一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具及夹持方法技术

一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具及夹持方法，属于机械装夹技术领域。第一螺钉与第一连接头的中心孔之间绝缘，第一螺钉的头端与第一连接头之间绝缘，第一连接块设置在第一连接头内，第一连接块通过第一销钉与第一连接头连接，第一连接块与第二连接头连接，第二连接块设置在第二连接头内，第二连接块与第二连接头通过第二销钉连接；上拉伸接头通过第二连接块的螺纹柱与上水冷夹头的水冷夹头体的内螺纹孔连接；水冷夹头体四周固定有与水冷夹头体的环形密闭腔室相通的四根水冷管；金属定位盘设置在轴连接套内且二者可拆卸连接，金属定位盘与轴连接套之间绝缘，金属定位盘与下水冷夹头连接。本发明专利技术用于测试导体材料超高温拉伸性能。

A fixture and clamping method for testing the tensile properties of conductor materials at ultra high temperature

A fixture and clamping method for testing the ultra high temperature tensile properties of conducting materials belong to the technical field of mechanical clamping. The insulation between the first screw and the first connector of the center hole, the first screw head end and the first connector between the insulation, the first connecting block is arranged in the first connector, a first connecting block through the first pin and the first connector, the first connecting block and the second connector, second connecting blocks are arranged in the second connecting head second, second connecting blocks and the connecting head is connected by second pins; internal thread hole water chuck stretching joint through screw threads of the connecting block and the second column on the water-cooled chuck connection; the chuck body is fixed with a ring around the water cooling and water cooling of the chuck four sealed water cooling chamber pipe communicated with a metal positioning plate is arranged on the shaft; connecting sleeve and two detachable connection, the metal positioning plate is connected with the shaft sleeve between the insulated metal positioning disc is connected with a water cooling chuck. The present invention is used to test the super high temperature tensile properties of conductor materials.

【技术实现步骤摘要】
一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具及夹持方法
本专利技术涉及一种超高温拉伸夹具及夹持方法，属于机械装夹

技术介绍
随着航空航天技术的发展，对飞行器的速度要求越来越高，高超声速飞行器成为未来发展的趋势之一。高超声速飞行器在飞行过程中，表面和大气产生剧烈的摩擦，产生严重的气动热，热防护系统成为飞行器的关键子系统。测试热防护材料在超高温环境下的力学性能对于热防护系统的设计具有重要作用。目前，对材料的加热方式主要有通电加热、辐射加热和感应加热。通电加热具有升温速率快、操作简单和试验效率高等优点。夹具设计成为采用通电加热测试导体材料在超高温环境下的力学性能的难点之一。公开号为CN104931342A、公开日为2015年09月23日的专利技术专利申请公开了“一种多功能高温拉伸夹具”，授权公告号为CN102288482B、授权公告日为2013年08月14日的专利技术专利公开了“一种高温拉伸夹具”，授权公告号为CN203365237U、授权公告日为2013年12月25日的技术专利公开了一种“万能试验机高温拉伸夹具”，授权公告号为CN202267628U、授权公告日为2012年06月06日的技术专利公开了一种“整管高温拉伸夹具”，授权公告号为CN203148774U、授权公告日为2013年08月21日的技术专利公开了一种“板状试样高温拉伸夹具”。郑芳等在《Gleeble3800热模拟试验机在宝钢的典型应用与功能开发》中介绍的Gleeble热模拟实验机的夹具，此夹具在模拟焊接方面功能较为齐全，但是导热性差，冷却速度太慢，且主要用于金属材料力学性能的研究。陈栋在《万能试验机高温拉伸装置的改造升级》中，对常温下的拉伸夹具进行改进，以满足高温环境下的测试需求。此文献中的夹具冷却效果较差，需要在夹具上部分增加隔热板。夹具冷却效率较低。以上专利技术和文献中的夹具主要针对金属材料高温环境下的拉伸测试，包括板材和管材等，温度大多在1000℃以下，且有些夹具冷却效率较低，无法满足超高温（≥1800℃）环境下的材料力学性能测试要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于通电加热的、测试导体材料在超高温环境下拉伸力学性能的夹具及夹持方法。本专利技术设计了一种能够水冷的用于通电加热的高温拉伸夹具及夹持方法，主要用于测试耐超高温的材料(碳/碳复合材料、超高温陶瓷等)在超高温（≥1800℃）环境下的拉伸力学性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具，包括上水冷夹头、上拉伸接头、下水冷夹头及下连杆；所述的上水冷夹头和下水冷夹头结构及尺寸相同，并均包括水冷夹头体、四根水冷管及四个圆弧形垫块；所述的上拉伸接头包括第一螺钉、第一绝缘垫、第一连接头、第一绝缘套、第二绝缘垫、第一垫圈、第一销钉、第一连接块、第二螺钉、第二垫圈、第二连接头、第二销钉及第二连接块；所述的下连杆包括轴连接套、第二绝缘套、第三绝缘套、金属定位盘及第三垫圈；所述的第一连接头与力学试验机的上拉杆通过第一螺钉连接，所述的第一螺钉插入第一连接头上端的中心孔内，第一螺钉与第一连接头的中心孔之间通过第一绝缘套绝缘，第一螺钉的头端与第一连接头之间通过第二绝缘垫绝缘，第一连接头通过第一绝缘垫与所述的上拉杆绝缘；所述的第一连接块设置在第一连接头下端设有的凹槽内，第一连接块通过第一销钉与第一连接头连接，第一连接块可绕第一销钉相对于第一连接头转动；第一连接块的下端与第二连接头的上端通过第二螺钉连接，所述的第二连接块设置在第二连接头下端设有的凹槽内，第二连接块与第二连接头通过第二销钉连接，第二连接块可绕第二销钉相对于第二连接头转动；第二连接块下端设有螺纹柱，所述的水冷夹头体两相对端的一端中部设有内螺纹孔，水冷夹头体两相对端的另一端设有安装孔，上拉伸接头通过第二连接块的螺纹柱与上水冷夹头的水冷夹头体的内螺纹孔连接；水冷夹头体内设有环形密闭腔室，水冷夹头体四周固定有与所述的环形密闭腔室相通的四根水冷管；所述的试样与水冷夹头体的安装孔之间通过四个圆弧形垫块夹持；所述的金属定位盘的上端设置在轴连接套下端设有的凹槽内，金属定位盘与轴连接套可拆卸连接，金属定位盘与轴连接套之间通过第二绝缘套绝缘，金属定位盘的上端中部和下端中部分别设有上连接螺杆和下连接螺杆，金属定位盘的下连接螺杆与力学试验机连接，金属定位盘的上连接螺杆与下水冷夹头的内螺纹孔连接。一种实现测试导体材料超高温拉伸性能的夹持方法，所述的方法步骤如下：第一步：首先将两个试样的其中一个试样的上夹持端放入上水冷夹头中，调整该其中一个试样的位置，使得圆弧形垫块能够轻松放入，然后再次调整该其中一个试样的位置，并且在该其中一个试样与圆弧形垫块之间垫一层薄的石墨纸，保证该其中一个试样的对中性；第二步：通过试验机，调整上水冷夹头和下水冷夹头的距离，使另一个试样的下夹持端放入下水冷夹头中，并且保证圆弧形垫块能够放入下水冷夹头中，并且在该另一个试样与圆弧形垫块之间垫一层薄的石墨纸，保证该另一个试样的对中性；第三步：微调所述的两个试样，使两个试样中轴线、上水冷夹头和下水冷夹头中轴线重合，保证两个试样的对中性。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：1.本专利技术针对基于通电加热的超高温环境下材料拉伸力学性能测试，升温速率快，提高了试验效率，上拉伸接头以及下连杆采用绝缘设计，保证试验过程的安全性。2.上水冷夹头和下水冷夹头的水冷夹头体采用水冷设计，降低了上水冷夹头和下水冷夹头的温度，提高了上水冷夹头和下水冷夹头的使用寿命和可靠性，降低了成本。3.在拉伸试验中，上拉伸接头可绕销钉转动，实时调整拉伸试样的位置，保证了试样的对中性，提高了试验的精度。4.采用圆弧形垫块对试样的端部进行夹持，避免了夹持对试样端部造成损伤，操作方便，装卸试样简单；同时，使试样具有一定的灵活性，保证了试样的对中。5.通过以上设计，本夹具能满足导电类复合材料2800℃高温拉伸性能测试需求。6.本专利技术的方法简单，容易操作，夹持效果好。附图说明图1为上拉伸接头主视示意图；图2为上水冷夹头或下水冷夹头的主视示意图；图3为图2的左视示意图；图4为下连杆主视示意图；图5为图4的俯视示意图；图6为上拉伸夹具装配图图7下拉伸夹具装配图图8为C/C复合材料1100℃高温拉伸力-位移曲线图；图9为C/C复合材料2800℃高温拉伸力-位移曲线图。图中各标号名称如下：1为第一螺钉，2为第一绝缘垫，3为第一连接头，4为第一绝缘套，5为第二绝缘垫，6为第一垫圈，7为第一销钉，8为第一连接块，9为第二螺钉，10为第二垫圈，11为第二连接头，12为第二销钉，13为第二连接块，14为水冷夹头体，15为水冷管，16为圆弧形垫块，17为试样，18为轴连接套，19为第二绝缘套，20为第三螺钉，21为第三绝缘套，22为金属定位盘，23第三垫圈。具体实施方式以下将结合具体附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例：具体实施方式一：如图1-图7所示，本实施方式披露了一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具，包括上水冷夹头、上拉伸接头、下水冷夹头及下连杆；所述的上水冷夹头和下水冷夹头结构及尺寸相同，并均包括水冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具，其特征在于：包括上水冷夹头、上拉伸接头、下水冷夹头及下连杆；所述的上水冷夹头和下水冷夹头结构及尺寸相同，并均包括水冷夹头体（14）、四根水冷管（15）及四个圆弧形垫块（16）；所述的上拉伸接头包括第一螺钉（1）、第一绝缘垫（2）、第一连接头（3）、第一绝缘套（4）、第二绝缘垫（5）、第一垫圈（6）、第一销钉（7）、第一连接块（8）、第二螺钉（9）、第二垫圈（10）、第二连接头（11）、第二销钉（12）及第二连接块（13）；所述的下连杆包括轴连接套（18）、第二绝缘套（19）、第三绝缘套（21）、金属定位盘（22）及第三垫圈（23）；所述的第一连接头（3）与力学试验机的上拉杆通过第一螺钉（1）连接，所述的第一螺钉（1）插入第一连接头（3）上端的中心孔内，第一螺钉（1）与第一连接头（3）的中心孔之间通过第一绝缘套（4）绝缘，第一螺钉（1）的头端与第一连接头（3）之间通过第二绝缘垫（5）绝缘，第一连接头（3）通过第一绝缘垫（2）与所述的上拉杆绝缘；所述的第一连接块（8）设置在第一连接头（3）下端设有的凹槽内，第一连接块（8）通过第一销钉（7）与第一连接头（3）连接，第一连接块（8）可绕第一销钉（7）相对于第一连接头（3）转动；第一连接块（8）的下端与第二连接头（11）的上端通过第二螺钉（9）连接，所述的第二连接块（13）设置在第二连接头（11）下端设有的凹槽内，第二连接块（13）与第二连接头（11）通过第二销钉（12）连接，第二连接块（13）可绕第二销钉（12）相对于第二连接头（11）转动；第二连接块（13）下端设有螺纹柱，所述的水冷夹头体（14）两相对端的一端中部设有内螺纹孔，水冷夹头体（14）两相对端的另一端设有安装孔，上拉伸接头通过第二连接块（13）的螺纹柱与上水冷夹头的水冷夹头体（14）的内螺纹孔连接；水冷夹头体（14）内设有环形密闭腔室，水冷夹头体（14）四周固定有与所述的环形密闭腔室相通的四根水冷管（15）；所述的试样（17）与水冷夹头体（14）的安装孔之间通过四个圆弧形垫块（16）夹持；所述的金属定位盘（22）的上端设置在轴连接套（18）下端设有的凹槽内，金属定位盘（22）与轴连接套（18）可拆卸连接，金属定位盘（22）与轴连接套（18）之间通过第二绝缘套（19）绝缘，金属定位盘（22）的上端中部和下端中部分别设有上连接螺杆和下连接螺杆，金属定位盘（22）的下连接螺杆与力学试验机连接，金属定位盘（22）的上连接螺杆与下水冷夹头的内螺纹孔连接。...

【技术特征摘要】
1.一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具，其特征在于：包括上水冷夹头、上拉伸接头、下水冷夹头及下连杆；所述的上水冷夹头和下水冷夹头结构及尺寸相同，并均包括水冷夹头体（14）、四根水冷管（15）及四个圆弧形垫块（16）；所述的上拉伸接头包括第一螺钉（1）、第一绝缘垫（2）、第一连接头（3）、第一绝缘套（4）、第二绝缘垫（5）、第一垫圈（6）、第一销钉（7）、第一连接块（8）、第二螺钉（9）、第二垫圈（10）、第二连接头（11）、第二销钉（12）及第二连接块（13）；所述的下连杆包括轴连接套（18）、第二绝缘套（19）、第三绝缘套（21）、金属定位盘（22）及第三垫圈（23）；所述的第一连接头（3）与力学试验机的上拉杆通过第一螺钉（1）连接，所述的第一螺钉（1）插入第一连接头（3）上端的中心孔内，第一螺钉（1）与第一连接头（3）的中心孔之间通过第一绝缘套（4）绝缘，第一螺钉（1）的头端与第一连接头（3）之间通过第二绝缘垫（5）绝缘，第一连接头（3）通过第一绝缘垫（2）与所述的上拉杆绝缘；所述的第一连接块（8）设置在第一连接头（3）下端设有的凹槽内，第一连接块（8）通过第一销钉（7）与第一连接头（3）连接，第一连接块（8）可绕第一销钉（7）相对于第一连接头（3）转动；第一连接块（8）的下端与第二连接头（11）的上端通过第二螺钉（9）连接，所述的第二连接块（13）设置在第二连接头（11）下端设有的凹槽内，第二连接块（13）与第二连接头（11）通过第二销钉（12）连接，第二连接块（13）可绕第二销钉（12）相对于第二连接头（11）转动；第二连接块（13）下端设有螺纹柱，所述的水冷夹头体（14）两相对端的一端中部设有内螺纹孔，水冷夹头体（14）两相对端的另一端设有安装孔，上拉伸接头通过第二连接块（13）的螺纹柱与上水冷夹头的水冷夹头体（14）的内螺纹孔连接；水冷夹头体（14）内设有环形密闭腔室，水冷夹头体（14）四周固定有与所述的环形密闭腔室相通的四根水冷管（15）；所述的试样（17）与水冷夹头体（14）的安装孔之...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟松鹤，许承海，韩新星，金华，易法军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23