一种高效的获得完整蠕变曲线和显微组织的试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种材料的高温性能测试领域，更具体地说，涉及一种高效的获得完整蠕变曲线和显微组织的试验装置。

背景技术：

目前随着中国经济的快速发展，对能源的需求越来越多，造成环境的污染也随之加重，因此提高能源的利用效率、发展新型能源、减少有害气体及温室气体的排放成为经济可持续发展的重要支撑点。在研制新能源的同时，提高工业装置的工作参数是提高现有能源的使用效率和物质转化效率的最有效手段。因此在火电、核电、石化和炼油等高能耗行业中都向着高温、高压、结构大型化的趋势发展，如何保证相关设备在高温和恶劣环境中的安全稳定运行成为重大的研究课题。材料在高温长时间服役，其组织是在慢慢向平衡组织演变的，而组织的变化必然导致材料性能的变化，产生蠕变损伤，最终造成蠕变破坏。因此，为保证高温结构的完整性，获得其在服役条件下材料的高温性能，准确评价在役高温结构的剩余寿命，研究高温结构的蠕变损伤具有重要意义。目前国内有关高温蠕变的试验装置仅能同时测试一个试样，尤其当需要获得在完整蠕变过程中不同阶段试样的微观组织时，需要进行重复的试验，从而花费大量时间。因此，急需设计出一套高效的多试样的蠕变试验装置，来获得不同服役条件下材料的蠕变损伤状态。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种高效的获得完整蠕变曲线和显微组织的试验装置，通过此试验装置可以同时将三个相同的棒状蠕变试样固定，蠕变变形通过最下端的蠕变试样进行测量，从而获得了三个蠕变试样的蠕变变形，同时对其他两个蠕变试样模拟不同的服役条件，进行蠕变微观损伤分析，可在短时间获得不同服役条件的蠕变试样，具有结构简单紧凑、效率高、使用方便灵活等特点。

本实用新型通过下述技术方案予以实现：

一种高效的获得完整蠕变曲线和显微组织的试验装置，包括两个结构相同的转接头部件和连接头部件、由第一固定组件与第一测量组件和第二固定组件与第二测量组件构成的两组变形测量组件以及主轴组件，转接头部件与连接头部件分别连接三个相同的棒状的蠕变试样；

所述的转接头部件其两端为螺纹连接轴，上端外螺纹与上端主轴连接，下端内螺纹与蠕变试样一端的外螺纹连接；

所述的连接头部件中心有贯穿的连接孔，孔壁设置有螺纹，上端与蠕变试样一端的外螺纹连接，下端与蠕变试样另一端的外螺纹连接；

所述的第一固定组件由上卡环和上引伸杆组成，上卡环固定在最下端蠕变试样的上凸台，上引伸杆与上卡环紧固连接并沿竖直方向向下延伸；

所述的第二固定组件由下卡环和下引伸杆组成，下卡环固定在最下端蠕变试样的下凸台上，下引伸杆与下卡环紧固连接并沿竖直方向向下延伸；

所述的第一测量组件由上托架、两个调整杆、两个结构相同的沉沟球轴承、两个弹簧架和两个弹簧构成；上托架与上引伸杆通过螺钉连接，上托架设有轴向的与调整杆配合的通孔，通过螺钉固定调整杆的高度，弹簧架穿过上托架并与弹簧相连，深沟球轴承放置在靠近导轨的上托架上，与导轨接触；

所述的第二测量组件由下托架、两个结构相同的沉沟球轴承、两个弹簧架和两个弹簧构成；下托架与下引伸杆通过螺钉连接，下托架设有与上托架的调整杆位置对应的通孔，通过螺钉将引伸计固定在下托架的通孔和上托架的调整杆之间，弹簧架穿过下托架并与弹簧相连，深沟球轴承放置在靠近导轨的下托架上，与导轨接触；

所述的主轴组件包括连杆、下拉杆、导轨、外螺纹以及与圆孔，连杆顶端设置有外螺纹，下拉杆与连杆连接，下拉杆两侧设置有导轨，下拉杆底端贯穿设置有与底端平行的圆孔。

进行试验时：

首先，将上转接头部件通过外螺纹与试验机顶端连接，将下转接头部件通过外螺纹依次与连杆、下拉杆、导轨通过圆孔连接在试验机器下端，然后将蠕变试样固定在上下转接头上，中间的蠕变试样与最下端的蠕变试样通过连接头连接；

其次，通过卡环将上引伸杆固定在最下端的蠕变试样的上凸台上，同理下引伸杆以同样的方式固定在最下端的蠕变试样的下凸台上；

再次，将两个相同的沉沟球轴承分别放置于上托架和下托架，并与导轨接触，再将两个相同的弹簧架内嵌在上托架和下托架上；同样，另一组轴对称的变形测量组件以同样的方式安装；

最后，用两对结构相同的弹簧分别将上托架的两个弹簧架与下托架的两个弹簧架固定起来，然后在下托架安装试验所用的引伸计，并用螺钉固定，可通过调整杆的高度改变引伸计测量范围，在载荷作用下，蠕变试样随着载荷变化而变形，深沟球轴承在相应导轨上滑动。

与现有的高温蠕变试验机相比，本实用新型的有益效果是：

高效的三试样串联获得完整蠕变曲线的试验装置，既大大节省了时间成本，又节约了经济，在获得完整蠕变曲线的基础上也得到了不同服役时间的蠕变损伤状态的试样。

附图说明

图1是本实用新型试验装置的立体图；

图2是图1所示试验装置的转接头部件立体图；

图3是图1所示试验装置的连接头部件立体图；

图4是图1中所示试验装置的主轴组件的立体图；

图5是图1中所示试验装置的蠕变试样的立体图；

图6-1是图1中所示试验装置的固定组件的立体图；

图6-2是图1中所示试验装置的变形测量组件的立体图；

图7是成都远恒精密测控技术有限公司生产的引伸计的立体图；

图8是利用本实用新型获得的完整蠕变曲线；

图9是本实用新型试验获得的蠕变试样的微观组织照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步描述：

一种高效的获得完整蠕变曲线和显微组织的试验装置，包括两个结构相同的转接头部件10和连接头部件60、由固定组件A30和测量组件B30构成的变形测量组件30、由固定组件A40和测量组件B40构成的变形测量组件40以及主轴组件50，转接头部件与连接头部件分别连接三个相同的棒状的蠕变试样20；

所述的转接头部件其两端为螺纹连接轴，上端外螺纹12与上端主轴连接，下端内螺纹11与蠕变试样一端的外螺纹21连接；

所述的连接头部件中心有贯穿的连接孔，孔壁设置有螺纹，上端与蠕变试样一端的外螺纹连接，下端与蠕变试样另一端的外螺纹连接；

所述的固定组件A30由上卡环A31和上引伸杆A32组成，上卡环固定在最下端蠕变试样的上凸台22-1，上引伸杆A32与上卡环A31紧固连接并沿竖直方向向下延伸；

所述的固定组件A40由下卡环A41和下引伸杆A42组成，下卡环A41固定在最下端蠕变试样的下凸台22-2上，下引伸杆A42与下卡环A41紧固连接并沿竖直方向向下延伸；

所述的测量组件B30由上托架B31、两个调整杆B33、两个结构相同的沉沟球轴承 B34、两个弹簧架B35和两个弹簧B36构成；上托架B31与上引伸杆A32通过螺钉B32 连接，上托架B31设有与调整杆B33配合的通孔B38，通过螺钉B39固定调整杆B33的高度，弹簧架B35穿过上托架并与弹簧相连，深沟球轴承B34放置在靠近导轨53的上托架B31上，与导轨53接触；

所述的测量组件B40由下托架B41、两个结构相同的沉沟球轴承B43、两个弹簧架 B44和两个弹簧B45构成；下托架B41与下引伸杆A42通过螺钉B46连接，下托架B41 设有与上托架的调整杆位置对应的通孔B42，通过螺钉B48将引伸计71固定在下托架的通孔和上托架的调整杆之间，弹簧架B44穿过下托架并与弹簧相连，深沟球轴承B43放置在靠近导轨53的下托架B41上，与导轨53接触；

所述的主轴组件50包括连杆51、下拉杆52、导轨53、外螺纹54以及与圆孔55，连杆顶端设置有外螺纹，下拉杆与连杆连接，下拉杆两侧设置有导轨，下拉杆底端贯穿设置有与底端平行的圆孔。

进行试验时：

首先，将上转接头部件10通过外螺纹12与试验机顶端连接，将下转接头部件10通过外螺纹54依次与连杆51、下拉杆52、导轨53通过圆孔55连接在试验机器下端，然后将蠕变试样固定在上下转接头上，中间的蠕变试样与最下端的蠕变试样通过连接头连接；

其次，通过卡环A31将上引伸杆A32固定在最下端的蠕变试样的上凸台22上，同理下引伸杆A33以同样的方式固定在最下端的蠕变试样的下凸台22上；

再次，将两个相同的沉沟球轴承分别放置于上托架B31和下托架B32，并与导轨53 接触，再将两个相同的弹簧架内嵌在上托架B31和下托架B32上；同样，另一组轴对称的变形测量组件40以同样的方式安装；

最后，用两对结构相同的弹簧分别将上托架的两个弹簧架与下托架的两个弹簧架固定起来，然后在下托架的通孔和上托架的调整杆之间安装试验所用的引伸计，并用螺钉固定，可通过调整杆的高度改变引伸计测量范围，在载荷作用下，蠕变试样随着载荷变化而变形，深沟球轴承在相应导轨53上滑动。

本试验装置装夹试样后与长春机械科学研究院RDJ50蠕变设备连接，进行三试样串联的高温蠕变试验时，蠕变试样在试验恒定载荷作用下，可记录试验过程中最下端的蠕变试样载荷线位移随时间变化曲线，由于三个蠕变试样的尺寸完全相同，所受载荷一致，因此中间的蠕变试样和最上端的蠕变试样的蠕变曲线与最下端的蠕变试样一样，从而来研究高温蠕变试样的蠕变微观组织损伤行为，并预测高温部件的寿命。图8给出了由该试验装置获得的完整蠕变曲线，图9给出了由该试验装置获得的微观组织。

与现有的高温蠕变试验机相比，本实用新型高效的三试样串联获得完整蠕变曲线的试验装置，既大大节省了时间成本，又节约了经济，在利用最下端试样获得完整蠕变曲线的基础上，在测试过程中对中间和上端试样模拟不同服役条件，得到了不同服役时间的蠕变损伤状态的试样。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。