[发明专利]用于PENT实验的切口制样装置

说明书

技术领域

本发明是关于切口制样装置领域，特别涉及用于PENT实验的切口制样装置。

背景技术

聚乙烯管韧性好、抗冲击、耐腐蚀，且使用寿命长、运行能耗和维护成本低，在石油、化工、市政等领域得到了越来越多的应用。由于在生产、施工过程中难免会造成划痕等缺陷，使得管道在正常服役过程中产生应力集中，而聚乙烯材料具有粘弹性性质，因此慢速裂纹扩展成为聚乙烯管材在正常服役条件下的主要失效模式，该失效模式也是学者们关注的重点。

PENT(PennsylvaniaNotchTest)实验是以宾夕法尼亚大学的Brown教授为主提出的，该测试方法已纳入美国材料与测试协会标准(ASTMF1473-11StandardTestMethodforNotchTensileTesttoMeasuretheResistancetoSlowCrackGrowthofPolyethylenePipesandResins)，采用该方法可以较为快速、有效地预测聚乙烯管材的抗慢速裂纹扩展能力，是研究慢速裂纹扩展的主要方法之一。标准中详细介绍了PENT实验方法，包括试样的取材、尺寸、切口形貌、加载过程的温度及载荷大小的控制等。其中，试样切口制备的精度很大程度上影响着整个实验的过程及结果评定，因此标准中对切口有着严格的要求。尺寸方面，规定不同规格的试样有不同的切口深度，缺口深度误差控制在±0.01mm；位置方面，需控制主切口与副切口在同一平面上；同时要求进刀速度小于0.25mm/min，且刀具厚度应为0.2mm。

目前国内外的缺口制样机大部分针对的是冲击实验用不同试样缺口的制备，精度、稳定性和准确度达不到PENT实验的样品要求，还没有一种装置可以快速、准确地制备PENT实验中要求的切口。因此，发明一种全新的可以制备满足PENT实验切口要求的装置，对于聚乙烯管慢速裂纹扩展的研究工作具有重要的意义，从而为聚乙烯管材的安全运行提供技术保障。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能用来快速、准确地制作聚乙烯管材PENT实验切口的装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供用于PENT实验的切口制样装置，包括固定件和切割件，固定件用于利用试样夹块固定试样，切割件用于利用外部的拉力机对试样进行切口划刻，所述固定件包括滑槽块、侧压料螺钉、夹具连板、下夹具柄、前定位板、后定位板、前压料螺钉；所述滑槽块通过夹具连板与拉力机底座连接，夹具连板通过下夹具柄与拉力机底座相连；滑槽块开有凹槽，用于供切割件中的滑刀块在凹槽内上下移动；

所述滑槽块、前定位板、后定位板、试样夹块通过螺钉相连，用于配合固定试样：滑槽块通过螺钉和试样夹块相连，试样夹块与前定位板、后定位板通过螺钉连接，且试样夹块和前定位板的中心都开有内螺纹孔，分别用于套入侧压料螺钉、前压料螺钉，实现对试样两个相互垂直面的准确定位，保证切口的位置精度；

所述切割件包括滑刀块、调刀斜块、刻痕刀片、百分表、顶丝、百分表测量套、压刀块、调刀螺钉、上夹具柄、球头座、球头套、球头杆、安装销、锁紧母；所述球头杆通过球头座、球头套与上夹具柄相连，上夹具柄通过安装销、锁紧母与拉力机横梁固定；

所述滑刀块与球头杆相连，使滑刀块能随拉力机横梁上下移动；滑刀块开有装刀槽，用于放置调刀斜块、压刀块、刻痕刀片；所述刻痕刀片开有(近似)椭圆孔，并利用螺钉通过椭圆孔，实现刻痕刀片和滑刀块的连接，使得刻痕刀片可以沿椭圆孔长轴方向移动，实现刻痕刀片的水平移动；刻痕刀片的两侧分别由压刀块定位(即刻痕刀片的纵向通过压刀块固定)，刻痕刀片的刀背由调刀斜块的斜面定位(即刻痕刀片的横向通过调刀斜块定位)；所述调刀斜块能通过调刀螺钉实现竖直方向上的移动(即调刀斜块的纵向位置由调刀螺钉调节)，且通过调刀斜块的斜面，能将调刀斜块的竖直运动转化为压刀块和刻痕刀片的水平移动；

所述百分表上装有百分表测量套，并通过顶丝固定，保证百分表和百分表测量套之间无相对移动；百分表用于确定刻痕刀片刀刃的伸出高度(即压力块和刻痕刀片水平移动的距离)，进而控制刻痕刀片在试样上的切口深度；百分表测量套在测量时与刻痕刀片直接接触，用于保护百分表(百分表仅在测距时作为测量工具使用，没有固定位置)。

作为进一步的改进，所述试样夹块的侧压料螺钉与试样间设置有侧压料垫块，用于保证在切口制备过程中试样不受到外力破坏。