉孔(11)中，上端通過螺栓固定在上板(3)左通孔(31)或右通孔(31)上； 步驟2.3 :將連接壓力傳感器(4)的傳感器引線(8)和外置的數(shù)據(jù)顯示儀表相連，并將數(shù)據(jù)顯示儀表的電源線和電源相接，在所述的測量設(shè)備處于零測試狀態(tài)下對數(shù)據(jù)顯示儀表進行調(diào)零和量程校準(zhǔn)； 步驟2.4:擰緊上板(3)上左、右兩側(cè)固定限制器(2)的螺母，擰緊過程中盡量保證待測彈簧試樣兩側(cè)受力均勻，待數(shù)據(jù)顯示儀表的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，讀取初始應(yīng)力； 步驟3，進行彈簧應(yīng)力松弛試驗并采集不同時間的應(yīng)力值，具體是將帶有待測彈簧試樣的測試裝置放置在高溫試驗箱內(nèi)，接通電源，調(diào)節(jié)試驗箱的溫度，記錄不同時間下片狀試樣的彎曲應(yīng)力值； 步驟4，達到規(guī)定試驗時間，讀取終止試驗時間時的儀表顯示值，從試驗箱中取出測試設(shè)備進行冷卻，冷卻后將測試設(shè)備卸載，取出試樣，在自由狀態(tài)下停放一小時，用應(yīng)變儀測量片簧彎曲變形后的恢復(fù)高度，進而確定該簧片材料的應(yīng)力松弛損失情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟I中所述的待測彈簧試樣，試樣的寬度至少是厚度的10倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2. I中待測彈簧試樣的初始撓度，具體通過下式確定
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，所述的0取0. 5oq.2，0。.2表不屈服強度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2.2中所述的壓頭(5)在測試設(shè)備裝配完成后，與待測彈簧試樣的中間位置線接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的壓力傳感器(4)的規(guī)格為kz ^ k-1，輸出靈敏度為2. 248mV/V，溫度范圍為(TC 150°C，量程為980N。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的前側(cè)板￠)，其上側(cè)面和后側(cè)板(7)上側(cè)的凹槽(72)的底面處于同一水平位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的裝配限制器(2)，需要根據(jù)步驟2. I得到的垂直高度差，調(diào)整上板(3)的下側(cè)面距離前側(cè)板(6)的上側(cè)面的垂直距離，在限制器(2)的高度不夠時，通過在兩個限制器(2)和上板(3)之間設(shè)置相同厚度的墊塊I來達到所要設(shè)定的高度；所述的墊塊I具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于限制器(2)上端直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于，步驟2. 2中所述的將前側(cè)板(6)和后側(cè)板(7)分別固定在底座(I)的前側(cè)和后側(cè)，需要根據(jù)待測彈簧試樣的長度，在前側(cè)板(6)與底座(I)之間以及在后側(cè)板(7)與底座(I)之間設(shè)置相同厚度的墊塊II來調(diào)整前側(cè)板(6)和后側(cè)板(7)之間的間距；所述的墊塊II具有厚度且中心開有通孔，通孔的直徑大于前側(cè)板(6)或后側(cè)板(7)連接底座(I)的通孔的直徑。
全文摘要
本發(fā)明提出一種片狀彈簧常溫及高溫應(yīng)力松弛的測試方法，首先制備待測彈簧試樣，所制待測彈簧試樣為等應(yīng)力試樣，具有對稱形狀的片狀結(jié)構(gòu)；其次進行測試設(shè)備的安裝及試驗準(zhǔn)備，測試設(shè)備具有一底座，底座前后固定有側(cè)板，待測彈簧試樣的兩端分別放置在側(cè)板上，通過限制器將底座和上板固定一起，上板上安裝有壓力傳感器，壓力傳感器下端安裝的壓頭給試樣施加壓力；然后進行彈簧應(yīng)力松弛試驗并采集不同時間的應(yīng)力值；最后確定該試樣材料的應(yīng)力松弛損失情況。本發(fā)明方法將不易測量的試樣彎曲撓度轉(zhuǎn)換為易測量的電信號，提高了工作效率，方法簡單，且測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
文檔編號G01N3/18GK102650578SQ20121012393
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者劉升旺, 唐慶云, 張衛(wèi)方, 李曉剛, 楊明遠, 趙麗 申請人:北京航空航天大學(xué)