[发明专利]一种可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置及方法，包括上夹具、下夹具、夹紧套、定位销、试样、冲头、冲杆、测量杆、载荷传感器、液压千斤顶、线性可变差动变压器、加热炉以及支架；所述测试方法包括安装试样、调试对中、施加温度、施加载荷、采集数据等步骤；本发明采用底端加载方式，通过液压千斤顶代替静载荷，能够连续稳定加载，并提高加载的准确性；通过阶梯形冲杆和测量杆，有效避免杆件可能出现的倾斜或卡死现象；通过螺纹连接代替成组螺栓紧固，极大消除装配应力影响，且通过定位销达到较好的对中性。

【技术领域】

本发明涉及小冲杆蠕变测试技术领域，具体为一种可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置及方法。

【背景技术】

能源、石化、航空航天等领域中有许多设备在高温条件下工作，这对构件的安全性提出了很高的要求，材料在高温下的破坏是威胁现代高温装置可靠运行的主要因素。长期在高温下运行的设备容易出现材质劣化和失效，其主要失效形式是蠕变。国内外学者在高温构件的材料性能评价方面提出了很多方法，大致可分为非破坏性检测(金属组织测定法、硬度测定法、超声波测定法、数值模拟法等)和破坏性检测(拉伸试验方法、冲击试验方法、材料密度法、高温蠕变试验法等)两类。非破坏性检测无损但只能探测材料的宏观缺陷和剩余壁厚等，不能得到材料的力学性能、断裂性能或蠕变性能，而破坏性取样方法虽成熟、可靠，但所需试样尺寸较大，取样会对设备造成一定的破坏和损伤。

小冲杆测试技术是一种既具有几乎“无损取样”特性、又能提供相对准确材料性能的新型试验方法。在材料蠕变性能分析方面，小冲杆蠕变测试技术能够表征全阶段传统单轴蠕变，并具有评估在役高温设备蠕变性能的潜力，此外，小冲杆蠕变测试技术可以计算直至断裂，给出试样的失效时间，从而预测试样的蠕变寿命，这将为企业和社会带来巨大的经济效益。

经过30多年的发展，小冲杆测试技术已取得了许多重要进展，但仍处于快速发展阶段，试验结果的可操作性、可重复性与高精确性也亟待进一步提高。目前的小冲杆蠕变试验装置和测试方法存在一些需要改进的问题，简述如下：

(1)采用冲杆位于试样上表面、即顶部加载的方式，并在计算时忽略冲杆、冲头的重量，这对于小冲杆蠕变试验施加载荷的精确性产生影响。

(2)采用静载荷加载(如砝码)，受限于砝码规格的局限性，施加载荷不连续，且当采取顶部加载方式时，试验装置通常较高，工作强度大。

(3)冲杆较长，加载中可能会出现倾斜或者卡死的问题，从而影响材料性能的测定精度。

(4)试样的上、下夹具一般通过四个螺钉紧固，各螺钉的拧紧程度不同会诱发装配应力，造成试样受力不均，甚至可能给试验表面施加切向力，损伤试样，影响材料性能的表征。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种同时实现夹持均匀可靠、加载稳定准确的可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置及方法

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置，包括上下扣合将试样夹紧的上夹具和下夹具；试样放置在开设于下夹具上端面的沉孔中，下夹具固定安装于工作平台上；上夹具的底部设置有与下夹具的沉孔相配合的圆台；上夹具与下夹具在压紧时，圆台底面与试样的上表面留有间隙，使试样处于应力自由状态；

冲杆由下夹具中心通孔的底部伸入，上端的冲头与下夹具沉孔底部开设的锥形孔相接触；冲杆的下端连接液压千斤顶，冲杆与液压千斤顶之间安装有载荷传感器；上夹具开设有用于安放测量杆的通孔，测量杆的上端连接线性可变差动变压器；下夹具的外周设置有用于使试件处于试验温度环境的加热炉。

本发明进一步的改进在于：

上夹具和下夹具通过两个定位销连接；上夹具通过夹紧套将其与下夹具夹紧；夹紧套与下夹具通过内外螺纹连接。