一种薄板高温拉伸试验夹具

一种薄板高温拉伸试验夹具

徐倩倩  张晓峰  周  韬

（成都航利(集团)实业有限公司, 四川 成都 611930）

摘󰀁󰀁要：发明了一种自锁型高温拉伸试验夹具，用于薄板高温拉伸试验。试验表明，使用方便、安装便捷、夹持稳定，可满足薄板高

温拉伸试验的要求。

关键词：薄板；高温拉伸试验；夹具

1. 前言

金属的力学性能是指在力的作用下，材料所表现出来的一系列力学性能指标，反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力。拉伸性能是金属材料的主要力学性能指标之一，其中抗拉强度、断后伸长率等参数是金属材料最具代表性的力学性能指标，也是工程设计、机械设计中应力计算的重要依据。对于航空发动机、压力容器、核电设备以及热力管道等高温环境下使用的金属材料，高温拉伸性能数据是最基础和必不可少的考核数据。

高温拉伸试验是将待检测试样与拉伸试验设备连接并升温至试验温度后，在轴向拉伸载荷下测定材料高温性能的一种试验方法。将待检测试样与拉伸试验设备连接的装置称为试样夹具。传统的薄板高温拉伸试样夹具采用的是挂销式连接，其缺点是当试样厚度较小时，试样夹持段会在销钉处起皱变形或撕裂，造成试验数据准确性降低甚至试验结果无效。

2. 一种薄板高温拉伸试验夹具

为解决传统挂销式夹具易撕裂试样夹持段的不足，本文提供了一种新型薄板高温拉伸试验夹具。该夹具不仅结构简单、安装便捷，而且锁紧方式是自锁锁紧，轴向拉伸载荷越大，夹持越紧。

2.1装置结构与原理如图1和图2所示，本文所提供的薄板高温拉伸夹具，由拉杆1、拉杆凸台2、夹具外环套3和楔形块4组成。通过旋紧夹具外环套3，使拉杆凸台2预紧楔形块4，楔形块4沿夹具外环套3内斜面发生位移，对试样夹持段提供垂直方向正压力和试样拉伸方向摩擦力。进行试验时，随着轴向拉伸载荷的增大，楔形块由在试样夹持段的摩擦力带动下继续沿外环套3a内斜面方向位移，由此提供更大的垂直方向正压力和试样拉伸方向摩擦力，实现拉伸过程中夹具的自锁功能。

1

3a

3

2

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3b

图1 薄板高温拉伸夹具结构示意图                 图2 夹具外环套示意图图中：1.拉杆，2.拉杆凸台，3.夹具外环套，4.楔形块，5.试样，3a.夹具外环套矩形槽，3b.夹具外环套装配螺纹

2.2操作方法

将对称的两块楔形块4夹持面贴合，从夹具外环套3的螺纹端放入夹具外环套3中，并保证贴合面与夹具外环套矩形槽位于一条直线上。将试样夹持段从夹具外环套3的外环套矩形槽3a和两块楔形块4的贴合面中穿过，直至试样夹持段完全位于贴合面内。

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调整试样夹持段位置，使其垂直中线与楔形块4垂直中线重合。将夹具外环套装配螺纹3b与拉杆1的连接外螺纹对准并旋紧，使拉杆凸台2顶紧外环套3内的楔形块4，楔形块4受外环套3内孔的几何约束形成对试样夹持段的预紧压力。根据试样材料的不同，预紧压力需要增大时，可采用管钳或活动扳手继续旋紧夹具外环套3，以增大预紧压力。采用相同步骤安装试样另一端，安装完成后即可开始试验。

拉伸过程中随着轴向载荷的增加，试样夹持段与楔形块的摩擦力将带动楔形块沿外环套3内斜面方向继续发生位移，与外环套3内孔形成更大的几何约束,使试样夹持段上的摩擦力增大，达到自锁夹持的效果。

试验完成后，松开外环套3与拉杆1的连接，取出楔形块4，对端楔形块贴合面与外环套矩形槽3a，取出试样。

2.3夹具优点

2.3.1本夹具锁紧方式是自锁锁紧，利用试样夹持段与楔形块的摩擦力带动楔形块沿外环套内斜面方向位移形成足够的正压力，用以继续增大摩擦力来实现夹具自锁的功能，轴向拉伸载荷越大，夹持越紧。

2.3.2相较于传统的销钉连接，能够有效避免因试样夹持端的销钉孔开裂或起皱造成的试验结果无效，可有效避免因销钉孔机加工不同心造成的试样强度降低

2.3.3采用本夹具，不需要加工薄板试样的夹持段承力孔，可缩短试样加工周期，还可以有效减少试样夹持端的宽度，节约试验成本。

2.3.4本夹具尤其对板厚小于0.8 mm的薄板更加适用和有效，夹具结构简单、安装便捷，夹持稳定。

3结论

针对现有高温拉伸试验薄壁试样夹持技术的弊端，将试样夹持方式从挂销式连接改变为自锁预紧式，起到了装夹便捷、夹持稳固的有益效果，实现了薄板材料高温拉伸试验高效、准确、快捷操作，在金属材料理化检测中具有重要意义。

参考文献：

［1］ GB/T 4334-2006，金属材料 高温拉伸试验方法[S].

［2］ GB/T 228.2-2015，金属材料 拉伸试验 第2部分：高温拉伸试

验方法[S].

作者简介：

徐倩倩（1986—），女，汉族，四川雅安，工程师，硕士，航利集团，研究方向：材料理化检测。