[发明专利]一种适用于非标小试样蠕变性能测试的多功能夹具

说明书

本发明是一种适用于非标小试样蠕变性能测试的多功能夹具，本发明的设计理念是利用夹具替代非标小试样两端用于固定和连接引伸计的部分，将原来属于试样的这部分结构转移到夹具上，避开直接测量小试样标距段变形的固有逻辑，由于夹具在试验中相对非标小试样来说几乎不发生形变，所以，夹具的变形可忽略不计，所以，通过连接在夹具上的引伸计所测量的夹具与小试样的总变形，就可以作为小试样的蠕变变形结果。

技术领域

本发明是一种适用于非标小试样蠕变性能测试的多功能夹具，属于力学性能测试技术领域。

背景技术

金属材料的蠕变指在恒定温度和恒定负荷作用下，材料随时间产生变形的现象。航空航天发动机、燃气轮机、压力容器等在服役过程中，其关键零部件长期承受高温恒载作用，极易产生蠕变现象，发生蠕变破坏。在材料工程化应用之前，对其蠕变性能进行测试和评价，获取材料在不同温度条件下的蠕变变形曲线和蠕变极限，对于上述装备的高温零部件设计、定寿、制造、维修和失效分析等具有重要意义。材料蠕变性能测试的具体方法是：在规定温度下，对光滑等截面试样施加恒定载荷，利用引伸计测量试样标距段随时间产生的变形，记录时间-变形数据。为了便于引伸计装夹，被测试样两端需加工凸耳，并保留一定长度的装夹空间，试样应具有较长的标距段(一般至少为16mm)以适应引伸计最小量程，标距段直径一般至少为5mm，以防止凸耳与标距段直径悬殊，导致凸耳强度降低，这样以来，一根蠕变试样的总长度往往约需100mm甚至更多。航空发动机以及燃气轮机内部使用大量的复杂薄壁结构(如空心涡轮叶片的最薄壁厚约为零点几个毫米等)，由于材料蠕变性能存在尺寸效应，传统标准试样的蠕变性能数据无法满足复杂薄壁结构的设计需求，这就需要开展零部件(如叶片)本体取样或者设计与零部件壁厚相当的薄壁(或圆棒)小试样的蠕变试验，获取适应零部件本体尺寸范围的蠕变性能数据。

长期以来，由于机械式引伸计对试样尺寸的要求高，非接触测量方法准确度低，高温测量效果差等原因，增加了小试样蠕变变形的测量难度，缺乏成熟可靠的小试样蠕变测试技术及方案，成为影响发动机以及燃气轮机复杂薄壁结构设计的主要因素之一。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种适用于非标小试样蠕变性能测试的多功能夹具，其目的是满足非标小试样蠕变性能测试的需求。该夹具充分考虑当前结构设计和强度计算所需的多种试样形式，如薄壁板状小试样、小直径圆棒试样、薄壁管材等，突破小试样蠕变测试技术瓶颈，并实现一副夹具，多种用途，以便降低测试成本、简化测试步骤、提高测试效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种适用于非标小试样蠕变性能测试的多功能夹具，其特征在于：该夹具包括两个与试验机拉杆连接的连接杆，两个连接杆的形状及结构相同，连接杆是由上、中、下三段构成，其中：

上段1为圆柱状，直径为8～10mm，外表面加工有螺纹与试验机拉杆连接，沿中轴线从顶端向内加工一螺纹孔2，该螺纹孔2这盲孔，在该螺纹孔2的侧面加工一个沿径向贯通上段1圆柱体的销孔Ⅰ3，沿上段1为圆柱状；

下段4为圆柱体，直径为10～20mm，外表面加工有螺纹与试验机拉杆连接，沿中轴线从顶端向内加工一带台阶的台阶螺纹孔5，沿中轴线从顶端向内加工一沿径向贯通的夹槽6，在该夹槽6的侧面加工一个沿径向贯通下段4圆柱体的销孔Ⅱ7；

上段1和下段4之间为环状的凸起8用于连接引伸计。

进一步，上段1和下段4的长度相等。

进一步，夹槽6的深度沿中轴线到达台阶螺纹孔5的台阶位置。

进一步，该夹具采用耐高温陶瓷材料制造以满足1800℃蠕变性能测试的要求。

进一步，螺纹孔2的直径为孔径2.5mm，孔深10mm～15mm。

进一步，台阶螺纹孔5的深度为20mm，台阶面上部的孔径为3mm，台阶面上部的孔径为2mm。