一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，包括試樣本體，試樣本體的左右兩端對(duì)稱設(shè)置有左銷孔和右銷孔，試樣本體的中部對(duì)稱設(shè)置有上凹槽和下凹槽，上凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一上圓弧面、上水平面、上上升斜面和第二上圓弧面構(gòu)成，下凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一下圓弧面、下水平面、下上升斜面和第二下圓弧面構(gòu)成，上上升斜面上采用光刻法刻蝕有上刻度，下上升斜面上采用光刻法刻蝕有與上刻度上下一一對(duì)應(yīng)的下刻度；高溫為制成測(cè)試試樣的金屬的熔點(diǎn)的0.4～0.51倍。本實(shí)用新型加工制作方便，蠕變情況測(cè)量方便且測(cè)量誤差小，進(jìn)行變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試的試驗(yàn)周期短、試驗(yàn)效率高、耗費(fèi)人力少、勞動(dòng)強(qiáng)度低，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于材料力學(xué)性能分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣O
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等動(dòng)力機(jī)械的工作溫度不斷提高，以及石油化工設(shè)備、宇航技術(shù)的發(fā)展，對(duì)金屬材料在高溫下的力學(xué)性能的要求越來(lái)越高。室溫下有良好性能的金屬材料，在高溫下其性能不一定也好。這里的高溫是指金屬構(gòu)件的服役溫度超過(guò)了金屬的再結(jié)晶溫度，即0.4Tm?0.5ITmCTm為金屬的熔點(diǎn))。在高溫和持續(xù)載荷作用下，金屬材料會(huì)產(chǎn)生隨時(shí)間而發(fā)展的塑性變形，即蠕變現(xiàn)象:如果變形保持一定，構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力會(huì)逐漸減少，即發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。這些都是在高溫下與時(shí)間有密切關(guān)系的特有現(xiàn)象，而在室溫或較低溫度下表現(xiàn)卻很不明顯。蠕變對(duì)于結(jié)構(gòu)的使用性能有著嚴(yán)重的影響。
[0003]目前，研究高溫蠕變應(yīng)變應(yīng)力分布規(guī)律常采用的是圓柱狀的切拉伸部分平行的試樣，該試樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用時(shí)由于拉伸部分上下平行，即截面積保持不變，在恒定載荷下，只能產(chǎn)生恒定的應(yīng)力，只能測(cè)試出某一單一應(yīng)力下的高溫蠕變規(guī)律，如果要測(cè)試出不同應(yīng)力情況下金屬材料的高溫蠕變規(guī)律，需要施加多組不同的外載荷或者制造出橫截面積不同的多個(gè)試樣，存在著試驗(yàn)周期長(zhǎng)、耗費(fèi)人力、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律不容易觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不方便且誤差大的缺陷和不足。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作方便，蠕變情況測(cè)量方便且測(cè)量誤差小，進(jìn)行變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試的試驗(yàn)周期短、試驗(yàn)效率高、耗費(fèi)人力少、勞動(dòng)強(qiáng)度低，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣應(yīng)用。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:包括平板狀的試樣本體，所述試樣本體的左右兩端厚度方向上左右對(duì)稱設(shè)置有用于安裝銷軸的左銷孔和右銷孔，所述試樣本體的中部高度方向上上下對(duì)稱設(shè)置有上凹槽和下凹槽，所述上凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一上圓弧面、上水平面、上上升斜面和第二上圓弧面構(gòu)成，所述下凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一下圓弧面、下水平面、下上升斜面和第二下圓弧面構(gòu)成，所述上上升斜面上采用光刻法刻蝕有上刻度，所述下上升斜面上采用光刻法刻蝕有與上刻度上下一一對(duì)應(yīng)的下刻度，位于所述第一上圓弧面與第一下圓弧面之間的一段試樣本體為試樣本體的第一防應(yīng)力集中區(qū)域，位于上水平面與下水平面之間的一段試樣本體為試樣本體的防應(yīng)力突變區(qū)域，位于上上升斜面與下上升斜面之間的一段試樣本體為試樣本體的變應(yīng)力測(cè)試區(qū)域，位于第二上圓弧面與第二下圓弧面之間的一段試樣本體為試樣本體的第二防應(yīng)力集中區(qū)域；所述高溫為制成所述測(cè)試試樣的金屬的熔點(diǎn)的0.4?0.51倍。
[0006]上述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:所述試樣本體的長(zhǎng)度為IlOmm?135mm,所述試樣本體的高度為25mm?35mm,所述試樣本體的厚度為5mm?10mm。
[0007]上述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:所述左銷孔的直徑和右銷孔的直徑相等且均為IOmm?15mm，所述左銷孔的圓心與試樣本體左側(cè)面之間的距離和右銷孔的圓心與試樣本體右側(cè)面之間的距離相等且均為18mm?24mm。
[0008]上述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:位于上水平面與下水平面之間的一段試樣本體的長(zhǎng)度為1.8mm?2.2mm，位于上水平面與下水平面之間的一段試樣本體的高度為3.8mm?4.2_。
[0009]上述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:位于上上升斜面與下上升斜面之間的一段試樣本體的長(zhǎng)度為12mm?13mm，位于上上升斜面與下上升斜面之間的一段試樣本體的左側(cè)高度與位于上水平面與下水平面之間的一段試樣本體的高度相等且為
3.8mm?4.2mm,位于上上升斜面與下上升斜面之間的一段試樣本體的右側(cè)高度為6.3mm?
6.7mm0
[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本實(shí)用新型是一種用于研究高溫條件下不同應(yīng)力情況下的高溫蠕變規(guī)律的拉伸試樣，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎合理，加工制作方便。
[0012]2、本實(shí)用新型改變了以往試樣的圓弧狀結(jié)構(gòu)，將其設(shè)計(jì)為板狀結(jié)構(gòu)，這樣可以更方便的采用光刻方法在試樣上刻蝕刻度，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，使用普通顯微鏡或者高倍放大鏡就能夠方便地觀察出蠕變情況，且減小了測(cè)量誤差，以此能夠模擬出實(shí)際工況下的高溫裂變情況。
[0013]3、本實(shí)用新型變應(yīng)力測(cè)試區(qū)域的試樣本體不同位置處的截面面積各不相同，這樣在恒定載荷下，在試樣本體的不同截面處會(huì)得到不同的應(yīng)力值，采用這一個(gè)試樣就能夠得到不同應(yīng)力情況下金屬材料的高溫蠕變規(guī)律，與現(xiàn)有技術(shù)中想要測(cè)試出不同應(yīng)力情況下金屬材料的高溫蠕變規(guī)律，需要施加多組不同的外載荷或者制造出橫截面積不同的多個(gè)試樣相比，試驗(yàn)周期短，試驗(yàn)效率高，耗費(fèi)人力少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，能夠更好地研究高溫蠕變對(duì)金屬材料性能的影響。
[0014]4、本實(shí)用新型的實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣應(yīng)用。
[0015]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作方便，蠕變情況測(cè)量方便且測(cè)量誤差小，進(jìn)行變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試的試驗(yàn)周期短、試驗(yàn)效率高、耗費(fèi)人力少、勞動(dòng)強(qiáng)度低，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣應(yīng)用。
[0016]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型第一方向的立體圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型第二方向的立體圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型的主視圖。
[0020]圖4為圖3的俯視圖。
[0021]圖5為圖3的仰視圖。[0022]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]I一試樣本體；2—左銷孔；3—右銷孔；
[0024]4-1一第一上圓弧面；4-2—第一下圓弧面；5-1—上水平面；
[0025]5-2—下水平面；6-1—上上升斜面；6-2—下上升斜面；
[0026]7-1一第二上圓弧面；7_2—第二下圓弧面。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1~圖5所示，本實(shí)用新型包括平板狀的試樣本體I，所述試樣本體I的左右兩端厚度方向上左右對(duì)稱設(shè)置有用于安裝銷軸的左銷孔2和右銷孔3，所述試樣本體I的中部高度方向上上下對(duì)稱設(shè)置有上凹槽和下凹槽，所述上凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一上圓弧面4-1、上水平面5-1、上上升斜面6-1和第二上圓弧面7-1構(gòu)成，所述下凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一下圓弧面4-2、下水平面5-2、下上升斜面6-2和第二下圓弧面7-2構(gòu)成，所述 上上升斜面6-1上采用光刻法刻蝕有上刻度，所述下上升斜面6-2上采用光刻法刻蝕有與上刻度上下一一對(duì)應(yīng)的下刻度，位于所述第一上圓弧面4-1與第一下圓弧面4-2之間的一段試樣本體I為試樣本體I的第一防應(yīng)力集中區(qū)域，位于上水平面5-1與下水平面5-2之間的一段試樣本體I為試樣本體I的防應(yīng)力突變區(qū)域，位于上上升斜面6-1與下上升斜面6-2之間的一段試樣本體I為試樣本體I的變應(yīng)力測(cè)試區(qū)域，位于第二上圓弧面7-1與第二下圓弧面7-2之間的一段試樣本體I為試樣本體I的第二防應(yīng)力集中區(qū)域；所述高溫為制成所述測(cè)試試樣的金屬的熔點(diǎn)的0.4~0.51倍。
[0028]本實(shí)施例中，所述試樣本體I的長(zhǎng)度為IlOmm~135mm，所述試樣本體I的高度為25mm~35mm,所述試樣本體I的厚度為5mm~10mm。優(yōu)選地，所述試樣本體I的長(zhǎng)度為122.5mm，所述試樣本體I的高度為30mm，所述試樣本體I的厚度為7.5mm。
[0029]本實(shí)施例中，所述左銷孔2的直徑和右銷孔3的直徑相等且均為IOmm~15mm，所述左銷孔2的圓心與試樣本體I左側(cè)面之間的距離和右銷孔3的圓心與試樣本體I右側(cè)面之間的距離相等且均為18mm~24mm。優(yōu)選地，所述左銷孔2的直徑和右銷孔3的直徑相等且均為12.7mm，所述左銷孔2的圓心與試樣本體I左側(cè)面之間的距離和右銷孔3的圓心與試樣本體I右側(cè)面之間的距離相等且均為21mm。
[0030]本實(shí)施例中，位于上水平面5-1與下水平面5-2之間的一段試樣本體I的長(zhǎng)度為1.8mm~2.2mm，位于上水平面5-1與下水平面5-2之間的一段試樣本體I的高度為
3.8mm~4.2_。優(yōu)選地，位于上水平面5_1與下水平面5_2之間的一段試樣本體I的長(zhǎng)度為2mm，位于上水平面5-1與下水平面5_2之間的一段試樣本體I的高度為4mm。
[0031]本實(shí)施例中，位于上上升斜面6-1與下上升斜面6-2之間的一段試樣本體I的長(zhǎng)度為12mm~13mm，位于上上升斜面6-1與下上升斜面6-2之間的一段試樣本體I的左側(cè)高度與位于上水平面5-1與下水平面5-2之間的一段試樣本體I的高度相等且為
3.8mm~4.2mm，位于上上升斜面6_1與下上升斜面6_2之間的一段試樣本體I的右側(cè)高度為6.3mm~6.7mm。優(yōu)選地,位于上上升斜面6_1與下上升斜面6_2之間的一段試樣本體I的長(zhǎng)度為12.5mm，位于上上升斜面6_1與下上升斜面6_2之間的一段試樣本體I的左側(cè)高度與位于上水平面5-1與下水平面5-2之間的一段試樣本體I的高度相等且為4mm，位于上上升斜面6-1與下上升斜面6-2之間的一段試樣本體I的右側(cè)高度為6.5mm。[0032]本實(shí)用新型使用時(shí)，在左銷孔2和右銷孔3內(nèi)分別裝入一根銷軸，并在銷軸上加上一個(gè)U行鉤，然后朝左右兩側(cè)施加力，加力過(guò)程中，定時(shí)觀察上上升斜面6-1上的上刻度伸長(zhǎng)變化和下上升斜面6-2上的下刻度伸長(zhǎng)變化，并用普通顯微鏡或者高倍放大鏡測(cè)量出上刻度伸長(zhǎng)變化值和下刻度伸長(zhǎng)變化值，記錄下上刻度和下刻度隨時(shí)間變化的測(cè)量結(jié)果，即蠕變量，作出蠕變量隨時(shí)間變化的曲線，就得到了蠕變曲線；應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律容易觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析方便且誤差小。由于在變應(yīng)力測(cè)試區(qū)域中，各個(gè)上刻度和下刻度處所對(duì)應(yīng)的試樣本體I的截面面積各不相同，因此，根據(jù)記錄下的上刻度和下刻度隨時(shí)間變化的測(cè)量結(jié)果，
能夠計(jì)算得到不同時(shí)間時(shí)不同位置處試樣本體I的截面面積，再根據(jù)公式σ=P/S1 (P為施加
的力的大小，i為自然數(shù))，就能夠計(jì)算得到不同位置處試樣本體I的截面面積Si所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力σ i的大小，這樣在恒定載荷下，采用一個(gè)試樣就得到了不同應(yīng)力情況下金屬材料的高溫蠕變規(guī)律。與現(xiàn)有技術(shù)中想要測(cè)試出不同應(yīng)力情況下金屬材料的高溫蠕變規(guī)律，需要施加多組不同的外載荷或者制造出橫截面積不同的多個(gè)試樣相比，試驗(yàn)周期短，試驗(yàn)效率高，耗費(fèi)人力少，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
[0033]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:包括平板狀的試樣本體(I),所述試樣本體(I)的左右兩端厚度方向上左右對(duì)稱設(shè)置有用于安裝銷軸的左銷孔(2)和右銷孔(3)，所述試樣本體(I)的中部高度方向上上下對(duì)稱設(shè)置有上凹槽和下凹槽，所述上凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一上圓弧面(4-1)、上水平面(5-1)、上上升斜面(6-1)和第二上圓弧面(7-1)構(gòu)成，所述下凹槽的內(nèi)表面由從左到右依次對(duì)接的第一下圓弧面(4-2)、下水平面(5-2)、下上升斜面(6-2)和第二下圓弧面(7-2)構(gòu)成，所述上上升斜面(6-1)上采用光刻法刻蝕有上刻度，所述下上升斜面(6-2)上采用光刻法刻蝕有與上刻度上下一一對(duì)應(yīng)的下刻度，位于所述第一上圓弧面(4-1)與第一下圓弧面(4-2)之間的一段試樣本體(I)為試樣本體(I)的第一防應(yīng)力集中區(qū)域，位于上水平面(5-1)與下水平面(5-2)之間的一段試樣本體(I)為試樣本體(I)的防應(yīng)力突變區(qū)域，位于上上升斜面(6-1)與下上升斜面(6-2)之間的一段試樣本體(I)為試樣本體(I)的變應(yīng)力測(cè)試區(qū)域，位于第二上圓弧面(7-1)與第二下圓弧面(7-2)之間的一段試樣本體(I)為試樣本體(I)的第二防應(yīng)力集中區(qū)域；所述高溫為制成所述測(cè)試試樣的金屬的熔點(diǎn)的0.4?0.51倍。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:所述試樣本體(I)的長(zhǎng)度為IlOmm?135mm,所述試樣本體(I)的高度為25mm?35mm,所述試樣本體(I)的厚度為5_?10_。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:所述左銷孔(2)的直徑和右銷孔(3)的直徑相等且均為IOmm?15mm，所述左銷孔(2)的圓心與試樣本體(I)左側(cè)面之間的距離和右銷孔(3)的圓心與試樣本體(I)右側(cè)面之間的距離相等且均為18mm ?24mm0
4.按照權(quán)利要求2所述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:位于上水平面(5-1)與下水平面(5-2)之間的一段試樣本體(I)的長(zhǎng)度為1.8mm?2.2mm，位于上水平面(5-1)與下水平面(5-2)之間的一段試樣本體(I)的高度為3.8mm?4.2mm。
5.按照權(quán)利要求2所述的一種變應(yīng)力高溫蠕變測(cè)試試樣，其特征在于:位于上上升斜面(6-1)與下上升斜面(6-2)之間的一段試樣本體(I)的長(zhǎng)度為12mm?13mm，位于上上升斜面(6-1)與下上升斜面(6-2)之間的一段試樣本體(I)的左側(cè)高度與位于上水平面(5-1)與下水平面(5-2)之間的一段試樣本體(I)的高度相等且為3.8mm?4.2mm，位于上上升斜面(6-1)與下上升斜面(6-2)之間的一段試樣本體(I)的右側(cè)高度為6.3mm?6.7mm。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK203688348SQ201420055800
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】薛河, 崔英浩, 陳政, 李永強(qiáng), 龔曉燕 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)