[发明专利]一种针对脆性材料楔压强度的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料力学性能试验技术设备领域，尤其涉及一种针对脆性材料楔压强度的试验装置及方法。

背景技术

目前在铸造行业中，一般通过试验测得抗拉强度来作为材料的力学性能指标，抗拉强度是通过对浇铸的力学性能试棒进行拉力试验来测得的。

抗拉强度试验，多采取单铸试棒或附铸试棒两种方法制取，单铸试棒，是指力学性能试棒与材料本身分别单独铸造，而附铸试棒，是指力学性能试棒与材料本身在同一个模具上铸造。对于单铸试棒，由于受生产条件和工艺因素的限定，试棒与材料本体总会存在或多或少的差异；而对于附铸试棒，根据金属拉伸试验国家标准，对试棒的最小尺寸有相关的限定，在很多情况下，材料本体的质量就非常小、其外形尺寸也小，而试验试棒务必满足国家相关标准要求。材料本身尺寸过小，则无法从材料本体中提取到所需的符合尺寸要求的试棒。

楔压强度试验是一种材料的静态断裂力学试验，与抗拉强度有一定的类似性，通过试验样块的楔压强度试验，测得材料的楔压强度，可以代替材料的抗拉强度作为材料的力学性能指标。而在现有技术中，尚没有合适的针对脆性材料楔压强度的试验装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对脆性材料楔压强度的试验装置及方法，以解决现有技术的材料力学性能试验中过多地受限于试验样块尺寸的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的一种针对脆性材料楔压强度的试验装置，包括机架、以及设置在所述机架上的工作台、试验样块支架、驱动装置、测力传感系统、上楔形压头和下楔形压头；所述试验样块支架设置在所述工作台上侧；所述上楔形压头和下楔形压头分别设置在所述试验样块支架的上下两侧，所述驱动装置能够驱动所述上楔形压头和/或所述下楔形压头使所述上楔形压头和所述下楔形压头相互配合向试验样块施加实验力；所述测力传感系统与所述上楔形压头和/或所述下楔形压头连接。

进一步，所述试验样块支架包括浮动板和弹簧；所述浮动板通过所述弹簧水平设置于所述工作台上，所述浮动板中心设置有通孔，使所述上楔形压头和下楔形压头能相互接触。该技术方案的技术效果在于：试验样块支架用于放置试验样块，而楔压强度试验对试验样块与受力方向的垂直度要求很高。该浮动板用于将试验样块水平地放置于上楔形压头和下楔形压头之间，而弹簧则保证了试验样块的水平放置和自动灵活调节水平的能力。

进一步，针对脆性材料楔压强度的试验装置还包括护罩，所述护罩围设在所述试验样块支架、所述上楔形压头和所述下楔形压头周围。该技术方案的技术效果在于：楔压强度试验属于断裂性试验，当试验样块在达到受力极限值时，将会出现断裂并且造成碎片飞溅。护罩能防止试验样块在断裂时碎片向外飞溅，保护试验操作人员和相关设备的安全。

优选地，所述护罩采用透明材质制成。该技术方案的技术效果在于：楔压强度试验属于断裂性试验，试验人员能清晰地观察和记录试验过程的变化情况，更有利于得到准确的试验结果。透明材质制成的护罩能让试验操作人员观察试验样块的实时状况、弹簧的支撑状态以及浮动板的水平状态。

进一步，所述驱动装置包括可调速电机和驱动轴；所述可调速电机通过传动装置与所述驱动轴连接；所述驱动轴用于驱动所述下楔形压头向上运动施加试验力。该技术方案的技术效果在于：由于脆性材料的楔压强度试验需要保证其应力速率维持在一定的范围，所以驱动装置应该由可调速的电机来驱动。并且，在加力过程中不允许有超过限值的冲击和振动，而可调速的电机可以对此进行调节。

进一步，针对脆性材料楔压强度的试验装置还包括测力显示屏。所述测力显示屏与所述测力传感系统电连接。该技术方案的技术效果在于：测力显示屏可以根据驱动装置施加的实时试验力，显示出试验样块断裂时的受力，即试验最大力值，方便了操作者提取和计算。

本发明还提供了一种针对脆性材料楔压强度的试验装置的楔压强度试验方法，此方法包括以下步骤：

S1从所需试验的产品本体上提取片状的试验样块，并放置于试验样块支架上；

S2采用上楔形压头和下楔形压头对试验样块施加实验力，直至试验样块断裂，并测算出最大试验力；

S3通过所述步骤S2测得的最大试验力计算出试验样块的楔压强度。

进一步，所述的步骤S1中的试验样块的横截面尺寸为6×20毫米。该技术方案的技术效果在于：在目前的试验条件下，试验样块的尺寸设置为该数值，能得到更加准确的试验值。