[发明专利]一种自动对中的全尺寸宽板拉伸试验夹具及安装方法

说明书

本发明公开了一种自动对中的全尺寸宽板拉伸试验夹具及安装方法，该夹具包括左球绞式夹持装置和右球绞式夹持装置。左球绞式夹持装置和右球绞式夹持装置结构相同，左右对称。每个球绞式夹持装置包括轴套、球绞式拉轴、锁紧螺母、连接螺栓和底座。采用焊接方式将试样焊接在底座上。本发明采用球绞式拉轴进行全尺寸宽板拉伸试验，试样在拉力作用下可以自行调整对中。试样与底座连接牢固，底座可多次重复利用，节省材料成本。本发明采用螺栓连接底座与轴套底板，安装方便快捷，维护方便。

技术领域

本发明属于材料断裂韧性和缺陷容限测试的技术领域，具体涉及一种自动对中的全尺寸宽板拉伸试验夹具及安装方法。

背景技术

大型舰艇、海洋开发装备和重大管道工程所需的材料均为高强度、大厚度的金属结构，断裂韧性对结构安全服役具有重要意义。在轧制过程中，金属材料可能会产生夹杂、裂纹，或在服役过程中受外力所致缺陷。同时，重大装备和工程的安装都需要焊接，在焊接过程中不可避免地会产生裂纹、条形夹渣等一些对断裂敏感的焊接缺陷。因而，开展材料或结构缺陷容限的研究对于重大装备和工程结构的安全服役也是必不可少的。

人们通常采用夏比冲击试验(CVN)和基于断裂力学的KIC、J积分或裂纹尖端张开位移(CTOD)等试验测试材料的韧性。但是，由于这些试验采用小尺寸试样，与实际结构材料厚度相差较大，因而具有一定的局限性。而采用全厚度的落锤撕裂试验(Drop-Weight TearTests on Line Pipe，DWTT)是一种动态撕裂试验，可以通过测试金属材料的断口剪切面积来判断其断裂韧性好坏。但对于韧性较高(夏比冲击吸收能量大于200J)的材料，落锤撕裂试验断口形貌很容易产生异常断口，导致试验无效。

全尺寸宽板拉伸试验是测试材料止裂韧性和材料或焊接接头缺陷容限研究的有效手段。但是，现有宽板拉伸试验夹具均是在大吨位拉伸试验机上改进而来，将全尺寸宽板拉伸试样直接焊接在夹头上，再装夹在试验机上，其装夹过程困难，装置笨重。而且，装夹后的试样与试验机夹头的中心轴线不重合，试验过程中试样容易产生弯矩，影响试验结果准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有宽板拉伸试验夹具及安装方法所存在的局限性，提供了一种自动对中的全尺寸宽板拉伸试验夹具及安装方法。

本发明采用以下技术方案来实现的：

一种自动对中的全尺寸宽板拉伸试验夹具，包括结构相同且左右对称的左球绞式夹持装置和右球绞式夹持装置，左球绞式夹持装置和右球绞式夹持装置用于夹持试样；其中，

球绞式夹持装置包括轴套、球绞式拉轴、锁紧螺母和底座；轴套包括配合使用的上半轴套和下半轴套，上半轴套和下半轴套各有一个半球窝，端部为半圆型连接底板；

球绞式拉轴的一端为定位夹持球头，一端为带螺纹的拉杆，拉杆上装有一锁紧螺母，拉杆通过螺纹与大吨位拉伸试验机的夹持头连接；球绞式拉轴的定位夹持球头放置在上半轴套和下半轴套的半球窝内；

底座为圆盘结构，中间有一T型圆凸台，圆盘四周有若干个螺栓孔，底座和轴套的底板固定连接，试样底座的T型圆凸台中部与全尺寸宽板拉伸试样焊接。

本发明进一步的改进在于，上半轴套和下半轴套的半圆型连接底板上各有3个螺栓孔，上半轴套和下半轴套通过四个螺栓装配在一起。

本发明进一步的改进在于，底座和轴套的底板通过连接螺栓固定。

一种自动对中的全尺寸宽板拉伸试验夹具的安装方法，包括以下步骤：

第一步，试样制作；从需要测试的材料上截取矩形试块，保持材料原始厚度，采用机械加工的方法，将试块两侧将加工成符合标准要求的试样；

第二步，试样安装焊接；将试样两端面的中心对准底座的T型圆凸台的中心，并保持试样两端面的中心线与底座的中心线在同一水平位置，然后焊接固定；