一种用于薄壁管高温拉伸试验的试样及夹具。所述试样标距段的宽度与位于试样两端的承力孔的直径相同。凸台与标距段之间通过过渡圆弧过渡，所述的过渡圆弧的半径为改进前的同规格试样的标距段宽度与承力孔直径的差值的1/2。所述夹具的两个滑块分别与卡槽的内壁贴合；凸模和凹模均位于两个滑块之间，分别嵌入滑块上的内凹槽中。凸模的凸面与凹模的凹面配合，并通过挡块将两个滑块固定在在固定架上。通过销轴将试样、凸凹模具和两滑块定位连接。本发明专利技术提出的试样与夹具相互配合，能够实现薄壁管高温拉伸弧形试样在高温拉伸试验中定位准确、标距段变形均匀稳定和承力孔不发生失稳起皱，从而使测得的试验数据准确表征试样材料的性能参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料热成形领域，具体是一种用于薄壁管高温拉伸试验的试样及夹具。
技术介绍
薄壁管是指管材的直径与壁厚的比值大于20，薄壁管由于其壁厚薄其数控冷弯成形弯曲力矩大，易出现起皱、管外侧过度减薄、破裂等加工缺陷，尤其是在小弯曲半径下更难成形合格产品。热弯条件下管材变形抗力减小、塑性流动性增加，可有效解决上述难题。 为了制定合理的数控热弯工艺参数以及实现准确的数值建模分析，需要在高温下对薄壁管弧形试样进行拉伸试验以获得相应温度下管材的材料性能参数。目前无论厚壁管材或薄壁管材，其高温拉伸试验所用的试样仍旧是采用传统的热拉伸弧形试样，传统的热拉伸弧形试样是按照中华人民共和国国家标准《金属材料高温拉伸试验》GB/T. 4338-1995设计的热拉伸弧形试样，标距段宽度大于承力孔直径，同时标距段过渡到凸台采用的是过渡直角， 传统的热拉伸弧形试样主要针对厚壁管材，对于薄壁管材，由于管材壁厚薄易在标距段过渡到凸台的直角过度区域和承力孔附近出现应力集中而导致标距段异常断裂、承力孔失稳起皱，其试验结果不能准确表征试样材料的高温力学性能；标准的用于高温拉伸试验的夹具过于简单且不能够定位准确和夹持不紧。薄壁管材是指管材直径与壁厚的比值大于20， 若将传统热拉伸弧形试样应用与薄壁管材，由于标距段宽度大于承力孔的直径，导致高拉伸试验过程中承力孔外边缘处容易产生应力集中而失稳起皱；传统的热拉伸试样标距段过渡到凸台采用过渡直角，高温拉伸过程中，薄壁的试样此处的过渡直角更易产生应力集中发生异常断裂。对于传统的高温拉伸试验夹具，由于其不具有夹持作用，夹持力不够易出现打滑，并且传统的高温拉伸试验夹具定位不准确是其固有缺陷，而专利《一种测试薄壁管材高温拉伸性能的夹具》(专利公告号CN 201222026Y)主要针对小直径薄壁管全管段试样的高温拉伸试验，而不适合于夹持大直径薄壁管高温拉伸弧形试样；专利《一种拉伸试验夹具》(专利公告号CN 201069347U)由于专利技术的夹具直接与拉伸试验机夹持装置进行装配，无法安装加热炉，故难以用于高温拉伸试验；专利《一种万能试验机管材拉伸试验夹具》 (专利公告号CN 201222026Y)主要是针对冷拉伸试验的夹具，不能用于高温拉伸试验。因此，基于以上问题，需要对高温拉伸试样进行有效改进，对高温拉伸夹具进行合理设计，以使薄壁管弧形试样在高温拉伸中无应力集中、变形均勻且过程稳定。
技术实现思路
为了克服现有技术中热拉伸弧形试样存在的在高温拉伸过程中易产生标距段过渡到凸台的过渡直角应力集中而发生异常断裂、承力孔受力过大而使承力孔外边缘失稳起皱和标距段变形不均勻不稳定的缺陷；同时为了克服由于夹持试样不紧固、夹持定位不准确造成的试验数据不准确。基于以上问题本专利技术提出了一种用于薄壁管高温拉伸试验的试样及夹具。本专利技术的中部为标距段，在试样中部标距段的两端分别有两个凸台；并且各端的两个凸台分别位于试样宽度的两侧边上，试样的两端分别有承力孔；所述承力孔的中心位于试样长度方向的中心线上。其特征在于，所述的标距段的宽度与位于试样两端的承力孔的直径相同。凸台与标距段之间通过过渡圆弧过渡，所述的过渡圆弧的半径为改进前的同规格试样的标距段宽度与承力孔直径的差值的1/2。所述薄壁管高温拉伸试验的试样的夹具包括固定架、两个滑块、凸模、凹模和四个挡块；两个滑块位于固定架的卡槽内，并分别与所述卡槽的内壁贴合；凸模和凹模均位于两个滑块之间，分别嵌入滑块上的内凹槽中。凸模的凸面与凹模的凹面配合，并通过四个挡块将两个滑块固定在固定架上。通过销轴将试样、凸凹模具和两滑块定位连接。所述固定架一端与拉伸试验机固连；固定架的另一端中心有用于安装滑块和模具的卡槽。卡槽两侧内壁表面与固定架的轴线之间的夹角均为9°。所述滑块斜面的斜角为9° ；在滑块的中心，有销轴的安装孔。凹模的凹面的曲率与试样外圆表面的曲率相同。凸模的凸面的曲率与试样内圆表面的曲率相同。在凹模和凸模的中心有销轴的安装孔。并且该销轴安装孔的位置与滑块上的销轴安装孔的位置对应。传统的热拉伸试样标距段宽度大于承力孔的直径，高温拉伸过程中不易变形且承力孔由于受力过大而发生失稳起皱，同时标距段与凸台之间的采用的过渡直角易于产生应力集中而发生异常断裂。改进后的薄壁管高温拉伸弧形试样的标距段的宽度减小到与承力孔直径相同，在高温拉伸过程中试样的标距段变形所用的力减小，使得标距段更容易变形， 同时减小了承力孔的受力而使承力孔失稳起皱的趋势减小；改进后的薄壁管高温拉伸弧形试样的标距段过渡到凸台的过渡形式采用过渡圆弧，对薄壁管高温拉伸弧形试样进行高温拉伸时，所述的过渡圆弧不会产生过大的应力集中，避免因应力集中而使试样在高温拉伸过程中异常断裂。本专利技术提出的具有互锁结构的用于高温拉伸试验的夹具利用互锁原理， 当两滑块在固定架的卡槽内沿着轴线方向向卡槽口运动的同时，两滑块的斜壁与V形状的卡槽内壁相互配合而使两滑块不断夹紧，由于两滑块内凹槽嵌入有模具，模具上装有试样， 夹紧的两滑块最终作用的效果是使模具夹紧试样避免松动。改进后的薄壁管高温拉伸弧形试样与本专利技术设计的具有互锁结构的夹具相互配合，最终实现薄壁管高温拉伸弧形试样在高温拉伸试验中定位准确、标距段变形均勻稳定和承力孔不发生失稳起皱，从而使测得的试验数据准确表征试样材料的性能参数。附图说明图1热拉伸弧形试样主视图；图2薄壁管高温拉伸弧形试样主视图；图3薄壁管高温拉伸弧形试样三维图；图4夹具三维爆炸5夹具的结构示意图；图6固定架的结构示意图；图7滑块和模具三维图。其中1.凸台2.标距段3.过渡圆弧 4.承力孔5.固定架6.V形槽 7.V形槽内壁 8.滑块9.滑块内凹槽 10.凸模11.凸模表面12.凹模表面 13.凹模14.滑块外侧表面15.轴销 16.挡块具体实施例方式本实施例是一种用于薄壁管高温拉伸试验的试样。当管材规格达到D/ t > 20，即管材直径/壁厚大于20，这样规格的管材是薄壁管。本实施例采用规格为 Φ76. 2X1. 0668mm(直径X壁厚)薄壁不锈钢管制成，其中D/t = 71. 43大于20，属于薄壁管。所述的试样包括薄壁管高温拉伸弧形试样的标距段2、过渡圆弧3、凸台1和承力孔 4。如图1和图2所示。本实施例是对现有技术中同规格的热拉伸弧形试样改进而得到薄壁管高温拉伸弧形试样。本实施例为中部窄、两端宽的板条状。所述的试样的中部为标距段2，该标距段2 的宽度与位于试样两端的承力孔4的直径相同，本实施例中，承力孔4的直径为10mm，标距段2的宽度亦为10mm。所述承力孔4的中心位于试样长度方向的中心线上。在试样中部标距段2的两端分别有两个凸台1 ；并且各端的两个凸台1分别位于试样宽度的两侧边上。 凸台1与标距段2之间通过过渡圆弧3过渡，所述的过渡圆弧3的半径为改进前的同规格试样的标距段宽度与承力孔4直径的差值的1/2，本实施例中，改进前的同规格试样的标距段宽度与承力孔4直径的差值为6mm，故过渡圆弧3的半径为3mm。本实施例还提出了一种用于上述薄壁管高温拉伸试验的试样的夹具。如图3所示，所述的薄壁管高温拉伸试验的试样夹具包括固定架5、两个滑块8、凸模10、凹模13和挡块16。两个滑块8位于固定架5的卡槽内，并分别与所述卡槽的内壁本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于薄壁管高温拉伸试验的试样，试样的中部为标距段（２），在试样中部标距段（２）的两端分别有两个凸台（１）；并且各端的两个凸台（１）分别位于试样宽度的两侧边上，试样的两端分别有承力孔（４）；所述承力孔（４）的圆心位于试样长度方向的中心线上；其特征在于，所述的标距段（２）的宽度与位于试样两端的承力孔（４）的直径相同；凸台（１）与标距段（２）之间通过过渡圆弧（３）过渡，所述的过渡圆弧（３）的半径为改进前的同规格试样的标距段宽度与承力孔（４）直径的差值的１／２。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李恒，杨合，王泽康，张志勇，田玉丽，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87
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