一种高温工况下的持久蠕变试验机的制作方法

1.本实用新型涉及材料力学性能试验设备领域，具体的说是一种高温工况下的持久蠕变试验机。


背景技术：

2.蠕变持久强度是一种金属材料高温下的强度性能指标，金属材料试样在恒定温度下进行的拉伸试样达到规定的持续时间而不断裂的最大应力即为其持久强度。持久蠕变试验机用于测定金属材料试样在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形现象的材料机械性能试验，通常具有框体式的机架以及设置在机架上的上接头和下接头，将试样两端加工螺纹后以螺纹连接的方式将试样的两端分别固定在上接头和下接头上，然后通过设置在机架上的高温炉对试样加热至预设高温状态，通过设置在机架上的加载系统提拉上接头以对试样施加预设载荷，通过设置在下接头位置的位移传感器、拉力传感器以及测变形引出系统将试样在预设温度和应力工况下产生的蠕变状况输出。
3.现有的持久蠕变试验机在试验结束后拆除试样的过程中，由于试样经过高温炉加热，且试样分别固定在上接头和下接头上，导致需要通过自然冷却或外接冷却系统将试样冷却后才能将试样拆除，并在试样拆除后才能将新的试样连接在试验机上进行试验，试样拆除过程较为繁琐，耗时较长，试验机利用效率低下。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在提供一种高温工况下的持久蠕变试验机，在试验结束后快速拆除试样，提高试验机试验的连续性。
5.为了解决以上技术问题，本实用新型采用的具体方案为：一种高温工况下的持久蠕变试验机，包括由底座、顶梁以及多根立柱组成的机架，在顶梁上设有供试样的上端连接配合的上接头和用于驱动上接头上升以拉伸试样的加载系统，在底座上设有供试样的下端连接配合的下接头和用于测量试样拉伸长度的位移传感器，在机架上还设有用于加热试样的高温炉；
6.上接头和下接头上分别设有可拆卸的延长接杆，延长接杆为圆形杆，一端设有供试样的端部螺纹连接配合的螺纹孔，另一端同心固定设有球头，且球头直径大于延长接杆直径，在上接头和下接头中分别设有型腔，型腔为直条型并竖向分布，型腔朝向试样的一端为供对应球头嵌接配合的凹部，在上接头和下接头朝向试样的位置分别设有与型腔的凹部连通以供对应延长接杆穿出型腔的连通孔，在上接头和下接头的侧部分别设有供球头横向进入型腔中的圆形进口和供延长接杆进入型腔及连通孔中的线形进口，且圆形进口分布于上接头和下接头上位于对应型腔远离试样一端的位置；
7.高温炉包括侧部敞口的炉体、可开合设置在炉体敞口位置的炉门以及固定在炉体上的升降架，升降架上设有与立柱滑动配合的导向孔，在炉体的顶部和底部均设有供延长接杆插入的插孔，插孔为条形孔且插孔的一端贯穿于炉体的敞口侧分布。
8.优选的，在高温炉的两侧分别设有对称的升降架，升降架为侧立的凵字形支架，升降架的两端均固定在高温炉上，在升降架的两个水平段上分别设有导向孔，导向孔中均设有供立柱滑动配合的直线轴承。
9.优选的，在机架上设有用于驱动高温炉沿竖直方向升降移动的气缸，气缸的缸体固定在底座或顶梁上，气缸的活塞杆固定在升降架上。
10.优选的，型腔的横向截面为圆形且直径大于球头，连通孔的孔径大于延长接杆的外径。
11.优选的，型腔的长度为球头直径的1.5
‑
2倍。
12.本实用新型中的试样螺纹连接在延长接杆的一端，延长接杆的另一端通过球头与设置在上接头或下接头上的型腔内的凹部嵌接配合，而高温炉的顶部和底部分别设有一端封闭另一端敞口的插孔。通过以上结构特征，在试样完成蠕变持久试验后，通过加载系统驱动卸去载荷，即可将两根延长接杆由横向方向快速移出上接头和下接头并同步将试样由横向方向移出高温炉，然后即可将与另外两根延长接杆相连的试样装配于上接头和下接头上，从而在短时间内即可进行下一根试样的蠕变试验，试验的连续性大大提高，操作工人通过夹具操作延长接杆远离高温炉的低温段，也在一定程度上降低了拆装高温试样的危险性。
13.本实用新型中为了适应多种不同长度规格的试样可设置多种不同长度的延长接杆，而在不同长度的延长接杆混用后容易导致试样加载后的相对高度不一致情况。而本实用新型中的高温炉可升降设置在机架上，从而可在试样装夹后通过上下移动高温炉适应试样的高度，并使试样位于高温炉的中心位置，不仅便于对试样进行均匀加热，而且避免操作者需要根据高温炉的设置高度准确选取特定长度的延长接杆所花费的时间，进一步提高了工件的装夹速度，进而提高了试验机蠕变试验的连续性和效率。
附图说明
14.图1为本实用新型的主视结构示意图；
15.图2为本实用新型高温炉炉体及炉门部分的立体结构示意图；
16.图3为上接头与对应的延长接杆的连接状态下的剖视示意图；
17.图4为图3中的上接头和延长接杆的右视结构示意图；
18.图中标记：1、气缸，2、顶梁，3、立柱，4、高温炉，401、升降架，402、炉体，403、直线轴承，404、插孔，405、炉门，5、底座，6、下接头，7、延长接杆，701、螺纹孔，8、试样，9、上接头，10、圆形进口，11、线形进口，12、球头，13、型腔，1301、凹部，14、连通孔。
具体实施方式
19.如图1所示，本实施例中的一种高温工况下的持久蠕变试验机，与常规蠕变试验机相同的，均包括一个矩形框架式的机架，该机架具有底座5、顶梁2以及多根立柱3。在顶梁2上设有上接头9和用于驱动上接头9上升以拉伸试样8的加载系统，在底座5上设有下接头6和用于测量试样8拉伸长度的位移传感器，在机架上还设有用于加热试样8的高温炉4。将试样8装夹于上接头9和下接头6之间并通过高温炉4加热后，通过加载系统提升上接头9以拉伸试样8，通过位移传感器测量试样8的变形量，反映试样8的蠕变持久强度特性。由于以上
结构和试验方法为现有常规技术，在此不再赘述，加载系统和位移传感器等常规元件在图中也并未示出。
20.与现有常规技术不同的是，本实施例中的上接头9和下接头6不与试样8直接相连，而是分别通过延长接杆7连接。具体的：上接头9和下接头6上分别设有可拆卸的延长接杆7，结合图3及4所示的，延长接杆7为圆形杆，一端设有供试样8的端部螺纹连接配合的螺纹孔701，另一端同心固定设有球头12，且球头12直径大于延长接杆7直径。在上接头9和下接头6中分别设有型腔13，型腔13为直条型并竖向分布，上接头9型腔13的下端和下接头6型腔13的上端为圆弧形并构成供对应球头12嵌接配合的凹部1301。在上接头9的下端和下接头6的上端分别设有与型腔13的凹部1301连通以供对应延长接杆7穿出型腔13的连通孔14。在上接头9和下接头6的侧部分别设有供球头12横向进入型腔13中的圆形进口10和供延长接杆7进入型腔13及连通孔14中的线形进口11，且圆形进口10和线形进口11相互连通。其中的上接头9上的圆形进口10位于自身型腔13的上端位置，下接头6上的圆形进口10位于自身型腔13的下端位置。在图3及图4状态下，上提延长接杆7，使球头12与圆形进口10水平高度相同，即可向外横向将球头12和延长接杆7由上接头9中取出；通过反向操作即可将球头12和延长接杆7嵌接于上接头9中。下接头6与对应的延长接杆7及球头12的装取方式相同，不再进行赘述。
21.本实施例中，为便于将球头12通过圆形进口10置入型腔13内，型腔13的横向截面为圆形且直径大于球头12。型腔13的长度为球头12直径的1.5
‑
2倍，使球头12经圆形进口10进入型腔13并落于凹部1301后与圆形进口10之间保持一定的竖向间距，避免加载过程中球头12由圆形进口10脱出而产生安全事故。本实施例中的连通孔14的孔径大于延长接杆7的外径，使试样8在加载过程中球头12可在凹部1301中产生一定的转动，从而在两根延长接杆7和试样8之间的装配不完全同轴的情况下，也能通过球头12的转动自动调整，降低了试样8的装配精度要求。
22.结合图2所示，本实施例中的高温炉4包括侧部敞口的炉体402、可开合设置在炉体402敞口位置的炉门405以及固定在炉体402上的升降架401。在高温炉4的两侧分别设有对称的升降架401，升降架401为侧立的凵字形支架，升降架401的两端均固定在高温炉4上，在升降架401的两个水平段上分别设有导向孔，导向孔中均设有供立柱3滑动配合的直线轴承403。在炉体402的顶部和底部均设有供延长接杆7插入的插孔404，插孔404为条形孔且插孔404的一端贯穿于炉体402的敞口侧分布。
23.本实施例在应用中，首先通过将工件两端分别旋入两根延长接杆7的螺纹孔701内，然后将两根延长接杆7上的球头12分别置入上接头9和下接头6的型腔13中，启动加载系统使两根延长接杆7上的球头12分别与对应位置的圆形进口10错开，最后即可开启高温炉4加热到预设温度、加载系统加载至预设拉力以开始蠕变持久试验。
24.在试验完毕后，打开高温炉4的炉体402，反向驱动加载系统使两根延长接杆7上的球体高度分别与对应的圆形进口10相照应，即可通过长柄钳等家具由横向方向将两根延长接杆7和固定在两根延长接杆7上的试样8同步取出。其中的球头12由对应的圆形进口10取出，延长接杆7靠近起头的端部由对应的线形进口11取出，两根延长接杆7靠近试样8的端部由炉体402上的插孔404中取出。取出后的试样8和延长接杆7放置安全位置自然降温即可。
25.在一次试样8试验完毕后，即可重复以上步骤进行另一根试样8的蠕变持久试验。
本实施例中为针对不同规格的试样8设置有多根不同长度的延长接杆7，如试样8转卡后其高度位置不在高温炉4内，则通过升降高温炉4使试样8恰好位于高温炉4的中部，便于高温炉4对其均匀加热。本实施例中，在机架上设有用于驱动高温炉4沿竖直方向升降移动的气缸1，气缸1的缸体固定在底座5或顶梁2上，气缸1的活塞杆固定在升降架401上，便于操作工人通过气缸1快速调节高温炉4的高度位置，提高蠕变持久试验机的两次实验间的衔接效率。