專利名稱：一種矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的環(huán)境箱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種專門適用矩形截面試樣的慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的環(huán)境箱體，用于矩形截面試樣的慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。涉及材料的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)技術(shù)，特別適用于矩形截面試樣在常溫或有特定溫度要求的腐蝕介質(zhì)存在條件下的慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
應(yīng)力腐蝕開裂在機(jī)械設(shè)備失效中占有較大比例。正確評(píng)定材料的抗應(yīng)力腐蝕性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。從上個(gè)世紀(jì)開展應(yīng)力腐蝕開裂研究以來，出現(xiàn)了形式繁多的試樣形式和相應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)，以及標(biāo)準(zhǔn)的各類試驗(yàn)方法。通常，不同的試樣針對(duì)不同的試驗(yàn)?zāi)康?，包括測(cè)試應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性、應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率(da/dt)、應(yīng)力腐蝕開裂的臨界應(yīng)力σ。、或應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力強(qiáng)度因子起始值Kiscc(也是臨界值)?，F(xiàn)有的應(yīng)力腐蝕開裂的試驗(yàn)方法大體有以下幾類(1)恒位移下的應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)；(2) WOL試樣；(3)恒載荷下的應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)；(4)恒應(yīng)變速率慢拉伸試驗(yàn)法。其中，恒應(yīng)變速率慢拉伸試驗(yàn)法用特制的圓棒形拉伸試樣或板形試樣，兩端夾持在特制的拉伸試驗(yàn)機(jī)上，試樣外套上腐蝕介質(zhì)的環(huán)境箱，加載時(shí)保持恒定而緩慢的應(yīng)變速率。如果被試材料對(duì)此介質(zhì)有應(yīng)力腐蝕傾向，則會(huì)在持續(xù)不斷的塑性應(yīng)變變形過程中萌生應(yīng)力腐蝕裂紋，并不斷擴(kuò)展，最好促使試樣發(fā)生斷裂。這種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)主要是人為施加給試樣連續(xù)的緩慢的塑性應(yīng)變，并保持這個(gè)應(yīng)變速率為恒定的。如果發(fā)生了應(yīng)力腐蝕開裂， 最終試樣的斷口為宏觀的脆性斷口，如果沒有發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，則最終是在塑性應(yīng)變相當(dāng)大之后形成有明顯頸縮的塑性斷口。這種試驗(yàn)亦被簡(jiǎn)稱為“慢拉伸”試驗(yàn)，并被認(rèn)為是一種可靠的應(yīng)力腐蝕開裂快速試驗(yàn)法，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，對(duì)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)具有較高的靈敏度，特別適合于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料的快速篩選?，F(xiàn)有的慢拉伸應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)，其式樣都采用兩面車螺紋的圓柱試樣，以便于與環(huán)境箱體進(jìn)行螺紋密封，其夾頭形狀如圖1所示，圓柱試樣一頭嵌入內(nèi)螺紋，圓柱試樣外部車有外螺紋。但是由于圓柱試樣不便于對(duì)其表面進(jìn)行處理，故往往會(huì)限制研究的內(nèi)容和深度，本發(fā)明就是為了設(shè)計(jì)一種能夠用于片狀試樣的慢拉伸應(yīng)力腐蝕環(huán)境箱裝置，以達(dá)到既能便于在試樣表面進(jìn)行各類處理又能使其與環(huán)境箱進(jìn)行良好密封的雙重目的。慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)由于其快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于材料抗應(yīng)力腐蝕開裂能力的檢測(cè)。應(yīng)力腐蝕顧名思義必須同時(shí)存在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境，二者缺一不可。而在萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)面臨的關(guān)鍵問題就是環(huán)境箱體的設(shè)計(jì)及其與試樣、拉伸試驗(yàn)機(jī)的連接和密封。本發(fā)明針對(duì)矩形截面試樣與環(huán)境箱難于連接密封的難題提出了一種全新的設(shè)計(jì)方式。
發(fā)明內(nèi)容[0007]為克服矩形截面試樣在應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)過程中難于與環(huán)境箱密封連接的難題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種矩形截面試樣應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的一種矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，包括筒體、底座、封蓋，筒體同底座固接，筒體同封蓋可移動(dòng)連接，還包括上密封連接頭，該上密封連接頭同封蓋間隙配合，可以無摩擦運(yùn)動(dòng)，上密封連接頭入筒體內(nèi)部分設(shè)有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應(yīng)以與之固接；下密封連接頭包括一上部，該下密封連接頭上部同底座連接，下密封連接頭上部入筒體，內(nèi)部設(shè)有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應(yīng)以與之固接。進(jìn)一步，所述矩形試樣上密封連接頭安裝槽和下密封連接頭安裝槽截面大于試樣截面，邊界距離為1.5 3mm。進(jìn)一步，所述下密封連接頭還包括一下部設(shè)于底座之下，所述下密封連接頭上部與下部通過螺紋與底座固接。進(jìn)一步，所述上密封連接頭和下密封連接頭上部上設(shè)有螺孔，試樣通過螺栓孔分別與上密封連接頭和下密封連接頭固結(jié)。進(jìn)一步，所述筒體外部套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器。進(jìn)一步，所述封蓋開有冷凝孔或測(cè)溫孔。進(jìn)一步，冷凝孔內(nèi)設(shè)有用以冷凝回流以保證筒體內(nèi)溶液濃度維持恒定的、包纏聚四氟乙烯膠帶的冷凝管。進(jìn)一步，所述測(cè)溫孔內(nèi)設(shè)有木塞或纏綁密封帶的溫度計(jì)。進(jìn)一步，所述筒體、底座和封蓋的材質(zhì)為2205雙相不銹鋼。該慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，它是由筒體、底座、封蓋和上下密封連接頭共五部分組成，并可根據(jù)需要在筒體外部纏繞連有控溫裝置的陶瓷加熱器。其特征在于筒體、底座和封蓋采用具有良好熱傳導(dǎo)性和耐蝕性的2205雙相不銹鋼加工制作。筒體與底座采用焊接連接，封蓋與筒體間采用螺栓連接。底座和封蓋上分別開有通入密封連接頭的螺紋孔和通孔。封蓋上還開有接入溫度計(jì)和冷凝管的孔位。上下密封連接頭也采用2205雙相不銹鋼制作。其中上連接頭開有矩形試樣安裝槽，安裝槽與試樣形狀一致，但尺寸比試樣外擴(kuò)1. 5 3mm，這是為了今后在試樣頭部涂抹密封硅膠或纏綁密封帶所預(yù)留的空間。安裝時(shí)，通過試樣頭部的通孔和夾頭上的螺紋孔采用螺栓將試樣與夾頭連接牢靠，下連接夾頭分為上下兩部分，其中上部分與上夾頭結(jié)構(gòu)基本相似，只不過由于下密封連接頭同時(shí)負(fù)有密封筒體的責(zé)任，故而與筒體連接處采用了密封性較好的螺紋連接。下連接頭下部分為連接筒體和拉伸試驗(yàn)機(jī)的轉(zhuǎn)換體，需要承受較大作用力故也采用了螺紋連接。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明通過設(shè)置內(nèi)設(shè)截面同試樣相適應(yīng)安裝槽的上、下密封連接頭，實(shí)現(xiàn)了板形試樣的穩(wěn)定夾持和筒體密封的問題，該裝置易于制造加工，存放、安裝方便，使用簡(jiǎn)單，操作可控性好。本發(fā)明上下連接頭上所開的矩形試樣安裝槽的截面形狀與試樣截面形狀相適應(yīng)， 但尺寸比試樣截面外擴(kuò)1. 5 3mm，為了今后在試樣頭部涂抹密封硅膠或纏綁密封帶所預(yù)留的空間。[0023]本發(fā)明通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與筒體采用了密封性較好的螺紋連接實(shí)現(xiàn)下密封連接頭對(duì)筒體的密封和筒體自重的負(fù)重。本發(fā)明通過筒體外套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器以實(shí)現(xiàn)腐蝕液溫度調(diào)節(jié)。本發(fā)明中塞入冷凝孔的冷凝管外包纏聚四氟乙烯膠帶，以進(jìn)行冷凝回流保證筒體內(nèi)溶液濃度維持恒定。本發(fā)明塞入測(cè)溫孔的溫度計(jì)需嵌入木塞或外纏綁密封帶，以堵塞測(cè)溫孔，以防止溶液在測(cè)溫孔大量揮發(fā)。

圖1是現(xiàn)有的圓柱形試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)環(huán)境箱的夾頭形狀示意圖；圖2是慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱剖面示意圖；圖3是選定的比例拉伸試樣示意圖；圖4是底座示意圖，其中，圖4-1為底座的俯視圖，圖4-2為A-A剖視圖；圖5是封蓋示意圖，其中，圖5-1為封蓋俯視圖，圖5-2為B-B剖視圖；圖6是筒體示意圖，其中，圖6-1為筒體俯視圖，圖6-2為C-C剖視圖；圖7是上密封連接頭示意圖，其中，圖7-1為上密封連接頭主視圖，圖7-2為上密封連接頭俯視圖，圖7-3為D-D剖視圖；圖8是下密封連接頭上部示意圖，其中，圖8-1為下密封連接頭上部主視圖，圖8-2 為下密封連接頭上部俯視圖，圖8-3為下密封連接頭上部E-E剖視圖；圖9是下密封連接頭下部示意圖，其中，圖9-1為下密封連接頭下部主視圖，圖9-2 為下密封連接頭下部俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的環(huán)境箱裝置可以安裝到現(xiàn)有的萬能試驗(yàn)機(jī)(即拉伸試驗(yàn)機(jī))上實(shí)現(xiàn)加載。具體實(shí)施，參加附圖2 9所示，包括筒體1、底座2、封蓋3、上密封連接頭7和下密封連接頭。筒體1同底座2通過焊接工藝連接，筒體1同封蓋3可移動(dòng)連接。筒體1外部套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器。封蓋3可開有冷凝孔10或測(cè)溫孔11 冷凝孔10內(nèi)設(shè)有用以冷凝回流以保證筒體內(nèi)溶液濃度維持恒定的、包纏聚四氟乙烯膠帶的冷凝管；測(cè)溫孔(11)內(nèi)設(shè)有木塞或纏綁密封帶的溫度計(jì)。上密封連接頭7同封蓋3間隙配合，可以無摩擦運(yùn)動(dòng)，上密封連接頭入筒體1內(nèi)部分設(shè)有一安裝槽71，安裝槽71截面同矩形試樣8頭部形狀相適應(yīng)以與之通過定位孔進(jìn)行螺栓連接；下密封連接頭由上部5和下部6組成，該下密封連接頭上部5同底座2連接，下密封連接頭上部5入筒體1，內(nèi)部設(shè)有一安裝槽51，安裝槽51截面同矩形試樣8頭部形狀相適應(yīng)通過通過定位孔進(jìn)行螺栓連接。下密封連接頭下部6設(shè)于底座2之下，下密封連接頭上部5與下部6通過螺紋與底座2固接，通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與筒體采用了密封性較好的螺紋連接實(shí)現(xiàn)下密封連接頭對(duì)筒體的密封和筒體自重的負(fù)重。[0040]矩形試樣上密封連接頭安裝槽71和下密封連接頭安裝槽51略截面大于試樣8截面，邊界距離為1. 5 3mm，以為試樣頭部涂抹密封硅膠或纏綁密封帶預(yù)留空間。使用時(shí)，先將試樣8的下部與下密封連接頭上部5通過螺栓孔9連接固定好，然后將下密封連接頭上部5與下部6通過螺紋與底座擰緊固定。這時(shí)可將環(huán)境箱體放在萬能試驗(yàn)機(jī)上并通過下夾頭下部6夾緊固定。固定好筒體后，將試樣8與上密封連接頭7通過螺栓孔9連接固定。注入腐蝕環(huán)境液，液位高度應(yīng)保證在加載過程中試樣平行段始終浸在溶液中。若腐蝕液有溫度要求，可在筒體1外部套上連有控溫裝置的陶瓷加熱器來進(jìn)行加熱與控溫。上述步驟完成后將封蓋3與筒體1通過螺栓4進(jìn)行密封。其中上密封連接頭7與封蓋3之間為間隙配合，間隙極小只要能保證二者可以作無摩擦滑動(dòng)即可。封蓋3上可根據(jù)需要開有測(cè)溫孔11，將溫度計(jì)嵌入木塞后者纏綁密封帶后再塞入孔11進(jìn)行測(cè)溫防止溶液在測(cè)溫孔大量揮發(fā)。冷凝管包纏聚四氟乙烯膠帶后塞入冷凝孔10進(jìn)行冷凝回流以保證筒體內(nèi)溶液濃度維持恒定。尺寸比試樣截面外擴(kuò)1. 5 3mm。加載過程通過萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)夾持上密封連接頭7向上拉伸實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)拉伸速率應(yīng)符合GB-T15970. 7-2000中對(duì)于慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)的規(guī)定，范圍為10—1 ΙΟ、—1，通常優(yōu)先試用ΙΟ、—1。本發(fā)明裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是1、設(shè)計(jì)了一種合理的機(jī)構(gòu)，在使用矩形截面試樣做慢拉伸試驗(yàn)的同時(shí)保證了良好的試驗(yàn)穩(wěn)定性和筒體密封性能。2、易于制造加工，存放、安裝方便，使用簡(jiǎn)單，操作可控性好。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的環(huán)境箱裝置，包括筒體(1)、底座O)、封蓋(3)，筒體(1)同底座O)固接，筒體(1)同封蓋C3)可移動(dòng)連接，其特征在于，還包括上密封連接頭(7)，該上密封連接頭(7)同封蓋C3)間隙配合，可以無摩擦運(yùn)動(dòng)，上密封連接頭入筒體(1)內(nèi)部分設(shè)有一安裝槽(71)，安裝槽(71)截面同矩形試樣(8)頭部形狀相適應(yīng)以與之固接；下密封連接頭包括一上部(5)，該下密封連接頭上部(5)同底座( 連接，下密封連接頭上部( 入筒體(1)，內(nèi)部設(shè)有一安裝槽(51)，安裝槽(51)截面同矩形試樣(8)頭部形狀相適應(yīng)以與之固接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述矩形試樣上密封連接頭安裝槽(71)和下密封連接頭安裝槽(51)截面大于試樣(8) 截面，邊界距離為1.5 3mm。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述下密封連接頭還包括一下部(6)設(shè)于底座( 之下，所述下密封連接頭上部(5)與下部(6)通過螺紋與底座O)固接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述上密封連接頭(7)和下密封連接頭上部( 上設(shè)有螺孔(9)，試樣(8)通過螺栓孔 (9)分別與上密封連接頭(7)和下密封連接頭(5)固接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一所述矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述筒體(1)外部套連用以加熱與控溫的陶瓷加熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一所述矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述封蓋⑶開有冷凝孔(10)或測(cè)溫孔(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，冷凝孔(10)內(nèi)設(shè)有用以冷凝回流以保證筒體內(nèi)溶液濃度維持恒定的、包纏聚四氟乙烯膠帶的冷凝管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述測(cè)溫孔(11)內(nèi)設(shè)有木塞或纏綁密封帶的溫度計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一所述矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)環(huán)境箱裝置，其特征在于，所述筒體、底座和封蓋的材質(zhì)為2205雙相不銹鋼。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種矩形截面試樣慢拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的環(huán)境箱裝置，該裝置包括筒體、底座、封蓋，筒體同底座固接，筒體同封蓋可移動(dòng)連接，還包括上密封連接頭，該上密封連接頭同封蓋間隙配合，可以無摩擦運(yùn)動(dòng)，上密封連接頭入筒體內(nèi)部分設(shè)有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應(yīng)以與之固接；下密封連接頭包括一上部，該下密封連接頭上部同底座連接，下密封連接頭上部入筒體，內(nèi)部設(shè)有一安裝槽，安裝槽截面同矩形試樣頭部形狀相適應(yīng)以與之固接。本實(shí)用新型通過設(shè)置內(nèi)設(shè)截面同試樣相適應(yīng)安裝槽的上、下密封連接頭，實(shí)現(xiàn)了板形試樣的穩(wěn)定夾持和筒體密封的問題，該裝置易于制造加工，存放、安裝方便，使用簡(jiǎn)單，操作可控性好。
文檔編號(hào)G01N3/02GK201993271SQ20112009307
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者關(guān)凱書, 白濤 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)