一种裂纹监测设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种裂纹监测设备，仅包括导线固定夹具，恒流源装置；测量装置；处理器。其中，导线固定夹具固定夹在待测金属试样上。恒流源装置和测量装置分别通过导线穿设在导线固定夹具。处理器和测量装置连接。通过这四个部件的连接，便能够监测金属材料裂纹，结构简单，安装方便。
【专利说明】一种裂纹监测设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属材料力学性能测试领域，尤其涉及一种裂纹监测设备。
【背景技术】
[0002]金属薄板反复弯曲试验是检验薄板在反复弯曲中承受塑性变形能力并显示其缺陷的重要试验手段。目前，关于金属薄板反复弯曲试验的研究主要集中在试验结果反复弯曲次数的影响因素，譬如:拉紧力、圆柱支座半径、弯曲速度、试样加工等。但关于试验结果的判定准则的研究十分稀少，弯曲次数的判定准则在不同的标准里有不同的规定。在金属薄板反复弯曲试验国家标准中规定:“试验连续进行，直至达到相关产品标准规定的弯曲次数，或出现肉眼可见的裂纹为止。如相关产品标准有规定，试验直至试样完全断裂。”在金属薄板反复弯曲试验航空工业标准中又规定:“试验必须连续进行，不得中止，直到规定的弯曲次数或试样折断为止，或弯曲到试样产生肉眼可见的起皮、起层、裂纹、裂口时为止。”在不同金属薄板产品的相关产品标准中还有一些不一样的规定。
[0003]一般情况下反复弯曲试验是在机动式弯折试验机上进行，金属薄板试样在试验过程中绕圆柱支座作两侧90°的反复弯曲，如附图1所示。试样01出现肉眼可见起皮、起层、裂纹、裂口等现象往往位于两个圆柱支座02的轴心连线上，几乎是人眼观察的死角。试样01在高速摆动过程中想要观察到其表面裂纹萌生、扩展直至断裂的过程十分困难，除非在弯曲过程中，根据经验估计其表面出现起皮、起层、裂纹、裂口等现象的弯曲次数，然后人为停机，将试样01取下来观察表面是否出现上述现象，如未出现将试样01夹上继续弯曲，接着计数。这样需要多次停机观察，试验效率很低，且存在人为估计误差。除此之外，试验环境的光线、试样表面的光洁度等都对肉眼观察也有影响。
[0004]电位法是现有金属材料裂纹监测方法中较为常用的一种，原理是利用导体截面尺寸变化会引起电流场变化的现象，在被测试样中通过恒定电流，测量并记录试样中电位变化结果监测裂纹的产生和扩展。电位法与其它裂纹监测方法相比，具有无需照明条件、受空间限制小、便于实现自动测量等优点。
[0005]而在现有技术中，使用电位法为原理的监测设备结构较为复杂，不易安装。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供了一种裂纹监测设备，以解决现有技术中使用电位法为原理的监测设备结构较为复杂，不易安装的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种裂纹监测设备，包括:导线固定夹具；恒流源装置；测量装置；处理器；其中，所述导线固定夹具固定夹在待测金属试样上；所述恒流源装置通过导线穿设在所述导线固定夹具上，通过所述导线固定夹具和所述待测金属试样连接；所述测量装置通过导线穿设在所述导线固定夹具上，通过所述导线固定夹具和所述待测金属试样连接；所述处理器和所述测量装置连接。
[0008]优选的，所述导线固定夹具包括:第一绝缘夹板、第二绝缘夹板、锁紧螺母、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、第四接线柱、压盖和垫片；其中，所述第一绝缘夹板、所述第二绝缘夹板嵌套在所述待测金属试样上；所述锁紧螺母分别设置在所述第一绝缘夹板、所述第二绝缘夹板上；所述第一接线柱、所述第二接线柱穿过所述所述第一绝缘夹板，和所述待测金属试样的表面接触；所述第三接线柱、所述第四接线柱穿过所述第二绝缘夹板，和所述待测金属试样的表面接触；所述压盖通过所述垫片分别连接在所述第一接线柱、所述第二接线柱、所述第三接线柱、所述第四接线柱上。
[0009]优选的，所述压盖通过所述垫片，将所述恒流源装置两端的导线分别连接在所述第一接线柱和所述第四接线柱上，且所述压盖通过所述垫片，将所述测量装置两端的导线分别连接在所述第二接线柱和所述第三接线柱上。
[0010]优选的，所述第一绝缘夹板包括第一绝缘板夹和第二绝缘板夹，所述待测金属试样位于所述第一绝缘板夹和所述第二绝缘板夹之间；所述第一绝缘板夹的横截面为长方形，所述第一绝缘板夹两端设有螺孔；所述第二绝缘板夹的横截面为长方形，所述第二绝缘板夹两端设有通孔；所述第二绝缘板夹与待测金属试样的接触面有长方形凹槽，所述凹槽的槽底两端设置有螺纹通孔；所述锁紧螺母穿过所述第二绝缘板夹两端的通孔，并和所述第一绝缘板夹两端的螺孔对应配合；所述第一接线柱和所述第二接线柱分别穿过所述凹槽的槽底两端的螺纹通孔，且和所述待测金属试样的表面接触。
[0011]优选的，所述第一接线柱的一端为锥体，所述第一接线柱的另一端为圆柱，所述圆柱中心设有螺纹孔；所述第一接线柱和所述第二接线柱的结构相同；其中，所述第一接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底一端的螺纹通孔，所述第一接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触；其中，所述第二接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底另一端的螺纹通孔，所述第二接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触。
[0012]优选的，所述压盖通过螺纹分别与所述第一接线柱的螺纹孔、所述第二接线柱的螺纹孔连接，并和所述垫片一起固定导线。
[0013]优选的，所述第二绝缘夹板包括第三绝缘板夹和第四绝缘板夹，所述待测金属试样位于所述第三绝缘板夹和所述第四绝缘板夹之间；所述第三绝缘板夹的横截面为长方形，所述第三绝缘板夹两端设有螺孔；所述第四绝缘板夹的横截面为长方形，所述第四绝缘板夹两端设有通孔；所述第四绝缘板夹与待测金属试样的接触面有长方形凹槽，所述凹槽的槽底两端设置有螺纹通孔；所述锁紧螺母穿过所述第四绝缘板夹两端的通孔，并和所述第三绝缘板夹两端的螺孔对应配合；所述第三接线柱和所述第四接线柱分别穿过所述凹槽的槽底两端的螺纹通孔，且和所述待测金属试样的表面接触。
[0014]优选的，所述第三接线柱的一端为锥体，所述第三接线柱的另一端为圆柱，所述圆柱中心设有螺纹孔；所述第三接线柱和所述第四接线柱的结构相同；其中，所述第三接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底一端的螺纹通孔，所述第三接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触；其中，所述第四接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底另一端的螺纹通孔，所述第四接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触。
[0015]优选的，所述压盖通过螺纹分别与所述第三接线柱的螺纹孔、所述第四接线柱的螺纹孔连接，并和所述垫片一起固定导线。
[0016]通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优占-
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[0017]本实用新型提供了一种裂纹监测设备，仅包括导线固定夹具；恒流源装置；测量装置；处理器。其中，导线固定夹具固定夹在待测金属试样上。恒流源装置和测量装置分别通过导线穿设在导线固定夹具。处理器和测量装置连接。通过这四个部件的连接，便能够监测金属材料裂纹，结构简单，安装方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有技术中的提供的机动式弯折试验机上进行反复弯曲试验的示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例提供的裂纹监测设备的结构图；
[0020]图3为本实用新型实施例提供的导线固定夹具的整体结构图；
[0021]图4为本实用新型实施例提供的从图3中的B-B进行截面的导线固定夹具的剖面图；
[0022]图5为本实用新型实施例提供的从图3中的C-C进行截面的导线固定夹具的剖面图。
[0023]附图标记说明:待测金属试样a，圆柱支座02，导线固定夹具1，恒流源装置2，测量装置3，处理器4，第一绝缘夹板5，第二绝缘夹板6，锁紧螺母7，第一接线柱8，第二接线柱9，第三接线柱10，第四接线柱11，压盖12，垫片13，第一绝缘板夹14，第二绝缘板夹15，第三绝缘板夹16，第四绝缘板夹17。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型所属【技术领域】中的技术人员更清楚地理解本实用新型，下面结合附图，通过具体实施例对本实用新型技术方案作详细描述。
[0025]参见图2，本实用新型实施例提供的一种裂纹监测设备，包括:导线固定夹具I ;恒流源装置2 ;测量装置3 ;处理器4。
[0026]下面介绍各个部件的连接关系。
[0027]导线固定夹具I固定夹在待测金属试样a上。
[0028]恒流源装置2通过导线穿设在导线固定夹具I上，通过导线固定夹具I和待测金属试样a连接。
[0029]测量装置3通过导线穿设在导线固定夹具I上，通过导线固定夹具I和待测金属试样a连接。
[0030]处理器4和测量装置3连接。
[0031]下面介绍各个部件各自的内部结构。
[0032]下面介绍导线固定夹具I的具体结构，请结合图2，参看图3、图4、图5。其中，图3描述的是导线固定夹具I的整体结构。图4描述的是从图3中的B-B进行截面的导线固定夹具I的剖面图。图5描述的是从图3中的C-C进行截面的导线固定夹具I的剖面图。
[0033]导线固定夹具I包括:第一绝缘夹板5、第二绝缘夹板6、锁紧螺母7、第一接线柱
8、第二接线柱9、第三接线柱10、第四接线柱11、压盖12和垫片13。
[0034]其中，第一绝缘夹板5、第二绝缘夹板6嵌套在待测金属试样a上。锁紧螺母7分别设置在第一绝缘夹板5、第二绝缘夹板6上。第一接线柱8、第二接线柱9穿过第一绝缘夹板5,和待测金属试样a的表面接触。第三接线柱10、第四接线柱11穿过第二绝缘夹板6，和待测金属试样a的表面接触。压盖12通过垫片13分别连接在第一接线柱8、第二接线柱9、第三接线柱10、第四接线柱11上。
[0035]对于第一绝缘夹板5来说，第一绝缘夹板5包括第一绝缘板夹14和第二绝缘板夹15,待测金属试样a位于第一绝缘板夹14和第二绝缘板夹15之间。第一绝缘板夹14的横截面为长方形，第一绝缘板夹14两端设有螺孔。第二绝缘板夹15的横截面为长方形，第二绝缘板夹15两端设有通孔。第二绝缘板夹15与待测金属试样a的接触面有长方形凹槽，凹槽的槽底两端设置有螺纹通孔。锁紧螺母7穿过第二绝缘板夹15两端的通孔，并和第一绝缘板夹14两端的螺孔对应配合。第一接线柱8和第二接线柱9分别穿过凹槽的槽底两端的螺纹通孔，且和待测金属试样a的表面接触。
[0036]对于第一接线柱8来说，第一接线柱8和第二接线柱9的结构相同。下面以第一接线柱8为例进行说明:第一接线柱8的一端为锥体，第一接线柱8的另一端为圆柱，圆柱中心设有螺纹孔。其中，第一接线柱8另一端的圆柱穿过凹槽的槽底一端的螺纹通孔，第一接线柱8的锥体的顶端与待测金属试样a的表面接触。
[0037]对于第二接线柱9来说，和第一接线柱8的结构相同。第二接线柱9另一端的圆柱穿过凹槽的槽底另一端的螺纹通孔，第二接线柱9的锥体的顶端与待测金属试样a的表面接触。
[0038]压盖12通过螺纹分别与第一接线柱8的螺纹孔、第二接线柱9的螺纹孔连接，并和垫片13 —起固定导线。
[0039]对于第二绝缘夹板6来说，在实际应用中，第二绝缘夹板6和第一绝缘夹板5的结构是一样的。
[0040]第二绝缘夹板6包括第三绝缘板夹16和第四绝缘板夹17，待测金属试样a位于第三绝缘板夹16和第四绝缘板夹17之间。第三绝缘板夹16的横截面为长方形，第三绝缘板夹16两端设有螺孔。第四绝缘板夹17的横截面为长方形，第四绝缘板夹17两端设有通孔。第四绝缘板夹17与待测金属试样a的接触面有长方形凹槽，凹槽的槽底两端设置有螺纹通孔。锁紧螺母7穿过第四绝缘板夹17两端的通孔，并和第三绝缘板夹16两端的螺孔对应配合。第三接线柱10和第四接线柱11分别穿过凹槽的槽底两端的螺纹通孔，且和待测金属试样a的表面接触。
[0041]对于第三接线柱10来说，第三接线柱10和第四接线柱11的结构相同。下面以第三接线柱10为例进行说明:第三接线柱10的一端为锥体，第三接线柱10的另一端为圆柱，圆柱中心设有螺纹孔。其中，第三接线柱10另一端的圆柱穿过凹槽的槽底一端的螺纹通孔，第三接线柱10的锥体的顶端与待测金属试样a的表面接触。
[0042]对于第四接线柱11来说，第四接线柱11另一端的圆柱穿过凹槽的槽底另一端的螺纹通孔，第四接线柱11的锥体的顶端与待测金属试样a的表面接触。
[0043]压盖12通过螺纹分别与第三接线柱10的螺纹孔、第四接线柱11的螺纹孔连接，并和垫片13 —起固定导线。
[0044]以上是导线固定夹具I的具体结构。
[0045]对于恒流源装置2来说，恒流源装置2要求能够输出恒定电流，即:在待测金属试样a上产生恒定电流场即可。
[0046]对于测量装置3来说，测量装置3要求能够采集待测金属试样a在弯曲过程中的电位变化信号，并将模拟信号转换为数字信号即可。测量装置3可以有多种形式，本实施实例中采用数据采集卡。
[0047]对于处理器4来说，其内部装有处理软件，用于处理测量装置3传输过来的数字信号。处理器4可以有多种形式。例如本实施实例中可采用计算机作为处理器4，数据采集卡与计算机通过USB通信。
[0048]恒流源装置2两端的导线和测量装置3两端的导线与上面四个接线柱接线方式如下:压盖12通过垫片13，将恒流源装置2两端的导线分别连接在第一接线柱8和第四接线柱11上，且压盖12通过垫片13，将测量装置3两端的导线分别连接在第二接线柱9和第三接线柱10上。
[0049]下面介绍裂纹监测设备的安装、测试过程。
[0050]本实用新型的优先实施例，在工作时首先将待测金属试样a在机动式弯折试验机上装好，将第一绝缘夹板5和第二绝缘夹板6安装在待测金属试样a上下两端，拧紧锁紧螺母7。接着拧紧第一接线柱8、第二接线柱9、第三接线柱10、第四接线柱11，使四个接线柱的锥体顶端和待测金属试样a接触牢靠，将恒流源装置2和测量装置3的导线分别连接到四个接线柱上，用压盖12和垫片13固定。然后启动恒流源装置2、测量装置3和处理器4，打开处理软件，开始监测电位信号。最后启动机动式弯折试验机，开始实验，处理软件根据获得的电位信号判断裂纹产生过程，当达到要求值时停止实验，记录此时弯曲次数即可。
[0051]通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优占-
[0052]本实用新型提供了一种裂纹监测设备，仅包括导线固定夹具，恒流源装置，测量装置，处理器。其中，导线固定夹具固定夹在待测金属试样a上。恒流源装置和测量装置分别通过导线穿设在导线固定夹具。处理器和测量装置连接。通过这四个部件的连接，便能够监测金属材料裂纹，结构简单，安装方便。
[0053]尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
[0054]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种裂纹监测设备，其特征在于，包括:导线固定夹具；恒流源装置；测量装置；处理器； 其中，所述导线固定夹具固定夹在待测金属试样上； 所述恒流源装置通过导线穿设在所述导线固定夹具上，通过所述导线固定夹具和所述待测金属试样连接； 所述测量装置通过导线穿设在所述导线固定夹具上，通过所述导线固定夹具和所述待测金属试样连接； 所述处理器和所述测量装置连接。
2.如权利要求1所述的一种裂纹监测设备，其特征在于，所述导线固定夹具包括:第一绝缘夹板、第二绝缘夹板、锁紧螺母、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、第四接线柱、压盖和垫片； 其中，所述第一绝缘夹板、所述第二绝缘夹板嵌套在所述待测金属试样上； 所述锁紧螺母分别设置在所述第一绝缘夹板、所述第二绝缘夹板上； 所述第一接线柱、所述第二接线柱穿过所述所述第一绝缘夹板，和所述待测金属试样的表面接触； 所述第三接线柱、所述第四接线柱穿过所述第二绝缘夹板，和所述待测金属试样的表面接触； 所述压盖通过所述垫片分别连接在所述第一接线柱、所述第二接线柱、所述第三接线柱、所述第四接线柱上。
3.如权利要求2所述的一种裂纹监测设备，其特征在于， 所述压盖通过所述垫片，将所述恒流源装置两端的导线分别连接在所述第一接线柱和所述第四接线柱上，且所述压盖通过所述垫片，将所述测量装置两端的导线分别连接在所述第二接线柱和所述第三接线柱上。
4.如权利要求2所述的一种裂纹监测设备，其特征在于， 所述第一绝缘夹板包括第一绝缘板夹和第二绝缘板夹，所述待测金属试样位于所述第一绝缘板夹和所述第二绝缘板夹之间； 所述第一绝缘板夹的横截面为长方形，所述第一绝缘板夹两端设有螺孔； 所述第二绝缘板夹的横截面为长方形，所述第二绝缘板夹两端设有通孔； 所述第二绝缘板夹与待测金属试样的接触面有长方形凹槽，所述凹槽的槽底两端设置有螺纹通孔； 所述锁紧螺母穿过所述第二绝缘板夹两端的通孔，并和所述第一绝缘板夹两端的螺孔对应配合； 所述第一接线柱和所述第二接线柱分别穿过所述凹槽的槽底两端的螺纹通孔，且和所述待测金属试样的表面接触。
5.如权利要求4所述的一种裂纹监测设备，其特征在于， 所述第一接线柱的一端为锥体，所述第一接线柱的另一端为圆柱，所述圆柱中心设有螺纹孔；所述第一接线柱和所述第二接线柱的结构相同； 其中，所述第一接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底一端的螺纹通孔，所述第一接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触； 其中，所述第二接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底另一端的螺纹通孔，所述第二接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触。
6.如权利要求5所述的一种裂纹监测设备，其特征在于，所述压盖通过螺纹分别与所述第一接线柱的螺纹孔、所述第二接线柱的螺纹孔连接，并和所述垫片一起固定导线。
7.如权利要求2所述的一种裂纹监测设备，其特征在于， 所述第二绝缘夹板包括第三绝缘板夹和第四绝缘板夹，所述待测金属试样位于所述第三绝缘板夹和所述第四绝缘板夹之间； 所述第三绝缘板夹的横截面为长方形，所述第三绝缘板夹两端设有螺孔； 所述第四绝缘板夹的横截面为长方形，所述第四绝缘板夹两端设有通孔； 所述第四绝缘板夹与待测金属试样的接触面有长方形凹槽，所述凹槽的槽底两端设置有螺纹通孔； 所述锁紧螺母穿过所述第四绝缘板夹两端的通孔，并和所述第三绝缘板夹两端的螺孔对应配合； 所述第三接线柱和所述第四接线柱分别穿过所述凹槽的槽底两端的螺纹通孔，且和所述待测金属试样的表面接触。
8.如权利要求7所述的一种裂纹监测设备，其特征在于， 所述第三接线柱的一端为锥体，所述第三接线柱的另一端为圆柱，所述圆柱中心设有螺纹孔；所述第三接线柱和所述第四接线柱的结构相同； 其中，所述第三接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底一端的螺纹通孔，所述第三接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触； 其中，所述第四接线柱另一端的圆柱穿过所述凹槽的槽底另一端的螺纹通孔，所述第四接线柱的锥体的顶端与所述待测金属试样的表面接触。
9.如权利要求8所述的一种裂纹监测设备，其特征在于，所述压盖通过螺纹分别与所述第三接线柱的螺纹孔、所述第四接线柱的螺纹孔连接，并和所述垫片一起固定导线。
【文档编号】G01N3/06GK203981498SQ201420416109
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】陈一鸣, 赵雪松, 高云, 邓攀, 刘冬, 褚乃强, 尚伦, 余立 申请人:武汉钢铁(集团)公司