[发明专利]一种气氛保护的高温拉伸及持久试验夹具和使用方法

说明书

本发明公开了一种气氛保护的高温拉伸及持久试验夹具和使用方法，该装置包括：上接头、金属密封桶和下接头等。其中，夹具通过螺纹或销钉与试样连接，夹具A和夹具B分别卡在上下U形槽内；金属密封桶一端与柔性金属波纹管焊接连接，另一端与上接头法兰密封连接，柔性金属波纹管另一端与下接头法兰密封连接；对开电炉只加热金属密封桶区域。试验前将所用气体通入密封腔内，试样在高温拉伸及持久试验过程中伸长，柔性金属波纹管伸长相同的长度，保证整个密封腔内的密封性良好。与现有技术对比，本发明设计巧妙，操作简单方便，可以安装于实验室常见的各种高温拉伸及持久试验机上，可实现金属材料在各种特殊气氛环境中的高温拉伸及持久试验。

技术领域

本发明属于金属材料高温试验研究领域，具体涉及一种气氛保护的高温拉伸及持久试验夹具及使用方法。

背景技术

金属高温拉伸性能是衡量材料力学性能的重要指标之一。而高温持久强度试验是测试材料某一温度下受恒定载荷作用时，在规定的持续时间内不引起断裂的最大应力的一种材料机械性能试验，高温持久强度是高温构件的设计和选材提供重要依据。常规的高温拉伸和高温持久试验通常在静态空气中进行，往往忽略环境气氛对试验结果的影响，然而已有研究表明环境气氛对材料高温力学性能往往有着重要的影响，例如某些易氧化的金属(如钼、钼合金)，若在高温空气中进行试验，其结果必将会有很大误差，特别是对于试验时间较长的高温持久性能影响更加显著。目前，国内的高温拉伸及持久试验机普遍只针对高温干空气环境，只有少数厂家开发了带有气氛箱的高温试验机，但其结构相对复杂，价格昂贵，无法广泛应用，且往往很难解决拉伸轴与气氛箱连接处摩擦力大的问题。一些专利也公开了一些气氛保护装置，但结构都相对复杂，难以广泛应用(如CN201520485323.4和CN201911139447.4等)。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的以上弊端，提供了一种气氛保护的高温拉伸及持久试验夹具及使用方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种气氛保护的高温拉伸及持久试验夹具，包括上接头、金属密封桶、对开电炉、夹具A、夹具B、柔性金属波纹管和下接头；其中，金属密封桶一端与柔性金属波纹管焊接连接，另一端与上接头密封连接，柔性金属波纹管另一端与下接头密封连接，构成气体密封腔；夹具A和夹具B安装在试样上下两端，通过螺纹或销钉连接，夹具和试样置于金属密封桶内，通过调节上接头和下接头之间的轴向距离，使得夹具A和夹具B分别卡在上U形槽和下U形槽内，对开电炉置于金属密封桶外；试验前将所用气体通入密封腔内。

本发明进一步的改进在于，根据试样高温拉伸及持久试验的最大伸长量，选择柔性金属波纹管，保证柔性波纹管最大伸长量大于试样最大伸长量，从而使得柔性波纹管对加载于试样上的试验力无影响。

本发明进一步的改进在于，所述上接头包括上接头法兰、上U形槽、上连接螺纹、热电偶接头、密封圈Ⅰ和单向阀；其中，所述上接头通过上连接螺纹与拉伸或持久试验机相连，上接头法兰上开设有排气孔、密封螺纹孔和密封圈槽Ⅰ，上接头法兰与所述金属密封桶的法兰通过螺栓连接，热电偶接头设置在上接头法兰上，密封圈Ⅰ安装在密封圈槽Ⅰ内，保证密封，单向阀与排气孔连接。

本发明进一步的改进在于，三根热电偶一端固定在试样标距段的上、中、下部，另一端穿过所述热电偶接头与温控仪表相连，所述热电偶接头密封性良好。

本发明进一步的改进在于，调节所述对开电炉的轴向位置，使其只加热金属密封桶区域，一方面保证试样标距段温度达到预设试验温度，另一方面使得柔性波纹管及上接头法兰密封圈处温度较低。

本发明进一步的改进在于，所述下接头包括下接头法兰、下U形槽、下连接螺纹、密封圈Ⅱ和针阀；其中所述下接头通过下连接螺纹与拉伸或持久试验机相连，下接头法兰上开设有进气孔、密封螺纹孔和密封圈槽Ⅱ，下接头法兰与所述柔性金属波纹管的法兰通过螺栓连接，密封圈Ⅱ安装在密封圈槽Ⅱ内，保证密封，针阀与进气孔连接。