一种用于X射线应力测试标定的原位拉压实验装置的制作方法

本发明属于原位拉压实验装置技术领域，尤其涉及x射线应力测试标定的原位拉压试验装置。

背景技术：

x射线衍射法(xrd)具有无损、快速、精确等许多优点，可以有选择性的，定量的，局部的测量材料的残余应力，不仅适用于变形的样品，也可以直接测量机械零件。因此，该方法已经被广泛应用于晶体材料的机械状态(残余应力)的检测中。但在对某些特定材料残余应力的测试中，如钛合金、奥氏体不锈钢、铝合金等，往往出现多晶面的衍射峰，有些衍射峰则互相叠加。按照传统方法，对于任何一个晶面的衍射峰，只要代入相应晶面的应力常数k即可得到应力结果。而事实上，在我们大量的实验中发现，以某些晶面衍射峰为基础计算的应力往往无规律可循，完全不能反映真实的应力变化。因此，对某些特殊材料残余应力测试前，进行x射线衍射法残余应力测试精确度进行评估至关重要。

由于x射线衍射仪测试空间的局限性以及实验要求，对试验装置有如下要求：①体积小；②载荷加载范围大；③能够对样品进行拉伸、压缩加载；④高精确度。现有技术中，x射线衍射法残余应力测试精确度评估装置为单一的压缩装置或单一的拉伸装置，其不足在于：只能实现单一的功能，且载荷量程很小，构造较复杂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种x射线应力测试标定的原位拉压实验装置。

本发明的技术方案是：一种x射线应力测试标定的原位拉压实验装置，包括样品夹持机构、载荷测试机构、位移加载机构、滑轨及底板机构,滑轨及底板机构包括底板和滑块导轨机构,滑块导轨机构包括一根导轨和装在导轨上的二块滑块,导轨固定在底板上,其特征在于：所述夹持机构包括左夹具和右夹具，左夹具和右夹具是方形块，方形块顶面设有测试样品固定螺钉，所述左夹具下面固定安装在底板的左端,右夹具安装在滑块导轨机构的一块滑块上，测试样品的两端用测试样品固定螺钉分别固定在左夹具和右夹具上；所述位移加载机构包括位移传动件、位移加载螺杆、挡板、支撑架和棘轮套筒扳手，所述位移传动件是方形块，方形块的右侧面上开有一圆凹槽，圆凹槽位于方形块右侧面中上部，所述挡板是遮盖在位移传动件右侧面圆凹槽上的板，挡板上开有与位移加载螺纹杆相配合的圆孔，挡板与位移传动件固定连接，所述位移加载螺杆是圆头螺杆，左端是圆头，圆头的端面是球面，右端是六棱柱，六棱柱是与棘轮套筒扳手相配合的六棱柱，所述支撑架是方形块支架，支架中上部开有与位移加载螺纹杆相配合的圆孔，支撑架下面固定安装在底板的右端；所述滑轨及底板机构的滑块导轨机构是精密滑块直线导轨，精密滑块直线导轨的导轨固定在底板上的位置是在左夹具和支撑架之间，所述位移传动件安装在精密滑块直线导轨的另一滑块上，所述位移加载螺杆左端圆头装于位移传动件右侧面的圆凹槽内，圆头端面的圆弧面顶端与圆凹槽底平面一点接触，位移加载螺杆右端穿过挡板支撑在支撑架中上部的圆孔上，位移加载螺杆的中心对称线与测试样品的中心对称线同轴；所述载荷测试机构是载荷传感器，载荷传感器左端固定安装在右夹具上，右端固定安装在位移传动件上，载荷传感器的中心对称线与位移加载螺杆的中心对称线和测试样品的中心对称线同轴。

本发明所述一种x射线应力测试标定的原位拉压实验装置，其特征在于：所述加载装置上外接数显加载载荷表，数显加载载荷表的精确度为0.2％fs。

本发明所述一种x射线应力测试标定的原位拉压实验装置，其特征在于：所述载荷传感器精确度为0.05％fs。

本发明的x射线应力测试标定的原位拉压实验装置，以滑块滑轨为基础，将右夹具和位移传动件固定在滑块上，通过棘轮套筒扳手转动加载螺纹杆来控制滑块在滑轨上的移动，对测试样品加载，通过外接数显表显示加载载荷，实现样品的拉伸、压缩加载，并对载荷精确测量。

本发明各零件的材料选择：由于加载过程中各接触位置摩擦作用强，因此位移加载螺纹杆和挡板的材料要硬度高、耐磨性好，选用40cr材料，并进行渗氮处理；为了防止零件生锈造成拉压实验机加载不顺畅、误差等问题其余零件选用不锈钢304；紧固螺丝选用12.9级高强度螺丝。

本发明的有益效果是：

1、测试样品、传感器和位移加载螺杆同轴，保证载荷测试的精确度；

2、位移加载螺杆左端面为球面，与之接触的位移传动件右侧凹槽则为平面，两者为点面接触，摩擦力小，加载更省力，同时也为测试样品、载荷传感器、位移加载螺杆精准同轴提供了保证条件；

3、位移加载螺杆右端设计成配合棘轮套筒扳手的六棱柱结构，用棘轮扳手加载，能有效避免位移加载螺杆转动过程中的死角问题，加载更省力；

4、挡板在拉伸加载时是主要受力点，挡板固定在位移传动件上，使拉伸加载更稳定；

5、精密滑块直线导轨的应用，使加载方便，且滑块滑轨间摩擦力较小，提高了整个装置的加载精确度。

附图说明

图1是本发明x射线应力测试标定的原位拉压实验装置的结构示意图。

图中：1、样品夹持机构，11、左夹具，12、右夹具；13、测试样品，2、载荷测试机构，21、传感器；3、位移加载机构，31、位移传动件，32、挡板，33、位移加载螺杆，34、支撑架；4、滑轨及底板机构，41、精密滑块直线导轨，42、底板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种x射线应力测试标定的原位拉压实验装置，包括样品夹持机构1、载荷测试机构2、位移加载机构3、滑轨及底板机构4,滑轨及底板机构4包括底板42和滑块导轨机构,滑块导轨机构包括一根导轨和装在导轨上的二块滑块,导轨固定在底板上,夹持机构1包括左夹具11和右夹具12，左夹具11和右夹具12是方形块，方形块顶面设有测试样品13固定螺钉，左夹具11下面固定安装在底板42的左端,右夹具12安装在滑块导轨机构的一块滑块上，测试样品13的两端用测试样品固定螺钉分别固定在左夹具11和右夹具12上；位移传动机构3包括位移传动件31、位移加载螺杆33、挡板32、支撑架34和棘轮套筒扳手，位移传动件31是方形块，方形块的右侧面上开有一圆凹槽，圆凹槽位于方形块右侧面中上部，挡板32是遮盖在位移传动件31右侧面圆凹槽上的板，挡板32上开有与位移加载螺杆33相配合的圆孔，挡板32与位移传动件31固定连接，位移加载螺杆33是圆头螺杆，左端是圆头，圆头的端面是球面，右端是六棱柱，六棱柱是与棘轮套筒扳手相配合的六棱柱，支撑架34是方形块支架，支架中上部开有与位移加载螺杆33相配合的圆孔，支撑架34下面固定安装在底板42的右端；位移传动件31安装在滑轨底板机构4的滑块导轨机构的另一滑块上，位移加载螺杆33左端圆头装于位移传动件31右侧面的圆凹槽内，圆头端面的圆弧面顶端与圆凹槽底平面一点接触，位移加载螺杆33右端穿过挡板32支撑在支撑架34中上部的圆孔上，位移加载螺杆33的中心对称线与测试样品13的中心对称线同轴；滑轨底板机构4的滑块导轨机构是精密滑块直线导轨41，精密滑块直线导轨41的导轨固定在底板42上的位置是在左夹具11和支撑架34之间，载荷测试机构2是载荷传感器21，载荷传感器21左端固定安装在右夹具12上，右端固定安装在位移传动件31上，载荷传感器21的中心对称线与位移加载螺杆33的中心对称线和测试样品13的中心对称线同轴。数显加载载荷表的精确度为0.2％fs。加载装置载荷量程为±10kn。载荷传感器21精确度为0.05％fs。

使用方法是：

1、使用前，用润滑油对位移加载螺杆33和精密滑块直线导轨41润滑；然后，将测试样品13固定在样品夹持机构的夹具上。完成上述步骤后，将实验装置放入x射线衍射仪内部固定；

2、使用棘轮扳手转动位移加载螺杆对测试样品13加载，通过数显加载载荷表读出加载载荷；同时，用x射线衍射仪对加载测试样品进行应力测试，测试完成后，对测试结果与加载载荷进行比较，完成对x射线衍射仪应力测试精确度的评估。