一种低温力学性能测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种低温力学性能测试装置，包括万能试验机、冷却箱和制冷设备，万能试验机上设置上夹头和下夹头，上夹头和下夹头置于冷却箱内部，冷却箱与上夹头、下夹头之间设有保温密封材料，冷却箱下表面与下夹头的平台固定，冷却箱上表面设有伸缩管，上夹头穿过伸缩管，并且上夹头与伸缩管之间密封连接；冷却箱通过进气管、回气管与制冷设备连接，并且在回气管上设置轴流风机。本实用新型专利技术在现有万能试验机上改装，实现低温环境下金属材料的力学性能测试，而且成本低，便于实现，方便拆装。

Low temperature mechanical property test device

The utility model discloses a low temperature mechanical performance testing device, including universal testing machine, cooling tank and refrigeration equipment, set on the chuck and the lower clamping head of universal testing machine, the internal chuck and the lower clamping head is arranged in the cooling box, the insulation sealing material is arranged between the cooling box and the upper and lower clamping chucks, and the lower surface of the platform chuck of the cooling box fixed on the surface, the cooling box is provided with a telescopic tube on the chuck passes through the telescopic tube, and the sealing connection between the chuck and the telescopic pipe; the cooling box is connected with the back through the intake pipe, pipe refrigeration equipment, and in the return pipe is arranged on the axial fan. The utility model is refitted on the existing universal testing machine to realize the mechanical property test of the metal material under the low temperature environment, and has the advantages of low cost, convenient realization and convenient disassembly and assembly.

【技术实现步骤摘要】
一种低温力学性能测试装置
本技术涉及金属材料力学性能测试领域，尤其是一种用于低温环境下检测金属材料力学性能的简易装置。
技术介绍
金属材料是工程材料中的主体,其力学性能是工程应用中十分重要的性能。通常采用拉力试验机检测构件力学性能，拉力试验机是用来对材料进行静载、拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机，适用于塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜及橡胶、电线电缆等材料的各种物理机械性能测试为材料开发，为物性试验、教学研究、质量控制等不可缺少的检测设备。随着我国氢能源、核聚变能、航空航天、应用超导、气体工业以及一些大科学工程等领域的发展，涉及到低温工程的项目越来越多。在工业和科研领域对低温材料的需求越来越大，对低温材料的性能数据要求越来越全面。材料在低温环境下工作，其低温物理性能通常不同于常温性能。其中，材料力学性能是工程中材料或工件的一个重要性能指标。测试材料在低温下的力学性能，对材料低温性能研究和优化改性具有重要的意义，对低温构件的设计和安全使用也至关重要。目前，测试材料低温力学性能的装置为高低温拉力试验机，这种设备采用压缩机对整个拉力机进行制冷，由于制冷空间较大，很难实现精确温度控制。另外有一种采用低温液体（液氮或液氦等）作为冷源，工作时将低温液体容器中的低温液体输入到真空夹层中，低温液体将低温力学支撑架和待测样品冷却，再通过温控器和低温液体蒸发器配合使用控制低温力学支撑架和待测样品的温度。这种设备制冷迅速，可以实现极低温度下的冷却温度，但是成本较高，一般用于航空航天设备或精密仪器的低温检测。经检索，在专利申请号为201620358075.1中公开了一种高低温拉力试验机，该设备包括导正固定梁、滑动支撑框架、支撑柱、精密楔形夹具和支撑脚，并采用铝棒做连接杆件，同时与恒温恒湿箱降温的作用相互配合，解决了传感器的耐温限制，有效扩大了高低温的测试范围，实用性更强。但是，该试验机中中的恒温恒湿箱不便于安装在试验机上，由于箱体上开设了夹具孔，很难保证内部温度长时间恒定不变。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种低温力学性能测试装置，该装置在现有万能试验机上改装，实现低温环境下金属材料的力学性能测试，而且成本低，便于实现，方便拆装。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种低温力学性能测试装置，包括万能试验机，万能试验机上设置上夹头和下夹头，其特征在于还包括冷却箱，所述的上夹头和下夹头置于冷却箱内部，冷却箱与上夹头、下夹头之间设有保温密封材料，冷却箱下表面与下夹头的平台固定，冷却箱上表面设有伸缩管，上夹头穿过伸缩管，并且上夹头与伸缩管之间密封连接；冷却箱通过进气管、回气管与制冷设备连接，并且在回气管上设置轴流风机。对上述结构作进一步优选，所述的冷却箱为设有保温层的双层箱体，冷却箱内部设有用于放置测试试件的保护罩，在冷却箱上下表面分别设有上夹头和下夹头进出的孔，冷却箱的侧壁设有进风口和出风口，其中进风口靠近冷却箱的上表面，出风口靠近冷却箱的下表面，进风口与进气管连接，出风口与回气管连接。对上述结构作进一步优选，所述的保护罩为圆柱形钢丝网结构，保护罩与冷却箱的上下内壁接触。对上述结构作进一步优选，所述的冷却箱上表面固定有温度感应器，温度感应器的探测端深入冷却箱内部，并位于保护罩周围。对上述结构作进一步优选，所述的温度感应器为一个以上的低温温度计，低温温度计分布于保护罩周围，并且低温温度计的计量刻度均位于冷却箱外部。对上述结构作进一步优选，所述的万能试验机包括两个竖直方向布置的支撑导轨，在两个支撑导轨之间设置升降横梁，上夹头通过载荷传感器与升降横梁连接，下夹头固定在支撑导轨下方的底座上，底座下方通过支撑柱固定支撑。对上述结构作进一步优选，所述的万能试验机下方设有用于调整万能试验机水平的调平螺钉。对上述结构作进一步优选，所述的制冷设备为压缩式制冷机或者温度可调的冰箱。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术在万能试验机上配备制冷设备，并利用冷却箱配合上下夹头，对试样进行低温环境下的拉、压、或扭转等力学性能测试，能够准确可靠的模拟真实工况下低温环境，并且符合国标GB/T13239-2006（金属材料低温拉伸试验方法），具有广泛的应用价值。另外，本技术中的冷却箱与上下夹头配合，结构简单、成本低，相对于整体式低温拉压实验设备来说，便于实现，易于拆装，并且适用于单柱式或双柱式等各种实验机。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中冷却箱与制冷设备之间的连接示意图；图3是本技术中冷却箱的结构示意图；其中：1、支撑导轨，2、升降横梁，3、载荷传感器，4、上夹头，5、冷却箱，6、下夹头，7、支撑柱，8、调平螺钉，9、伸缩管，10、制冷设备，11、支撑平台，12、温度感应器，13、回气管，14、进气管，15、轴流风机，16、进风口，17、出风口，18、保护罩。具体实施方式根据附图1可知，本技术具体涉及一种低温力学性能测试装置，主要用于低温环境下金属材料拉压扭转等力学性能检测。该装置主要包括万能试验机和一套制冷系统，其中万能试验机上设置上夹头4和下夹头6，上夹头4和下夹头6用于夹住待检测的试件。制冷系统包括一个包围上夹头4和下夹头6的冷却箱5以及与冷却箱5连通的制冷设备，制冷设备中的冷气经过管路与冷却箱5形成循环回路，用于模拟低温环境。这样试件在低温的冷却箱5内，当达到规定的温度后，利用万能试验机对试件进行拉压或扭转实验，研究低温环境下的金属试件力学性能。在附图1中可看到，冷却系统中冷却箱5的位置，并且上夹头4和下夹头6置于冷却箱5内部，冷却箱5与上夹头4、下夹头6之间设有保温密封材料，避免冷气的泄漏，维持冷却箱5内恒定温度。在万能试验机中，上下夹头必须有一个为固定的，另一个移动，较多情况下是上夹头4移动，下夹头6固定。由于上夹头4和下夹头6在实验过程中需要平移运动，而冷却箱5为一个刚性体，因此为了实现冷却箱5与上夹头4和下夹头6配合，把冷却箱5下表面与下夹头4的平台固定，冷却箱5上表面设有伸缩管9，上夹头4穿过伸缩管9，并且上夹头4与伸缩管9之间密封连接。这样上夹头4运动时，在伸缩管9的配合下，完成对试件的拉压。一般情况下，在GB/T228-2000中的实验条件下，金属试样尺寸按规定取，金属材料的延伸率较小，比如低碳钢延伸率延伸率较大，为20%～30%，因此拉断试样前夹头位移约为2-3mm。伸缩管9上下可移动距离留10mm，移动空间即可满足需求。附图2可以看出，本技术中的冷气循环，冷却箱5通过进气管14、回气管13与制冷设备10连接，并且在回气管13上设置轴流风机15，控制冷气循环速度，实现冷却箱5内的温度保持恒定。附图3为冷却箱的结构图，冷却箱5为设有保温层的双层箱体，其具体大小可以根据上夹头4和下夹头6的大小以及两者的空间来决定。在冷却箱5内部设有用于放置测试试件的保护罩18，保护罩18为圆柱形钢丝网结构，保护罩18与冷却箱5的上下内壁接触。在冷却箱5上下表面分别设有上夹头4和下夹头6进出的孔，冷却箱5的侧壁设有进风口16和出风口17，其中进风口16靠近冷却箱5的上表面，出风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温力学性能测试装置，包括万能试验机，万能试验机上设置上夹头（4）和下夹头（6），其特征在于还包括冷却箱（5），所述的上夹头（4）和下夹头（6）置于冷却箱（5）内部，冷却箱（5）与上夹头（4）、下夹头（6）之间设有保温密封材料，冷却箱（5）下表面与下夹头（4）的平台固定，冷却箱（5）上表面设有伸缩管（9），上夹头（4）穿过伸缩管（9），并且上夹头（4）与伸缩管（9）之间密封连接；冷却箱（5）通过进气管（14）、回气管（13）与制冷设备（10）连接，并且在回气管（13）上设置轴流风机（15）。

【技术特征摘要】
1.一种低温力学性能测试装置，包括万能试验机，万能试验机上设置上夹头（4）和下夹头（6），其特征在于还包括冷却箱（5），所述的上夹头（4）和下夹头（6）置于冷却箱（5）内部，冷却箱（5）与上夹头（4）、下夹头（6）之间设有保温密封材料，冷却箱（5）下表面与下夹头（4）的平台固定，冷却箱（5）上表面设有伸缩管（9），上夹头（4）穿过伸缩管（9），并且上夹头（4）与伸缩管（9）之间密封连接；冷却箱（5）通过进气管（14）、回气管（13）与制冷设备（10）连接，并且在回气管（13）上设置轴流风机（15）。2.根据权利要求１所述的一种低温力学性能测试装置，其特征在于所述的冷却箱（5）为设有保温层的双层箱体，冷却箱（5）内部设有用于放置测试试件的保护罩（18），在冷却箱（5）上下表面分别设有上夹头（4）和下夹头（6）进出的孔，冷却箱（5）的侧壁设有进风口（16）和出风口（17），其中进风口（16）靠近冷却箱（5）的上表面，出风口（17）靠近冷却箱（5）的下表面，进风口（16）与进气管（14）连接，出风口（17）与回气管（13）连接。3.根据权利要求2所述的一种低温力学性能测试装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵硕，韩志杰，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：新型
国别省市：河北,13