本發(fā)明涉及材料高溫試驗的夾持裝置，具體地說，涉及一種平板高溫合金蠕變小試樣夾具。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高溫合金材料研究取得突破性的進(jìn)展。鎳基單晶高溫合金因為其高溫下優(yōu)異的力學(xué)性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機渦輪葉片。在發(fā)動機中，渦輪葉片處于溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、工作條件最惡劣的環(huán)境中，是航空發(fā)動機最關(guān)鍵的部件之一。在對失效葉片進(jìn)行分析研究時，蠕變斷裂失效占有很大比重。因此，在對發(fā)動機葉片材料進(jìn)行蠕變失效機理研究變得十分必要。

在對發(fā)動機葉片進(jìn)行排故實驗或者性能檢測時，最有效地直接的方式就是直接在葉片典型部位進(jìn)行取樣分析。傳統(tǒng)的蠕變試樣為Φ5×83棒狀試樣，由于受到葉片尺寸的限制，不能直接進(jìn)行取樣。不僅如此，棒狀試樣因為其車削加工的技術(shù)條件所限，對試件材料有很大程度的浪費。

在對試件變形測量的過程中，由于試件及夾具處于一個高溫環(huán)境中，熱膨脹會對測量裝置產(chǎn)生不利的影響。因此，需要一種全新理念設(shè)計的試樣、夾具以及相對應(yīng)的實驗方法來滿足新的技術(shù)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種平板高溫合金蠕變小試樣夾具。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括轉(zhuǎn)接桿、夾頭、引伸桿，所述轉(zhuǎn)接桿為圓棒形，一端加工有螺紋與蠕變實驗機連接桿相連接，另一端有凹槽、行程孔和銷釘孔，在凹槽法線方向開有通孔與夾頭連接，轉(zhuǎn)接桿上有扳手卡扣，用于轉(zhuǎn)接桿拆卸安裝；

所述夾頭為T字形，兩個夾頭結(jié)構(gòu)相同，夾頭端凸起平板的中心有銷釘孔，夾頭與轉(zhuǎn)接桿通過銷釘連接，夾頭兩側(cè)有對稱的夾頭側(cè)凹槽和對稱的通孔，用于固定引伸桿，夾頭中間部位有試樣接口與小試樣夾持段配合裝夾；

所述引伸桿固定連接在夾頭的兩側(cè),且以夾頭中軸線等間距平行安裝,引伸桿包括上引伸桿、下引伸桿,上引伸桿一端與夾頭固定鉚接，另一端與下引伸桿一端連接,下引伸桿另一端分別與引伸計相連接。

所述轉(zhuǎn)接桿與夾頭、引伸桿采用K403高溫合金材料。

有益效果

本發(fā)明提出的一種平板高溫合金蠕變小試樣夾具,涉及高溫合金渦輪葉片材料的薄壁平板小試樣蠕變試驗；小試樣夾具由轉(zhuǎn)接桿、夾頭、引伸桿組成，轉(zhuǎn)接桿一端加工有螺紋與蠕變實驗機連接桿相連接，另一端有凹槽、行程孔和銷釘孔，在凹槽法線方向開有通孔與夾頭連接。轉(zhuǎn)接桿上有扳手卡扣，用于轉(zhuǎn)接桿拆卸安裝。兩個夾頭結(jié)構(gòu)相同，夾頭端凸起平板的中心有銷釘孔，夾頭與轉(zhuǎn)接桿通過銷釘連接，夾頭兩側(cè)有對稱的凹槽和對稱的通孔，用于固定引伸桿，夾頭與小試樣夾持段通過試樣接口配合安裝。引伸桿固連在夾頭的兩側(cè)，且以夾頭中軸線等間距平行安裝；其中,上引伸桿一端與夾頭固定鉚接，另一端與下引伸桿一端連接，下引伸桿另一端分別與引伸計相連接。

本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具與現(xiàn)有技術(shù)相比:

1.在標(biāo)準(zhǔn)樣的基礎(chǔ)上,引入蠕變小試樣,方便取樣和模擬葉片的實際工況。

2.采用差動法測量試件變形,上下引伸桿變形在作差過程中相互抵消，解決了高溫膨脹對變形的影響，測量精度提升10％。

3.制定了與小試樣相對應(yīng)的試驗方法，提高了試驗效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種平板高溫合金蠕變小試樣夾具作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具示意圖。

圖2為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的夾頭示意圖。

圖3為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的夾頭A-A向剖面圖。

圖4為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的夾頭B-B向剖面圖。

圖5為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的引伸桿示意圖。

圖6為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的引伸桿側(cè)視圖。

圖7為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的轉(zhuǎn)接桿示意圖。

圖8為本發(fā)明平板高溫合金蠕變小試樣夾具的轉(zhuǎn)接桿側(cè)視圖。

圖9為平板高溫合金蠕變小試樣示意圖。

圖中:

1.轉(zhuǎn)接桿 2.銷釘 3.鉚釘 4.小試樣 5.上引伸桿 6.沉頭螺栓 7.下引伸桿 8.夾頭 9.鉚釘孔 10.試樣接口 11.標(biāo)距段凹槽 12.夾頭側(cè)凹槽 13.夾持凹槽 14.圓孔 15.螺栓孔 16.銷釘孔 17.螺紋 18.凹槽 19.行程孔 20.扳手卡扣 21.夾持段 22.導(dǎo)角 23.凸臺 24.凸臺導(dǎo)角 25.標(biāo)距段

具體實施方式

本實施例是一種平板高溫合金蠕變小試樣夾具,適用于葉片直接取樣的蠕變試驗。

參閱圖1～圖9，本實施例平板高溫合金蠕變小試樣夾具，由轉(zhuǎn)接桿、夾頭、引伸桿組成。夾具采用K403高溫合金材料。

其中,轉(zhuǎn)接桿1為Φ30×125圓棒形，轉(zhuǎn)接桿1一端加工有長度為20mm的M20×2螺紋17與蠕變實驗機連接桿相連接；轉(zhuǎn)接桿1另一端加工有深為26mm、寬為3mm的凹槽18和及行程孔19及銷釘孔16，在凹槽18法線方向開有Φ8的通孔，轉(zhuǎn)接桿1與夾頭8進(jìn)行連接，轉(zhuǎn)接桿1上加工有扳手卡扣20，用于轉(zhuǎn)接桿1拆卸安裝。夾頭8為T字形，兩個夾頭8結(jié)構(gòu)相同，夾頭端凸起平板的中心有Φ8通孔，夾頭8與轉(zhuǎn)接桿1通過銷釘2連接，夾頭8兩側(cè)有對稱的夾頭側(cè)凹槽12和對稱的鉚釘孔9，用于固定引伸桿，夾頭8中間部位有試樣接口10與小試樣夾持段配合裝夾。引伸桿為長條板形桿，上端有一對圓孔14，下端有一螺栓孔15，引伸桿固定連接在夾頭的兩側(cè),且以夾頭中軸線等間距平行安裝,引伸桿包括上引伸桿5、下引伸桿7,上引伸桿5一端與夾頭固定鉚接，另一端與下引伸桿7一端連接,下引伸桿7另一端分別與引伸計相連接。

本實施例中,板狀蠕變小試樣為工字形結(jié)構(gòu)，夾持段21與標(biāo)距段25之間采取導(dǎo)角22、凸臺導(dǎo)角24雙導(dǎo)角過度，導(dǎo)角圓弧半徑R為2.0mm，凸臺寬為4.8mm，標(biāo)距段為8.0mm×2.0mm，夾持段21為16.0mm×3.8mm，小試樣長度為27.6mm，小試樣厚度為1.4mm。通過有限元模擬計算，采取位移加載和應(yīng)力加載時，典型應(yīng)力集中區(qū)域均分布在標(biāo)距段，并在標(biāo)距段中間發(fā)生破壞。對小試樣進(jìn)行加工或取樣時，采用線切割慢走絲加工，小試樣厚度成形一致。取樣后對試樣表面進(jìn)行拋光處理，使表面粗糙度不超過0.4。拋光后，厚度公差保持在±0.01mm以內(nèi)。

裝配過程

轉(zhuǎn)接桿1上端通過螺紋17與蠕變實驗機連接桿相連接，在轉(zhuǎn)接桿1端部凹槽18插入夾頭端凸起平板，轉(zhuǎn)接桿1與夾頭通過銷釘2進(jìn)行連接。將兩根上引伸桿一端安裝在夾頭的夾頭側(cè)凹槽12，使鉚釘孔9和圓孔14的軸向相重合，通過鉚釘3將二者鉚接。下引伸桿通過沉頭螺栓6分別與引伸計相連接。

試驗過程

試驗開始前，調(diào)整上下夾頭8的同軸度，使小試樣試樣接口10完全對齊，避免產(chǎn)生剪力。安裝引伸計后，微調(diào)左右兩側(cè)高度，使在加載的過程中，兩根上引伸桿、兩根下引伸桿變形量增量始終相同。將小試樣裝入夾頭試樣接口10，使小試樣4表面與試樣接口10內(nèi)壁完全貼合。準(zhǔn)備工作結(jié)束后，施加試驗載荷的5％作為預(yù)加載荷，將變形量初始化，升溫。待溫度升高到目標(biāo)溫度之后，保溫1h后，進(jìn)行試驗。

變形的測量采用差動法，由上下夾頭、引伸桿行程差表示試樣在試驗過程中的真實應(yīng)變。