[发明专利]一种‑196℃金属材料拉伸实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料的低温力学性能检测装置，特别涉及一种-196℃金属材料拉伸实验装置。

背景技术

目前，随着技术的进步和人类活动范围的扩大，材料在低温下的力学性能检测和结构安全性越来越受到重视。材料的低温力学性能如屈服强度、抗拉强度和延伸率等需要通过低温拉伸试验来测定，根据GB/T 13239-2006金属材料低温拉伸试验方法，低温拉伸装置需要保证良好的保温性能，且试样标距两端温度差的绝对值应不超过3℃。由于条件的苛刻限制使得低温拉伸设备成本普遍较高，且目前大部分低温拉伸设备采用气体制冷的方式，存在降温慢，温度不均匀等问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种简易的可用于金属材料在-196℃环境下进行拉伸试验的装置。

本发明采用的技术手段如下：

一种-196℃金属材料拉伸实验装置，包括低温环境箱、上拉伸夹具和下拉伸夹具，所述下拉伸夹具的顶端设有夹持部Ⅰ，所述下拉伸夹具在所述夹持部Ⅰ下端设有固定部，所述固定部的外壁设有外螺纹，所述上拉伸夹具的底端设有夹持部Ⅱ，所述低温环境箱包括无盖的箱体和套接在所述箱体外的保温层，所述箱体顶部开口处设有与所述箱体相配合且可拆卸的保温盖，所述保温层与所述箱体固定连接，所述箱体底部设有可以使下夹持部进入所述箱体的通孔Ⅰ且所述通孔Ⅰ穿过所述保温层，所述通孔Ⅰ与所述固定部相匹配，所述通孔Ⅰ在所述箱体底部的一端处设有密封圈，所述密封圈与所述箱体的底部固定连接，所述密封圈中心设有与所述通孔Ⅰ相对应的通孔Ⅱ，所述下拉伸夹具具有夹持部Ⅰ的一端穿过所述通孔Ⅰ和所述通孔Ⅱ进入所述箱体内部，所述下拉伸夹具的另一端与拉伸试验机固定连接，所述夹持部Ⅰ自由端设有夹持拉伸试件的夹持缝Ⅰ，所述夹持缝Ⅰ上设有固定拉伸试件的销轴Ⅰ，所述通孔Ⅱ内表面设有与所述固定部的外螺纹相配合的内螺纹，所述固定部与所述密封圈通过所述外螺纹与所述内螺纹固定连接，所述保温盖设有可以使所述上拉伸夹具进入的通孔Ⅲ，所述通孔Ⅲ的位置与所述通孔Ⅱ相对应，所述通孔Ⅲ与所述上拉伸夹具相匹配，所述上拉伸夹具具有夹持部Ⅱ一端穿过所述通孔Ⅲ进入箱体内部，所述上拉伸夹具的另一端与拉伸试验机固定连接，所述夹持部Ⅱ的自由端开设有夹持拉伸试件的夹持缝Ⅱ，所述夹持缝Ⅱ处设有固定拉伸试件的销轴Ⅱ。所述上拉伸夹具、下拉伸夹具采用销轴的方式连接拉伸试样，即可用于板状拉伸试样也可用于棒状拉伸试样，使用范围更广。所述箱体内注有液氮，所述液氮浸没所述夹持部Ⅱ。在使用过程中整个试样、所述上拉伸夹具的夹持部Ⅱ及下拉伸夹具的夹持部Ⅰ完全浸没于液氮介质中，具有降温速度快，温度稳定、均匀的特点。

所述保温层底端设有支架，所述支架与所述保温层固定连接。

所述箱体由2mm厚不锈钢板制成，所述保温层与所述保温盖均为100mm厚的聚氨酯保温板制成，所述箱体与所述保温层通过耐低温黏合剂固定连接。由于所用保温层及保温盖均为100mm厚的聚氨酯保温板，具有足够的强度，因此不为环境箱添加外壳，节约了制造成本。

所述保温盖底部设有与所述箱体的内壁相匹配的凸起，所述凸起进入所述箱体内部且所述凸起与所述箱体的内壁紧密配合，所述凸起到所述箱体的底部的距离大于或等于所述液氮的液面高度，所述保温盖由两块保温板组成且两块保温板的接触面纵向穿过所述通孔Ⅲ。打开所述低温环境箱时仅需将所述保温盖向上抬起一定高度而后将保温盖的一块保温板向一侧移动即可，方便上拉伸夹具的安装。

所述箱体底部设有通孔Ⅳ，且所述通孔Ⅳ穿过所述保温层，所述低温环境箱设有与所述通孔Ⅳ相匹配的回收管，所述回收管的上端进入所述通孔Ⅳ内且与所述通孔Ⅳ的内壁固定连接，所述回收管的下端内设有与所述回收管相配合的密封塞，且所述回收管的下端位于所述低温环境箱外部。

当仪器使用时，用所述密封塞密封所述回收管，向内部注入液氮，当使用结束后取出所述密封塞并用回收管回收液氮，使用更加方便简单。

所述下拉伸夹具和所述上拉伸夹具呈圆柱状，所述固定部的外螺纹的牙顶外径大于所述下拉伸夹具其他位置的外径。这样的设定可以使下拉伸夹具既可以从所述低温环境箱内部向外安装又可以使下拉伸夹具从所述低温环境箱外穿入所述低温环境箱内进行安装，所述固定部的外螺纹不会碰触所述保温层，且所述下拉伸夹具的其他部位可以顺利的通过所述密封圈，能够顺利的进出，方便安装。

所述密封圈与所述固定部使用螺纹配合既能固定所述下拉伸夹具又能具有良好的密封效果，也可以在所述密封圈与所述固定部之间使用生料带填料进一步提高密封性能。

本发明具有以下优点：