本实用新型涉及一种金属材料的低温力学性能检测装置，特别涉及一种 -196℃金属材料拉伸实验装置。
背景技术：
目前，随着技术的进步和人类活动范围的扩大，材料在低温下的力学性能检测和结构安全性越来越受到重视。材料的低温力学性能如屈服强度、抗拉强度和延伸率等需要通过低温拉伸试验来测定，根据GB/T 13239-2006金属材料低温拉伸试验方法，低温拉伸装置需要保证良好的保温性能，且试样标距两端温度差的绝对值应不超过3℃。由于条件的苛刻限制使得低温拉伸设备成本普遍较高，且目前大部分低温拉伸设备采用气体制冷的方式，存在降温慢，温度不均匀等问题。
技术实现要素：
根据上述提出的技术问题，而提供一种简易的可用于金属材料在-196℃环境下进行拉伸试验的装置。
本实用新型采用的技术手段如下：
一种-196℃金属材料拉伸实验装置，包括低温环境箱、上拉伸夹具和下拉伸夹具，所述下拉伸夹具的顶端设有夹持部Ⅰ，所述下拉伸夹具在所述夹持部Ⅰ下端设有固定部，所述固定部的外壁设有外螺纹，所述上拉伸夹具的底端设有夹持部Ⅱ，所述低温环境箱包括无盖的箱体和套接在所述箱体外的保温层，所述箱体顶部开口处设有与所述箱体相配合且可拆卸的保温盖，所述保温层与所述箱体固定连接，所述箱体底部设有可以使下拉伸夹具进入所述箱体的通孔Ⅰ且所述通孔Ⅰ穿过所述保温层，所述通孔Ⅰ与所述固定部相匹配，所述通孔Ⅰ在所述箱体底部的一端处设有密封圈，所述密封圈与所述箱体的底部固定连接，所述密封圈中心设有与所述通孔Ⅰ相对应的通孔Ⅱ，所述下拉伸夹具具有夹持部Ⅰ的一端穿过所述通孔Ⅰ和所述通孔Ⅱ进入所述箱体内部，所述下拉伸夹具的另一端与拉伸试验机固定连接，所述夹持部Ⅰ自由端设有夹持拉伸试件的夹持缝Ⅰ，所述夹持缝Ⅰ上设有固定拉伸试件的销轴Ⅰ，所述通孔Ⅱ内表面设有与所述固定部的外螺纹相配合的内螺纹，所述固定部与所述密封圈通过所述外螺纹与所述内螺纹固定连接，所述保温盖设有可以使所述上拉伸夹具进入的通孔Ⅲ，所述通孔Ⅲ的位置与所述通孔Ⅱ相对应，所述通孔Ⅲ与所述上拉伸夹具相匹配，所述上拉伸夹具具有夹持部Ⅱ一端穿过所述通孔Ⅲ进入箱体内部，所述上拉伸夹具的另一端与拉伸试验机固定连接，所述夹持部Ⅱ的自由端开设有夹持拉伸试件的夹持缝Ⅱ，所述夹持缝Ⅱ处设有固定拉伸试件的销轴Ⅱ。所述上拉伸夹具、下拉伸夹具采用销轴的方式连接拉伸试样，即可用于板状拉伸试样也可用于棒状拉伸试样，使用范围更广。所述箱体内注有液氮，所述液氮浸没所述夹持部Ⅱ。在使用过程中整个试样、所述上拉伸夹具的夹持部Ⅱ及下拉伸夹具的夹持部Ⅰ完全浸没于液氮介质中，具有降温速度快，温度稳定、均匀的特点。
所述保温层底端设有支架，所述支架与所述保温层固定连接。
所述箱体由2mm厚不锈钢板制成，所述保温层与所述保温盖均为100mm 厚的聚氨酯保温板制成，所述箱体与所述保温层通过耐低温黏合剂固定连接。由于所用保温层及保温盖均为100mm厚的聚氨酯保温板，具有足够的强度，因此不为环境箱添加外壳，节约了制造成本。
所述保温盖底部设有与所述箱体的内壁相匹配的凸起，所述凸起进入所述箱体内部且所述凸起与所述箱体的内壁紧密配合，所述凸起到所述箱体的底部的距离大于或等于所述液氮的液面高度，所述保温盖由两块保温板组成且两块保温板的接触面纵向穿过所述通孔Ⅲ。打开所述低温环境箱时仅需将所述保温盖向上抬起一定高度而后将保温盖的一块保温板向一侧移动即可，方便上拉伸夹具的安装。
所述箱体底部设有通孔Ⅳ，且所述通孔Ⅳ穿过所述保温层，所述低温环境箱设有与所述通孔Ⅳ相匹配的回收管，所述回收管的上端进入所述通孔Ⅳ内且与所述通孔Ⅳ的内壁固定连接，所述回收管的下端内设有与所述回收管相配合的密封塞，且所述回收管的下端位于所述低温环境箱外部。
当仪器使用时，用所述密封塞密封所述回收管，向内部注入液氮，当使用结束后取出所述密封塞并用回收管回收液氮，使用更加方便简单。
所述下拉伸夹具和所述上拉伸夹具呈圆柱状，所述固定部的外螺纹的牙顶外径大于所述下拉伸夹具其他位置的外径。这样的设定可以使下拉伸夹具既可以从所述低温环境箱内部向外安装又可以使下拉伸夹具从所述低温环境箱外穿入所述低温环境箱内进行安装，所述固定部的外螺纹不会碰触所述保温层，且所述下拉伸夹具的其他部位可以顺利的通过所述密封圈，能够顺利的进出，方便安装。
所述密封圈与所述固定部使用螺纹配合既能固定所述下拉伸夹具又能具有良好的密封效果，也可以在所述密封圈与所述固定部之间使用生料带填料进一步提高密封性能。
本实用新型具有以下优点：
1、降温速度快，温度稳定、均匀；
2、制作成本低，制作方法简单；
3、该技术的适用性强，根据实际情况修改相应尺寸即可直接与各种拉伸试验机配合使用，不需要进行其他改造；
4、结构简单，重量轻，便于安装拆卸和移动；
基于上述理由本实用新型可在金属材料拉伸实验装置等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型具体实施方式中一种-196℃金属材料拉伸实验装置的结构示意图。
图2是本实用新型具体实施方式中低温环境箱的内部结构示意图。
图3是本实用新型具体实施方式中低温环境箱的结构示意图。
图4是本实用新型具体实施方式中上拉伸夹具的结构示意图。
图5是本实用新型具体实施方式中下拉伸夹具的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图5所示，一种-196℃金属材料拉伸实验装置，包括低温环境箱1、上拉伸夹具2和下拉伸夹具3，所述下拉伸夹具的顶端设有夹持部Ⅰ31，所述下拉伸夹具3在所述夹持部Ⅰ31下端设有固定部32，所述固定部的外壁设有外螺纹321，所述上拉伸夹具2的底端设有夹持部Ⅱ21，所述低温环境箱1包括无盖的箱体11和套接在所述箱体外的保温层12，所述箱体11顶部开口处设有与所述箱体11相配合且可拆卸的保温盖13，所述保温层12与所述箱体11固定连接，所述箱体11底部设有可以使所述下拉伸夹具3进入所述箱体11的通孔Ⅰ111，且所述通孔Ⅰ111穿过所述保温层12，所述通孔Ⅰ111与所述固定部32相匹配，所述通孔Ⅰ111在所述箱体底部的一端处设有密封圈112，所述密封圈112与所述箱体11的底部固定连接，所述密封圈112中心设有与所述通孔Ⅰ111相对应的通孔Ⅱ113，所述下拉伸夹具3具有夹持部Ⅰ31的一端穿过所述通孔Ⅰ111和所述通孔Ⅱ113进入所述低温环境箱1内部，所述下拉伸夹具3的另一端与拉伸试验机固定连接，所述夹持部Ⅰ31的自由端设有夹持拉伸试件的夹持缝Ⅰ311，所述夹持缝Ⅰ311上设有固定拉伸试件的销轴Ⅰ312，所述通孔Ⅱ113内表面设有与所述固定部32的外螺纹321相配合的内螺纹114，所述固定部32与所述密封圈112通过所述外螺纹321与所述内螺纹114固定连接，所述保温盖13设有可以使所述上拉伸夹具2进入的通孔Ⅲ131，所述通孔Ⅲ131的位置与所述通孔Ⅱ113相对应，所述通孔Ⅲ131的大小及形状与所述上拉伸夹具2相匹配，所述上拉伸夹具2具有夹持部Ⅱ21一端穿过所述通孔Ⅲ131进入所述箱体11内部，所述上拉伸夹具2的另一端与拉伸试验机固定连接，所述夹持部Ⅱ21的自由端开设有夹持拉伸试件的夹持缝Ⅱ211，所述夹持缝Ⅱ211处设有固定拉伸试件的销轴Ⅱ212，所述上拉伸夹具2、下拉伸夹具3采用销轴的方式连接拉伸试样，即可用于板状拉伸试样也可用于棒状拉伸试样，使用范围更广，所述箱体11内注有液氮，所述液氮浸没所述夹持部Ⅱ21。在使用过程中整个试样、所述上拉伸夹具2的夹持部Ⅱ21及下拉伸夹具3的夹持部Ⅰ31完全浸没于液氮介质中，具有降温速度快，温度稳定、均匀的特点。
所述保温层12底端设有支架14，所述支架14与所述保温层12固定连接。
所述箱体11由2mm厚不锈钢板制成，所述保温层12与所述保温盖13均为100mm厚的聚氨酯保温板制成，所述箱体11与所述保温层12通过耐低温黏合剂固定连接。由于所用保温层12及保温盖13均为100mm厚的聚氨酯保温板，具有足够的强度，因此不为环境箱添加外壳，节约了制造成本。
所述保温盖13底部设有与所述箱体11的内壁相匹配的凸起132，所述凸起 132进入所述箱体11内部且所述凸起132与所述箱体11的内壁紧密配合，所述凸起132到所述箱体11的底部的距离大于或等于所述液氮的液面高度，所述保温盖13由两块保温板组成且两块保温板的接触面纵向穿过所述通孔Ⅲ131。打开所述低温环境箱1时仅需将所述保温盖13向上抬起一定高度而后将保温盖13 的一块保温板向一侧移动即可，方便上拉伸夹具2的安装。
所述箱体11底部设有通孔Ⅳ15，且所述通孔Ⅳ15穿过所述保温层12，所述低温环境箱1设有与所述通孔Ⅳ15相匹配的回收管16，所述回收管16的上端进入所述通孔Ⅳ15内且与所述通孔Ⅳ15的内壁固定连接，所述回收管16的下端内设有与所述回收管16相配合的密封塞161，且所述回收管16的下端位于所述低温环境箱1外部。
当仪器使用时，用所述密封塞161密封所述回收管16，向内部注入液氮，当使用结束后打开所述密封塞161并用所述回收管16回收液氮，使用更加方便简单。
所述下拉伸夹具3和所述上拉伸夹具2呈圆柱状，所述下拉伸夹具3的固定部32的外螺纹321的牙顶外径大于所述下拉伸夹具3其他位置的外径。这样的设定可以使下拉伸夹具3既可以从所述低温环境箱1内部向外安装又可以使下拉伸夹具3从所述低温环境箱1外穿入所述低温环境箱1内进行安装，所述固定部32的外螺纹321不会碰触所述保温层12，且所述下拉伸夹具3的其他部位可以顺利的通过所述密封圈112，能够顺利的进出，方便安装。
所述密封圈112与所述固定部32使用螺纹配合既能固定所述下拉伸夹具3 又能具有良好的密封效果，也可以在所述密封圈112与所述固定部3之间使用生料带填料进一步提高密封性能。
使用时，打开所述保温盖13，将所述夹持部Ⅰ31穿过所述通孔Ⅰ111进入所述箱体11内，且所述固定部32与所述密封圈112通过螺纹密封，将拉伸试件的底端穿入所述夹持缝Ⅰ311中并通过销轴Ⅰ312固定连接，所述下拉伸夹具 3的另一端与拉伸试验机连接，将拉伸试件的顶端穿入所述夹持缝Ⅱ211中并通过销轴Ⅱ212固定连接，在所述箱体1内注入液氮，当所述液氮的液面高度高于所述夹持部Ⅱ211和所述试件时停止注入，调整所述上拉伸夹具2的位置，使之通过所述保温盖13上的通孔Ⅲ131，调整拉伸试验机横梁的高度至合适位置，使上拉伸夹具2远离所述夹持部Ⅱ21的一端与拉伸试验机连接，最后盖上所述保温盖13，待液氮不再剧烈蒸发并保温一定时间后即可开始拉伸试验。试验完成后可取下所述密封塞161，并用回收管16回收所述液氮。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。