一种用于刀/工扩散实验的试样专用夹具的制作方法

本发明涉及一种用于刀/工扩散实验的试样专用夹具。

背景技术：

扩散磨损是刀具磨损的主要形式之一，深入分析刀具的扩散磨损需要分析刀具材料与工件材料的扩散行为机理。在进行刀具材料与工件材料扩散实验时，通常需要将加热保温后的刀具材料试样与工件材料试样紧密夹持，并保证扩散面的充分贴合，然后研磨、抛光、腐蚀试样，用扫描电镜拍摄扩散形貌，用线扫描检测扩散面两侧材料的元素含量变化情况，用维氏硬度测量系统检测扩散面两侧材料的硬度变化情况等。这些检测试验前提要求刀具材料试样与工件材料试样稳固贴合装夹，不留缝隙，具有一定的装夹强度，并且装夹后的整体尺寸不宜过大。在此背景下提出一种机械装置来装夹刀具材料试样与工件材料试样，使其可以更为方便有效的进行相关扩散试样制作、检测及力学性能测试等。

技术实现要素：

本发明提供一种小型机械装夹装置，该装置可以将扩散试验后的刀具材料试样和工件材料试样有效紧密贴合装夹，装夹后可以方便扩散试样研磨抛光，有利于扫描电镜检测及相关力学性能测试等。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述装置由一个方形夹具体，一个刀具材料试样，一个工件材料试样，一个pvc垫块，一张pe薄膜，一个螺栓，一个弹簧垫片，一个圆形垫片，两个螺母，适量甲基丙烯酸甲酯均聚粉和甲基丙烯酸甲酯混合填充物构成。方形夹具体由标准方形钢管30×30×3.75mm按照每段长12mm线切割制成。pvc垫块由pvc管材切割制成。pe薄膜为常用pe保鲜膜。螺栓、螺母、弹簧垫片及圆形垫片均为标准件。甲基丙烯酸甲酯均聚粉和甲基丙烯酸甲酯俗名为牙托粉和牙托水。安装时，将一个方形夹具体、一个螺栓、一个弹簧垫片、一个圆形垫片和两个螺母依次连接，构成夹具主体结构，然后用一张pe薄膜将一个刀具材料试样、一个工件材料试样和一个pvc垫块严密裹缠固定，构成扩散试样主体结构，将制作好的扩散试样安装在装配好的夹具体上，并用螺栓夹紧固定，夹紧固定时需要注意将扩散试样主体端面超出方形夹具体端面2~4mm，以便进一步进行试样的研磨抛光，最后将装夹好的夹具体端面朝下平置于玻璃板上，向方形夹具体内部灌注调和好的甲基丙烯酸甲酯均聚粉和甲基丙烯酸甲酯混合物，待混合物完全凝固后即完成全部装夹工作。使用时，手持本发明夹具体进行扩散试样的研磨、抛光、腐蚀等试样制作工作，制作完成后，本发明可以直接进行扩散试样的扫描电镜检测，维氏硬度测量系统检测等研究内容。

本发明具有以下有益效果：本装置首先将刀具材料试样、工件材料试样及pvc垫块用pe薄膜紧密裹缠，达到刀具材料试验与工件材料试样初步加紧效果，同时保护试样不受污染；然后用螺栓螺母定位紧固扩散试样，使得刀具材料试样与工件材料试样的扩散面紧密贴合，满足线扫描扩散面两侧材料元素浓度变化的需要；最后用甲基丙烯酸甲酯均聚粉和甲基丙烯酸甲酯混合物填充夹具体，进一步稳固定型了刀具材料试样和工件材料试样位置关系，为后续力学性能试验奠定了基础。

附图说明

图1是本发明的总装配图。

图2是方形夹具体零件图。

图3是扩散试样预装夹装配图。

图4是螺栓定位夹紧装置装配图。

具体实施方式

具体实施方式：结合图1、图2、图3和图4说明本发明实施方式。首先将图1中方形夹具体（1）和图4螺栓定位夹紧装置中的m4螺母（7）（10），弹簧垫片（8），圆形垫片（9），m4螺栓（11）依次连接。然后将图3扩散试样预装夹中的刀具材料扩散试样（2），工件材料扩散试样（3）和pvc材料垫块（4）用pe保鲜膜（5）紧密裹缠包装。随后将缠裹好的扩散试样预装夹装置（2）、（3）、（4）、（5）装夹在之前连接好的方形夹具体（1）、（7）、（8）、（9）、（10）、（11）上，装夹过程中，需要将刀具材料扩散试样（2）和工件材料扩散试样（3）的端面伸出方形夹具体（1）的端面2~4mm，为装夹后继续研磨抛光及检测留出足够的加工和检测余量，如图1所示。最后将装夹好的夹具体方口朝上的放置在玻璃板上，向方形夹具体（1）内部灌满调和后的甲基丙烯酸甲酯均聚粉和甲基丙烯酸甲酯混合物（6），静置约16分钟，待混合物（6）完全凝固后即完成装夹。

技术特征：

技术总结
一种用于刀/工扩散实验的试样专用夹具。它由方形夹具体，刀具材料试样，工件材料试样，PVC垫块，PE薄膜，螺栓，螺母，弹簧垫片，圆形垫片，甲基丙烯酸甲酯均聚粉和甲基丙烯酸甲酯混合填充物构成。对于刀具材料与工件材料扩散实验，要求刀具材料试样与工件材料试样的扩散面紧密贴合，装夹稳固，装夹后整体尺寸不宜过大。使用本装置可以将刀具材料试样和工件材料试样紧密稳固装夹，满足后续加工及检测要求。有利于对扩散试样继续研磨、抛光、腐蚀，有利于用扫描电镜对扩散试样金相组织进行检测，有利于用维氏硬度测量系统对扩散试样材料硬度进行检测。对于研究刀具材料与工件材料扩散实验中的扩散试样制作和检测提供了一种优异的解决方案。

技术研发人员：刘二亮;王明明;邢宏伟;徐志超;蓝超锐;张勋
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2017.06.02
技术公布日：2017.09.15