一种金属材料力学性能测试装置

本实用新型金属材料高温力学性能测试技术领域，特别涉及一种金属材料力学性能测试装置。

背景技术：

随着现代材料科学的发展，金属材料在航空航天、汽车船舶、工业电子等各个领域的应用越来越广泛，对金属材料的高温力学性能提出了新的要求，金属板料的高温拉伸和疲劳性能的测试至关重要。金属材料的高温力学性能测试试验，目前常用的测试方法为热模拟试验，该试验要在热模拟试验机上完成，试验过程工艺复杂，试验人员技术要求高，试验价格昂贵，且无法直接测试金属材料的高温疲劳性能，大大限制了金属材料高温力学性能的测试范围。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种金属材料力学性能测试装置，以解决现有的金属材料热模拟试验，工艺复杂，试验条件要求较高，且无法直接测试金属材料的高温疲劳性能的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种金属材料力学性能测试装置，包括加热炉膛、加热元件及万能试验机；加热炉膛设置在万能试验机上，加热炉膛的一侧与试验机左立柱连接，另一侧与试验机右立柱连接；加热元件均匀铺设在加热炉膛的内壁上；

加热炉膛的上顶面设置有炉膛上通孔，下底面设置有炉膛下通孔；试样贯穿设置在加热炉膛中，试样的上夹持端伸出炉膛上通孔，并与试验机上作动缸固定连接；试样的下夹持端伸出炉膛下通孔，并与试验机下作动缸固定连接。

进一步的，试样的中部试验段位于加热炉膛的中心。

进一步的，还包括绝缘耐火层；绝缘耐火层设置在试样与加热元件之间，且设置在加热元件的表面。

进一步的，加热元件采用电阻加热丝或镍铬合金电热丝。

进一步的，试样的上夹持端与炉膛上通孔之间设置有保温材料，试样的下夹持端与炉膛下通孔之间设置有保温材料。

进一步的，保温材料采用陶瓷纤维毯，陶瓷纤维毯充填在试样的上夹持端与炉膛上通孔之间及试样的下夹持端与炉膛下通孔之间。

进一步的，还包括加热控制器，加热控制器通过导线与加热元件连接。

进一步的，加热炉膛包括炉膛本体、炉门及若干炉膛锁紧机构，炉膛本体采用中空结构，炉膛本体的侧壁上设置炉门开口，炉门安装在炉门开口处，炉门的一端与炉门开口的一侧转动密封连接，另一端通过炉膛锁紧机构密封锁紧；若干炉膛锁紧机构均匀设置炉膛本体与炉门之间。

进一步的，加热炉膛与试验机左立柱或试验机右立柱之间设置有炉膛固定件；炉膛固定件的一端与加热炉膛的外侧壁固定连接，另一端与试验机左立柱或试验机右立柱固定连接。

进一步的，试样的上夹持端通过上夹头与试验机上作动缸连接，上夹头的一端与试样的上夹持端连接，另一端与试验机上作动缸连接，试验机上作动缸与试验机上横梁连接；

试样的下夹持端通过下夹头与试验机下作动缸连接，下夹头的一端与试样的上夹持端连接，另一端与试验机下作动缸连接，试验机下作动缸与试验机下横梁连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的一种金属材料力学性能测试装置，通过将加热炉膛设置在试验机的左右立柱之间，试样贯穿设置在加热炉膛中，并将试样的夹持端与试验机连接，利用加热元件对加热炉膛内部进行加热，满足对不同金属材料的高温拉伸和疲劳试验测试，装置结构简单，易加工，操作方便，试验过程安全稳定，测试结果准确，适用范围广。

进一步的，通过将试样的中部试验段设置在加热炉膛的中心，确保了高温拉伸或疲劳测试过程中，试样的中部试验段处于温度稳定的环境中，避免了温度对测试结果的影响，有效提高了测试结果的精准度。

进一步的，通过在试样与加热元件之间设置绝缘耐火层，保证试验过程中试样与加热元件之间相互绝缘，试验过程安全可靠。

进一步的，加热元件采用电阻加热丝，结构简单，加热过程较快，成本低。

进一步的，通过在试样夹持端与炉膛通孔之间设置保温材料，避免了试验过程加热炉膛中的温度散失，为试样拉伸或疲劳测试过程提供稳定的测试环境，确保了测试结果的准确度。

进一步的，通过在试样夹持端与炉膛通孔之间设置保温材料，避免了试验过程加热炉膛中的温度散失，为试样拉伸或疲劳测试过程提供稳定的测试环境，确保了测试结果的准确度。

进一步的，通过设置加热控制器，利用加热控制器对加热元件的加热温度进行控制，准确度较高，控制方便。

进一步的，加热炉膛采用炉膛本体和炉门组合，形成可开闭式炉膛结构，便于试样安放取出，操作方便；炉膛本体和炉门采用炉膛锁紧机构锁紧固定，避免了试验过程，加热炉膛中热量散失。

进一步的，加热炉膛采用炉膛固定件与试验机的左右立柱连接，连接稳固性较高，便于安装拆卸。

进一步的，试样夹持端通过夹头与试验机作动缸连接，提高了测试结果的准确度。

综上，本实用新型所述的一种金属材料力学性能测试装置，加热炉膛能够自由安装在万能试验机左右立柱上，通过万能试验机和加热炉膛二者的配合使用，可以采用普通万能试验机完成高温拉伸和高温疲劳试验，试验过程简便，操作工艺简单，使用范围广；加热炉膛采用可开闭式，便于将试样封闭在加热炉膛内部，加热炉有足够的均热带，保证测试结果准确；同时试样伸出加热炉膛的上下通孔后，夹持在试验机夹头上，避免试验机夹头在高温试验过程中受热而损害，大大提高了试验机的使用寿命；通过在加热元件的外侧设置绝缘耐火层，确保了试验过程中，试样与加热元件之间相互绝缘，试验过程安全可靠；在炉膛开闭处设置炉膛锁紧机构，在炉膛上下通孔处填充陶瓷纤维毯，大大降低了试验过程中加热炉膛内部温度的散失，保证加热炉膛内部温度均匀，测试结果准确可靠。

附图说明

图1为本实用新型所述的金属材料力学性能测试装置的结构示意图。

其中，1加热炉膛，2加热元件，3加热控制器，4保温材料，5试验机上横梁，6试验机下横梁，7试验机左立柱，8试验机右立柱，9试验机上作动缸，10试验机下作动缸，11上夹头，12下夹头，13绝缘耐火层，14炉膛固定件，15试样；101炉膛上通孔，102炉膛下通孔，103炉膛锁紧机构。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如附图1所示，本实用新型提供了一种金属材料力学性能测试装置，包括加热炉膛1、加热元件2、加热控制器3及万能试验机，加热炉膛1设置在万能试验机上；万能试验机采用普通万能试验机，包括试验机上横梁5、试验机下横梁6、试验机左立柱7及试验机右立柱8；加热炉膛1的一侧通过一炉膛固定件4与试验机左立柱7固定连接，另一侧通过另一炉膛固定件4与试验机右立柱8固定连接。

加热炉膛1的上顶面设置有炉膛上通孔101，下底面设置有炉膛下通孔102；试样15贯穿设置在加热炉膛1中；试样15包括上夹持端、下夹持端及中部试验段，试样15的中部试验段位于加热炉膛1中，试样15的上夹持端伸出炉膛上通孔101后，与试验机上作动缸9连接；优选的，试样15的上夹持端与试验机上作动缸9之间设置有上夹头11，上夹头11的下端与试样15的上夹持端固定连接，上夹头11的上端与试验机上作动缸9的下端固定连接，试验机上作动缸9的上端与试验机上横梁5连接；试样15的下夹持端伸出炉膛下通孔102后，与试验机下作动缸10连接；优选的，试样15的下夹持端与试验机下作动缸10之间设置有下夹头12，下夹头12的上端与试样15的下夹持端固定连接，下夹头12的下端与试验机下作动缸10的上端固定连接，试验机下作动缸10的下端与试验机下横梁6连接。

加热元件2均匀铺设在加热炉膛1的内壁上，用于为加热炉膛1中进行加热；优选的，加热元件2采用电阻加热丝，加热元件2采用电阻加热丝，结构简单，加热过程较快，成本低。

绝缘耐火层13设置在试样15与加热元件2之间，且设置在加热元件2的表面，通过在试样15与加热元件2之间设置绝缘耐火层13，保证试验过程中试样15与加热元件2之间相互绝缘，试验过程安全可靠；优选的，绝缘耐火层13采用无机防火板。

加热控制器3设置在加热炉膛1的外侧，加热控制器3通过导线与加热元件2连接；通过设置加热控制器3，利用加热控制器3对加热元件2的加热温度进行控制，实现对加热炉膛内不的温度和工作状态有效控制，准确度较高，控制方便。

试样15的上夹持端与炉膛上通孔101之间设置有保温材料4，试样15的下夹持端与炉膛下通孔102之间设置有保温材料4；通过在试样夹持端与炉膛通孔之间设置保温材料，避免了试验过程加热炉膛中的温度散失，为试样拉伸或疲劳测试过程提供稳定的测试环境，确保了测试结果的准确度。

本实用新型优选的，保温材料4采用陶瓷纤维毯，陶瓷纤维毯充填在试样15的上夹持端与炉膛上通孔101之间及试样15的下夹持端与炉膛下通孔102之间。

加热炉膛1包括炉膛本体、炉门及若干炉膛锁紧机构103，炉膛本体采用中空结构，炉膛本体的侧壁上设置炉门开口，炉门安装在炉门开口处，炉膛本体与炉门拼装形成完整加热炉膛结构；炉门的一端与炉门开口的一侧转动密封连接，另一端通过炉膛锁紧机构103密封锁紧；若干炉膛锁紧机构103均匀设置炉膛本体与炉门之间；炉膛锁紧机构103的一端与炉膛本体连接，另一端与炉门连接；加热炉膛1采用炉膛本体及炉门组合，形成可开闭式炉膛结构，便于试样安放取出，操作方便；炉膛本体及炉门之间采用炉膛锁紧机构103锁紧固定，避免了试验过程，加热炉膛中热量散失。

工作原理及使用方法

本实用新型所述的一种金属材料力学性能测试装置，使用时，首先，将万能试验机的上夹头安装在试验机上作动缸上，将下夹头安装在试验机下作动缸上；然后将试样的上下夹持端分别固定在上夹头与下夹头上，试样的中心区域为试验测试区域。

将加热炉膛安装在试验机左立柱与试验机右立柱之间，打开可开闭式加热炉膛，将试样设置在加热炉膛中，试样的上下夹持端分别通过加热炉膛上顶面和下底面上的炉膛通孔伸出加热炉膛外部，关闭可开闭式加热炉膛，并锁紧布置在加热炉膛上的炉膛锁紧机构；在加热炉膛的上下炉膛通孔处填充陶瓷纤维毯；然后打开加热控制器设定试验测试温度和加热以及保温试验，待加热炉膛温度达到设定温度值时，开动万能试验机开始试验并记录试验数据，待试验结束后，关闭试验机和加热控制器；待炉膛温度降低至室温时，打开可开闭式炉膛，取出试样，完成整个试验过程。

本实用新型所述的金属材料力学性能测试装置，可以满足不同金属材料的高温拉伸和疲劳性能测试，装置结构简便易加工，操作工艺简单，试验过程安全稳定，测试结果准确，使用范围广，采用本装置可以通过试验测定不同金属材料的高温拉伸和高温疲劳性能；

本实用新型中，万能试验机采用普通万能试验机，试样的上下夹持端分别通过上下夹头与万能机的试验机上作动缸及试验机下作动缸连接；万能试验机的试验机下作动缸能够做上下运动，对试样施加拉或压的外加荷载；加热炉膛采用可开闭式炉膛结构，加热炉膛的上顶面和下地面的中心区域设置通孔；使用时，先打开可开闭式炉膛结构，将安装在安装在试验机上的试样封装在炉膛内部中心区域；且试样的上下夹持端通过炉膛上下通孔伸出炉膛外安装在试验机上下夹头上，然后关闭炉膛；加热元件沿加热炉膛的内壁均匀布置，使得加热过程中，炉膛内部温度均匀，试验结果准确；通过设置绝缘耐火层，保证试验过程中试样与加热元件之间相互绝缘，试验过程安全可靠；优选的，沿炉膛上中下三个部位均匀布置炉膛锁紧机构，安装好试样关闭炉膛锁紧机构，保证试验过程中热量的不散失；通过导线将加热控制器与加热元件连接，实现控制加热炉膛的温度和工作状态；加热炉膛通过炉膛固定件与试验机左右立柱相连，便于安装与拆卸；同时为填充在加热炉上下通孔处的耐高温的陶瓷纤维毯，试验过程中，陶瓷纤维毯可以大大降低炉膛内部的温度散失。

上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。