用于非金屬材料500k～4.2k力學(xué)拉伸性能的測試夾具的制作方法
【專利摘要】一種用于非金屬材料500K～4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其由形狀結(jié)構(gòu)相同且相對放置的上、下夾頭組成；上、下夾頭結(jié)構(gòu)：夾頭主體前表面中下部中心設(shè)一同時(shí)貫通前、后表面及底面的上寬下窄的錐形通槽；通槽左右兩側(cè)面上分別裝齒牙相對的齒牙元件；主體上端面中心設(shè)一上螺紋通孔；承力桿下部螺紋桿與該螺紋通孔螺紋連接；承力桿有一貫通左、右端面的水平通孔；框狀加固槽套裝固定于主體下部，其下端面與主體底面齊平；轉(zhuǎn)接頭前表面中下部中心處設(shè)一同時(shí)貫通其前、后表面及底面的長方體通槽；轉(zhuǎn)接頭左、右端面分別設(shè)水平通孔；銷桿穿入水平通孔將承力桿上部長方體固定于轉(zhuǎn)接頭的通槽內(nèi)；其安裝方便、導(dǎo)向準(zhǔn)確、低溫下試樣與夾具間不打滑。
【專利說明】用于非金屬材料500Κ~4.2Κ力學(xué)拉伸性能的測試夾具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)夾具，特別涉及一種用于測試非金屬材料啞鈴型、長方形板材等不同標(biāo)準(zhǔn)的試樣500k~ 4.2Κ拉伸力學(xué)性能的測試夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著不同種類的非金屬材料在低溫及超低溫環(huán)境下的應(yīng)用越來越廣泛，特別是一些新型的復(fù)合材料、陶瓷材料、石英材料、半導(dǎo)體材料等在國防、航天及民用領(lǐng)域潛在的應(yīng)用前景，研究并獲得非金屬材料在相關(guān)使用溫度下的力學(xué)性能迫在眉睫。目前非金屬材料的力學(xué)拉伸性能測試多數(shù)集中在室溫或高溫的條件下，試樣具體的尺寸標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)在實(shí)現(xiàn)非金屬材料特別是復(fù)合材料的低溫力學(xué)拉伸測試方面多數(shù)是采用的小尺寸試樣，與室溫或高溫測試標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定試樣的尺寸有很大的差別。這直接導(dǎo)致試樣在不同溫度下獲得的力學(xué)拉伸測試數(shù)據(jù)沒有太大的可比性，不容易獲得可靠的比對數(shù)據(jù)。因此研究適用于500k~4.2Κ的大尺寸非金屬材料的力學(xué)拉伸測試夾具具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種用于非金屬材料標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸力學(xué)測試夾具，其具有安裝方便，試樣不打滑，導(dǎo)向準(zhǔn)確，抗變形能力強(qiáng)，適用于多種標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的非金屬材料的測試，適用于500k~ 4.2Κ廣闊測試溫區(qū)的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明提供的用于非金屬材料500k~4.2Κ力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其由上夾頭和下夾頭組成，所述上夾頭和下夾頭形狀結(jié)構(gòu)完全相同且相對放置；
[0006]所述上夾頭由上夾頭主體、上承力桿、上齒牙元件、上框狀加固槽和上轉(zhuǎn)接頭組成；
[0007]所述上夾頭主體外形為一長方體形，所述上夾頭主體前表面中下部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上寬下窄的錐度為6~10°的上錐形通槽；所述上錐形通槽的左右兩側(cè)面上分別安裝齒牙相對的上齒牙元件；所述上齒牙元件齒牙頂面與相對裝于上錐形通槽側(cè)面的底面向下延伸成8~10°夾角；所述上夾頭主體上端面中心處開設(shè)有一個(gè)上下貫穿至所述上錐形通槽內(nèi)頂面的上螺紋通孔；所述上承力桿為一上部帶有一長方體下部帶有螺紋桿的立方柱體，所述上承力桿的下部螺紋桿與所述上夾頭主體的上螺紋通孔螺紋連接；所述上承力桿上部長方體上開設(shè)有一個(gè)貫通其左端面和右端面的第一上水平通孔；所述上框狀加固槽套裝固定于所述上夾頭主體下部，其下端面與所述上夾頭主體底面齊平；所述上轉(zhuǎn)接頭為上端帶有螺桿的長方體，其前表面中下部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上、下槽寬一致的上長方體通槽；所述上轉(zhuǎn)接頭的左、右端面上分別開設(shè)一個(gè)第二上水平通孔，所述第二上水平通孔與所述上承力桿的第一上水平通孔相通；所述上承力桿的上部長方體通過穿入所述第一上水平通孔和第二上水平通孔的銷桿固定于上轉(zhuǎn)接頭的長方體通槽內(nèi)；
[0008]所述下夾頭主體外形為一長方體形，所述下夾頭主體前表面中上部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及頂面的下寬上窄的錐度為6~10°的下錐形通槽；所述下錐形通槽的左右兩側(cè)面上分別安裝齒牙相對的下齒牙元件；所述下齒牙元件齒牙頂面與相對裝于下錐形通槽側(cè)面的底面向上延伸成8~10°夾角；所述下夾頭主體下端面中心處開設(shè)有一個(gè)上下貫穿至所述下錐形通槽內(nèi)底面的下螺紋通孔；所述下承力桿為一下部帶有一長方體上部帶有螺紋桿的立方柱體，所述下承力桿的上部螺紋桿與所述下夾頭主體的下螺紋通孔螺紋連接；所述下承力桿下部長方體上部開設(shè)有一個(gè)貫通其左端面和右端面的第一下水平通孔；所述下框狀加固槽套裝固定于所述下夾頭主體上部，其上端面與所述上夾頭主體頂面齊平；所述下轉(zhuǎn)接頭為下端帶有螺桿的長方體，其前表面中上部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上、下槽寬一致的上長方體通槽；所述上轉(zhuǎn)接頭的左、右端面上分別開設(shè)一個(gè)第二下水平通孔，所述第二下水平通孔與所述上承力桿的第一下水平通孔相通；所述下承力桿的下部長方體通過穿入所述第一下水平通孔和第二下水平通孔的銷桿固定于下轉(zhuǎn)接頭的長方體通槽內(nèi)；
[0009]所述上壓塊和下壓塊均是一個(gè)圓柱體或長方體；所述上壓塊固定于所述上齒牙元件上端面和上夾頭主體的上錐形通槽內(nèi)頂面之間；所述下壓塊固定于下齒牙元件下端面和下夾頭主體的下錐形通槽內(nèi)底面之間。
[0010]所述上齒牙元件的鋸齒牙向上的傾角為40~50°，鋸齒牙齒高為I~2mm ;相鄰鋸齒牙的齒間隔為I~2mm ;兩個(gè)上齒牙元件的鋸齒牙齒端相隔I~8mm ;所述下齒牙元件的鋸齒牙向下的傾角為40~50°，鋸齒牙齒高為I~2mm ;相鄰鋸齒牙的齒間隔為I~2mm ;兩個(gè)下齒牙元件的鋸齒牙齒端相隔I~8_。
[0011]所述的上夾頭和下夾頭的材質(zhì)一致。所述的上夾頭和下夾頭的材質(zhì)以不銹鋼為佳。所述上壓塊和下壓塊的材質(zhì)為不銹鋼。
[0012]本發(fā)明提供的測試非金屬材料在500K~4.2K拉伸力學(xué)測試夾具具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、適用于復(fù)合材料、陶瓷材料、石英材料、半導(dǎo)體材料等材料拉伸力學(xué)性能的測試；2、安裝方便、夾持牢固、試樣與夾具間不打滑、試樣拉伸過程中不會(huì)出現(xiàn)傾斜，導(dǎo)向性好、夾具主體不變形等；3、適用于寬的溫度范圍(500K~4.2K) ;4、可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)大尺寸試樣的測試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為上夾頭(或下夾頭)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為上夾頭(或下夾頭)的結(jié)構(gòu)示意圖；由圖1可知，本發(fā)明提供的用于非金屬材料500K-4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其由上夾頭和下夾頭組成，所述上夾頭和下夾頭形狀結(jié)構(gòu)完全相同且相對放置；
[0018]下面以上夾頭丨為例，上夾頭丨結(jié)構(gòu)如下:[0019]上夾頭I由上夾頭主體10、上承力桿11、上齒牙元件12、上框狀加固槽13和上轉(zhuǎn)接頭14組成；
[0020]所述上夾頭主體10外形為一長方體形，所述上夾頭主體10前表面中下部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面103、后表面及底面的上寬下窄的錐度為6?10°的上錐形通槽；所述上錐形通槽的左右兩側(cè)面上分別安裝齒牙相對的上齒牙元件12 ;所述上齒牙元件12齒牙頂面與相對裝于上錐形通槽側(cè)面的底面向下延伸成8?10°夾角；所述上夾頭主體10上端面105中心處開設(shè)有一個(gè)上下貫穿至所述上錐形通槽內(nèi)頂面的上螺紋通孔15 ；所述上承力桿11為一上部帶有一長方體下部帶有螺紋桿的立方柱體，所述上承力桿11的下部螺紋桿與所述上夾頭主體的上螺紋通孔15螺紋連接；所述上承力桿11上部長方體上開設(shè)有一個(gè)貫通其左端面和右端面的第一上水平通孔18 ;所述上框狀加固槽13套裝固定于所述上夾頭主體10下部，其下端面與所述上夾頭主體10底面齊平；所述上轉(zhuǎn)接頭14為上端帶有螺桿的長方體，其前表面中下部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上、下槽寬一致的上長方體通槽；所述上轉(zhuǎn)接頭14的左、右端面上分別開設(shè)一個(gè)第二上水平通孔，所述第二上水平通孔與所述上承力桿的第一上水平通孔18相通；所述上承力桿11的上部長方體通過穿入所述第一上水平通孔18和第二上水平通孔的銷桿固定于上轉(zhuǎn)接頭14的長方體通槽內(nèi)；
[0021]下夾頭2形狀結(jié)構(gòu)與上夾頭I完全相同，二者相對放置，在此不再贅述。
[0022]本發(fā)明的上齒牙元件的鋸齒牙向上的傾角為40?50°，鋸齒牙齒高為I?2mm ;相鄰鋸齒牙的齒間隔為I?2_ ;兩個(gè)上齒牙元件的鋸齒牙齒端相隔I?8mm ;
[0023]下齒牙元件的鋸齒牙向下的傾角為40?50°，鋸齒牙齒高為I?2mm ;相鄰鋸齒牙的齒間隔為I?2_ ;兩個(gè)下齒牙元件的鋸齒牙齒端相隔I?8_。
[0024]所述的上夾頭和下夾頭的材質(zhì)一致，并以材質(zhì)為不銹鋼為較佳。所述上壓塊和下壓塊的材質(zhì)均可為不銹鋼。
[0025]本發(fā)明的組裝及使用如下:
[0026]首先分別組裝上夾頭I和下夾頭2。
[0027]以上夾頭I組裝為例:把齒牙元件12的底面沿著夾頭主體10錐形通槽的內(nèi)側(cè)面放置，使兩個(gè)齒牙元件12的鋸齒端相對其間距為I?8mm，接著加固槽13通過夾頭主體10的前表面103左、右下部貫穿前后表面的螺紋通孔16和夾頭主體10的左側(cè)面101及右側(cè)面102的下部的螺紋孔17固定在夾頭主體10上；把符合國家標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)要求的待測試樣4的夾持端裝卡在兩齒牙元件12鋸齒面之間的空隙里，向下滑動(dòng)兩齒牙元件12夾緊試樣4 ;然后在齒牙元件12的上端面105和夾頭主體10的下端面100放入一定厚度的壓塊3，用帶有扭矩的扳手旋轉(zhuǎn)承力桿11壓緊壓塊3 ;根據(jù)不同的材料確定壓塊3擠壓齒牙元件12的力，讓齒牙元件12的齒牙咬緊試樣4的端頭；壓緊后用扳手旋松承力桿11，拿出壓塊
3;轉(zhuǎn)接頭14通過承力桿11上端長方體左端面111的中部通孔18完成連接；
[0028]下夾頭2的組裝以及和試樣4的夾持方案與上夾頭I完全一致。上夾頭I和下夾頭2分別通過轉(zhuǎn)接頭14上端的螺桿固定在試驗(yàn)機(jī)的上下測試接頭上。
[0029]試驗(yàn)時(shí)，把齒牙元件12沒有齒牙的面沿著夾頭主體10的內(nèi)側(cè)面放置，使兩個(gè)齒牙元件12的鋸齒面之間的距離為I?8mm，把加固槽13通過夾頭主體10的前表面103左、右下部貫穿前后表面的螺紋通孔16和夾頭主體10的左側(cè)面101及右側(cè)面102的下部的螺紋孔17固定在夾頭主體10上；將符合國家標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)要求的非金屬材料板材試樣4兩端各加工一長為30?40mm和寬為20?30mm的夾持端，夾持端的厚度為2?4mm ;把待測試樣4的夾持端裝卡在兩齒牙元件12鋸齒面之間的空隙里，滑動(dòng)兩齒牙元件12初步夾緊試樣4 ;然后在齒牙元件12的上端面105和夾頭主體10的下端面100放入一定厚度的壓塊3，用帶有扭矩的扳手旋轉(zhuǎn)承力桿11壓緊壓塊3 ;根據(jù)不同的材料確定壓塊3擠壓齒牙元件12的力，讓齒牙元件12的齒牙咬緊試樣4的端頭；壓緊后用扳手旋松承力桿11，拿出壓塊3 ;轉(zhuǎn)接頭14通過承力桿11上端長方體左端面111的中部通孔18完成連接；組裝好的非金屬材料試樣拉伸力學(xué)測試系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)接頭上端的螺桿連接在測試系統(tǒng)上，該測試系統(tǒng)與萬能材料試驗(yàn)機(jī)WD — IOA或Instron 5882上的萬向連接器準(zhǔn)確連接；通過計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)機(jī)向下運(yùn)行完成拉伸力學(xué)性能的測試試驗(yàn)。在拉伸的過程中，隨著試樣4在試驗(yàn)機(jī)橫梁的運(yùn)動(dòng)下逐漸被拉緊；齒牙元件12與試樣4之間的咬合力也逐漸增大，齒牙元件12在夾頭主體10內(nèi)沿著其內(nèi)側(cè)面發(fā)生微小位移；加固槽13和夾頭主體10的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面剛好引導(dǎo)試樣4和齒牙元件12的運(yùn)動(dòng)方向，這樣就保證了試樣4與齒牙元件12微小運(yùn)動(dòng)的方向沿試驗(yàn)機(jī)拉力的方向；加固槽13固定在夾頭主體10下部的前后左右側(cè)面，在試樣4受力拉伸的過程中可以用來加固夾頭主體10不發(fā)生變形。在拉伸過程中載荷傳感器通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)記錄應(yīng)力變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于非金屬材料500K~4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其由上夾頭和下夾頭組成，所述上夾頭和下夾頭形狀結(jié)構(gòu)完全相同且相對放置； 所述上夾頭由上夾頭主體、上承力桿、上齒牙元件、上框狀加固槽和上轉(zhuǎn)接頭組成；所述上夾頭主體外形為一長方體形，所述上夾頭主體前表面中下部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上寬下窄的錐度為6~10°的上錐形通槽；所述上錐形通槽的左右兩側(cè)面上分別安裝齒牙相對的上齒牙元件；所述上齒牙元件齒牙頂面與相對裝于上錐形通槽側(cè)面的底面向下延伸成8~10°夾角；所述上夾頭主體上端面中心處開設(shè)有一個(gè)上下貫穿至所述上錐形通槽內(nèi)頂面的上螺紋通孔；所述上承力桿為一上部帶有一長方體下部帶有螺紋桿的立方柱體，所述上承力桿的下部螺紋桿與所述上夾頭主體的上螺紋通孔螺紋連接；所述上承力桿上部長方體上開設(shè)有一個(gè)貫通其左端面和右端面的第一上水平通孔；所述上框狀加固槽套裝固定于所述上夾頭主體下部，其下端面與所述上夾頭主體底面齊平；所述上轉(zhuǎn)接頭為上端帶有螺桿的長方體，其前表面中下部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上、下槽寬一致的上長方體通槽；所述上轉(zhuǎn)接頭的左、右端面上分別開設(shè)一個(gè)第二上水平通孔，所述第二上水平通孔與所述上承力桿的第一上水平通孔相通；所述上承力桿的上部長方體通過穿入所述第一上水平通孔和第二上水平通孔的銷桿固定于上轉(zhuǎn)接頭的長方體通槽內(nèi)； 所述下夾頭主體外形為一長方體形，所述下夾頭主體前表面中上部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及頂面的下寬上窄的錐度為6~10°的下錐形通槽；所述下錐形通槽的左右兩側(cè)面上分別安裝齒牙相對的下齒牙元件；所述下齒牙元件齒牙頂面與相對裝于下錐形通槽側(cè)面的底面向上延伸成8~10°夾角；所述下夾頭主體下端面中心處開設(shè)有一個(gè)上下貫穿至所述下錐形通槽內(nèi)底面的下螺紋通孔；所述下承力桿為一下部帶有一長方體上部帶有螺紋桿的立方柱體，所述下承力桿的上部螺紋桿與所述下夾頭主體的下螺紋通孔螺紋連接；所述下承力桿下部長方體上部開設(shè)有一個(gè)貫通其左端面和右端面的第一下水平通孔；所述下框狀加固槽套裝固定于所述下夾頭主體上部，其上端面與所述上夾頭主體頂面齊平；所述下轉(zhuǎn)接頭為下端帶有螺桿的長方體，其前表面中上部中心處開設(shè)有一個(gè)同時(shí)貫通其前表面、后表面及底面的上、下槽寬一致的上長方體通槽；所述上轉(zhuǎn)接頭的左、右端面上分別開設(shè)一個(gè)第二下水平通孔，所述第二下水平通孔與所述上承力桿的第一下水平通孔相通；所述下承力桿的下部長方體通過穿入所述第一下水平通孔和第二下水平通孔的銷桿固定于下轉(zhuǎn)接頭的長方體通槽內(nèi)； 所述上壓塊和下壓塊均是一個(gè)圓柱體或長方體；所述上壓塊固定于所述上齒牙元件上端面和上夾頭主體的上錐形通槽內(nèi)頂面之間；所述下壓塊固定于下齒牙元件下端面和下夾頭主體的下錐形通槽內(nèi)底面之間。
2.按權(quán)利要求1所述的用于非金屬材料500K~4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其特征在于，所述上齒牙元件的鋸齒牙向上的傾角為40~50° ,鋸齒牙齒高為1~2mm ;相鄰鋸齒牙的齒間隔為1~2mm ;兩個(gè)上齒牙元件的鋸齒牙齒端相隔1~8mm ;所述下齒牙元件的鋸齒牙向下的傾角為40~50° ,鋸齒牙齒高為1~2mm ;相鄰鋸齒牙的齒間隔為1~2mm ;兩個(gè)下齒牙元件的鋸齒牙齒端相隔1~8mm。
3.按權(quán)利要求1所述的用于非金屬材料500K~4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其特征在于，所述的上夾頭和下夾頭的材質(zhì)一致。
4.按權(quán)利要求3所述的非金屬材料500k~4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其特征在于，所述的上夾頭和下夾頭的材質(zhì)為不銹鋼。
5.按權(quán)利要求1所述的非金屬材料500k~4.2K力學(xué)拉伸性能的測試夾具，其特征在于，所述上壓塊和下壓塊的材質(zhì)為不銹鋼。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK103808562SQ201210447044
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】渠成兵, 肖紅梅, 付紹云 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所