一種彎曲橫梁應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及研究金屬(包括合金，也可用于其他材料)應(yīng)力腐蝕行為的試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種彎曲橫梁應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的裝置，適用于流體環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕行為研究。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)力腐蝕，是近現(xiàn)代工業(yè)中最常見的環(huán)境失效形式之一，常常會(huì)引起重大的事故。而應(yīng)力腐蝕開裂是由敏感的材料結(jié)構(gòu)、應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)的共同加速作用下的腐蝕行為造成的一個(gè)由局部缺陷萌生到緩慢穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展的過程。其影響因素離不開三個(gè)重要條件，即敏感的材料結(jié)構(gòu)和性能、復(fù)雜應(yīng)力和腐蝕環(huán)境。
[0003]目前公知的關(guān)于應(yīng)力腐蝕敏感性的評價(jià)，系列GB/T15970 “金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)”記載了多種試驗(yàn)方法，如:彎梁試驗(yàn)、U型彎曲試驗(yàn)、單軸加載拉伸試驗(yàn)、C型環(huán)試驗(yàn)、慢拉伸試驗(yàn)等。而這些試驗(yàn)均有各自的缺點(diǎn)。在有的試驗(yàn)中，比如彎梁試驗(yàn)和U形彎曲試驗(yàn)，由高強(qiáng)材料制成的彎梁試樣會(huì)快速破斷，碎塊以高速飛出，極其危險(xiǎn)，安裝和檢測試樣的人員必須采取相應(yīng)保護(hù)措施免受傷害。另外，彎梁試驗(yàn)，其不同次試驗(yàn)的穩(wěn)定性難以保證，而且變形量一般只能在樣品材料的彈性范圍內(nèi)，超出彈性變形，其試驗(yàn)結(jié)果難以控制。U形彎曲試驗(yàn)，雖然比較簡單，但其變形大，試驗(yàn)不穩(wěn)定，試樣成型后極有可能出現(xiàn)裂紋，從而對后來的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)造成誤導(dǎo)，而且U形彎曲試驗(yàn)也不能控制不同次試驗(yàn)間的穩(wěn)定性，這些因素導(dǎo)致其評價(jià)應(yīng)力腐蝕敏感性能力受限。單軸加載拉伸試驗(yàn)，雖然可以定量的研究應(yīng)力腐蝕，但每次試驗(yàn)只能進(jìn)行一個(gè)樣品，試驗(yàn)麻煩而且效率低下。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為減少現(xiàn)有應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的危險(xiǎn)性，減少前期操作的誤導(dǎo)作用，克服不同樣品之間施加應(yīng)變的不穩(wěn)定性問題，對樣品施加固定的應(yīng)變，增加試驗(yàn)簡便性，提高試驗(yàn)效率，提高應(yīng)力腐蝕敏感性評價(jià)能力，本實(shí)用新型提供一種彎曲橫梁應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的裝置，即一種帶縫隙的彎梁試驗(yàn)，可有效評估材料的應(yīng)力腐蝕敏感性，包括樣品成分、微觀組織、應(yīng)力狀態(tài)或腐蝕環(huán)境等因素的變化對應(yīng)力腐蝕敏感性的影響。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種彎曲橫梁應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的裝置，該裝置包括制樣夾具和試驗(yàn)夾具，制樣夾具用于制備應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)所需試樣,試驗(yàn)夾具用于應(yīng)力腐蝕試驗(yàn),其中:
[0007]所述制樣夾具是由至少一個(gè)凹形夾具1、至少一個(gè)凸形夾具I和兩個(gè)加載螺栓組成；所述凹形夾具I的凹面與凸形夾具I的凸面都為弧形面，凹形夾具I和凸形夾具I配合使用時(shí)其弧形面的圓心重合，并在弧形面之間形成弧形空隙，相配合的兩個(gè)弧形面的半徑差值與樣品厚度一致；所述凹形夾具I與凸形夾具I通過所述加載螺栓相配合使用，具體為:所述凹形夾具I與凸形夾具I的兩側(cè)分別設(shè)置螺栓孔，螺栓孔的中心軸重合且大小相同，通過螺栓孔與所述加載螺栓的連接使凹形夾具I與凸形夾具I配合使用。
[0008]所述試驗(yàn)夾具是由至少一個(gè)凹形夾具I1、至少一個(gè)凸形夾具II和兩個(gè)加載螺栓組成；所述凹形夾具II的凹面與凸形夾具II的凸面都為弧形面，凹形夾具II和凸形夾具II配合使用時(shí)其弧形面的圓心重合，并在弧形面之間形成弧形空隙；相配合的兩個(gè)弧形面的半徑差值與樣品厚度一致；所述凹形夾具II的弧形面中間位置設(shè)有凹槽，凹槽距該凹形夾具II弧形面的最小距離為5mm。所述凹形夾具II與凸形夾具II通過所述加載螺栓相配合使用，具體為:所述凹形夾具II與凸形夾具II的兩側(cè)分別設(shè)置螺栓孔，螺栓孔的中心軸重合且大小相同，通過螺栓孔與所述加載螺栓的連接使凹形夾具II與凸形夾具II配合使用。
[0009]所述試驗(yàn)夾具其凸形夾具II的弧形面上能夠同時(shí)并排放置多個(gè)試驗(yàn)樣品。
[0010]所述試驗(yàn)夾具中的凸形夾具II可與制樣夾具中的凸形夾具I相同，也可單獨(dú)設(shè)計(jì)。
[0011]所述樣品厚度是指樣品實(shí)際厚度或者樣品實(shí)際厚度與實(shí)驗(yàn)用輔助材料的總厚度；所述輔助材料是指為防止原電池效應(yīng)而使用的電絕緣材料或者為防止表面破壞而選用的保護(hù)表面材料或者其他用途材料。
[0012]所述試驗(yàn)夾具的材質(zhì)可與實(shí)驗(yàn)樣品材質(zhì)相同；如果試驗(yàn)夾具的材質(zhì)與實(shí)驗(yàn)樣品材質(zhì)不同時(shí)需選取電絕緣措施，或者在實(shí)驗(yàn)中設(shè)有對比試驗(yàn)，以排除夾具對試驗(yàn)結(jié)果的影響。
[0013]所述制樣夾具和試驗(yàn)夾具的弧形面半徑根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)所選取的材料應(yīng)變量確定，具體是通過有限元方法或估算法計(jì)算得出；所述制樣夾具和試驗(yàn)夾具的尺寸(弧形面的長度、夾具整體長寬高、螺栓的尺寸)根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)樣品尺寸確定。
[0014]本實(shí)用新型夾具設(shè)計(jì)并不局限于上述外部特征，也可以多個(gè)樣品同時(shí)在一套夾具上使用。
[0015]利用本實(shí)用新型上述裝置進(jìn)行彎曲橫梁應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的方法，包括如下步驟:
[0016](I)實(shí)驗(yàn)樣品準(zhǔn)備:
[0017]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)材料的實(shí)際情況，選取合適的表面應(yīng)變量，確定樣品尺寸；本發(fā)明試驗(yàn)樣品尺寸為長X寬X高=(30-40)mmX (8_12)mmX2mm，優(yōu)先選擇的應(yīng)變量為1%、2%或 3%。
[0018]所述的樣品準(zhǔn)備是指將條狀樣品制取成彎曲狀樣品，具體為:將條狀樣品置于制樣夾具的凹形夾具I和凸形夾具I之間的弧形空隙中，然后將加載螺栓安裝到凹形夾具I和凸形夾具I兩側(cè)的螺栓孔上，兩側(cè)同步擰緊加載螺栓，這樣施加的力可以從制樣夾具上傳遞到樣品上，使條狀樣品按照制樣夾具上的弧形空隙的形狀產(chǎn)生均勻變形，保持30s-5min后，卸載加載螺栓取出樣品。
[0019](2)應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn):
[0020]將彎曲狀樣品放到試驗(yàn)夾具上的弧形空隙中，同步擰緊試驗(yàn)夾具上的加載螺栓，在加載螺栓壓實(shí)后，整體放入腐蝕環(huán)境中，進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，卸載加載螺栓，取出樣品。
[0021](3)應(yīng)力腐蝕性能評價(jià):
[0022]通過對樣品上的腐蝕位置進(jìn)行表面形貌觀察和橫截面觀察，得出樣品的應(yīng)力腐蝕開裂萌生及擴(kuò)展情況，從而判斷出樣品的應(yīng)力腐蝕性能。
[0023]本實(shí)用新型原理如下:
[0024]1、本實(shí)用新型提供實(shí)現(xiàn)應(yīng)力加載的方法如下:首先根據(jù)材料的實(shí)際情況，選取合適的表面應(yīng)變量，計(jì)算試驗(yàn)時(shí)所需要的圓弧半徑。然后通過加載螺栓施加力使樣品表面產(chǎn)生均勻變形，施加力時(shí)應(yīng)注意保持左右兩邊的螺栓同步進(jìn)行，保持一段時(shí)間后，卸載加載螺栓。然后將樣品放到應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)夾具上，壓實(shí)加載螺栓后，可以保持整個(gè)試驗(yàn)過程中樣品表面一直處于拉應(yīng)力狀態(tài)。
[0025]2、本實(shí)用新型提供實(shí)現(xiàn)腐蝕環(huán)境的方法如下:在試驗(yàn)夾具的凹形夾具上設(shè)有凹槽，這樣整體放入腐蝕環(huán)境中時(shí)，腐蝕介質(zhì)可以進(jìn)入凹槽中，可以與樣品表面充分作用。
[0026]3、提供的應(yīng)力腐蝕敏感性評判如下:通過對樣品表面形貌觀察和橫截面分析等，得出樣品的應(yīng)力腐蝕開裂萌生及擴(kuò)展情況，從而判斷出樣品的應(yīng)力腐蝕性能。
[0027]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0028]1、本發(fā)明所用的樣品至始至終被夾具包圍，不會(huì)因材料發(fā)生崩裂而造成事故，減少目前已有應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的危險(xiǎn)性。
[0029]2、本發(fā)明可以在實(shí)驗(yàn)前通過設(shè)定適當(dāng)?shù)淖冃瘟?，防止樣品制備過程中，因變形而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)，可有效減少前期操作的誤導(dǎo)作用。
[0030]3、本發(fā)明所提供的試驗(yàn)方法和裝置，可以在同一個(gè)夾具上進(jìn)行多個(gè)樣品的試驗(yàn)，提聞了試驗(yàn)效率。
[0031]4、本發(fā)明所提供的試驗(yàn)方法和裝置，通過提前設(shè)定好應(yīng)變值，可以保證每次每個(gè)樣品在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持相同的應(yīng)變，這種方法可以非常有效地增加試驗(yàn)穩(wěn)定性和簡便性，提高試驗(yàn)效率，提高應(yīng)力腐蝕敏感性評價(jià)能力。
[0032]5、本發(fā)明所提供的帶縫隙的彎曲橫梁試驗(yàn)以用于應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，