一种圆形管材或棒材试样拉伸试验夹具及其设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管材或棒材性能试验夹具，具体的说是一种在圆形管材或棒材的拉伸性能进行试验时对管材或棒材进行夹持的夹具，并据此提供一种试验设备，体积小拆装方便夹紧力均匀可靠，在装夹的过程中自动对中，装夹均匀迅速牢靠，尤其适用于在结构紧凑、空间狭小的高低温环境箱中使用，特别是对一些新材料在服役温度下全面测定其力学性能。
【背景技术】
[0002]在进行拉伸性能测试的时候，有些材料尤其是一些新材料必须在服役温度下全面测定其力学性能，主要依靠在材料试验机配置的高低温环境箱中完成。
[0003]通常高低温环境箱结构紧凑、内部空间狭小，具体的试验方法有两种，即:
[0004](I)对于圆棒状试样，通过带有螺纹的延伸杆；
[0005](2)板状试样可采用销钉连接方式，伸进环境箱内部。
[0006]但对于管材，特别是薄壁管材，以上两种方法不可行，试验机的夹头尺寸太大，环境箱根本容纳不下，而且薄壁管材还存在着夹持的问题，例如夹持力过大容易对管材的管壁造成破坏，导致试验无法进行或者试验得到的数据与管材自身的实际情况偏差较大。
[0007]此外，现有的拉力试验机用的管材试样夹具，一般都体积较大，或者是体积小但测试力不足，试样的拆卸只能在高低温环境箱外进行，且要用专用工具装拆;一方面夹具的对中度较差，装夹力不均匀，拉伸过程中试样常在非正常位置断裂;另一方面由于没有较好的精准的对中及夹紧装置，夹具经常容易出现“崩齿”和“锁死”等现象，使夹具报废或不能拆卸重复使用试样不能再进行测试的情况；同样由于以上原因的存在，使得试样测试的数据有所误差和不尽人意。
[0008]基于以上问题，需要开发一种专用的管材高低温测试用的专用装夹夹具装置，使其可以适用于管材或棒材，特别是薄壁管材的拉伸性能测试。
【实用新型内容】
[0009]为了确保拉力试验机使用的试件试样用夹具能够在高低温环境下、在窄小空间准确定位、且装夹力均匀牢靠、装卸方便快捷迅速，本实用新型提供一种圆形试样拉伸试验夹具及试验设备，其结构灵巧合理、体积小、自动对中、装夹均匀牢靠、强度高、装拆方便快捷且适用于空间窄小、尤其是在高低温环境中使用，特别适用于薄壁管材进行拉伸试验。
[0010]本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0011]—种圆形试样拉伸试验夹具，包括拉力柄、锁紧部件、夹持座、夹持器，所述夹持器为中空结构以允许试件试样被夹持于其中，所述夹持器包括一体成型的圆柱体和圆台体，圆台体的小径端与所述圆柱体连接，所述圆台体通体沿轴向开有至少两个槽，以将所述圆台体分割成夹持块，所述夹持块的内部表面具有夹持所述试件试样的夹持部;所述夹持座套接在所述夹持器的外部，并与夹持器配合连接，夹持座具有与所述圆台体配合的第一锥面;所述锁紧部件的前端与所述夹持座通过螺旋结构连接，所述拉力柄与所述锁紧部件的后端连接。
[0012]优选的，还包括夹持芯，所述夹持芯嵌入安装在所述试件试样的夹持端，用以为所述试件试样提供内部支撑，防止试件试样被夹持变形。
[0013]进一步的，所述夹持芯与所述试件试样采用过渡配合或过盈配合，不仅使所述夹持芯可在试件试样端部固定，还可有效保证试件试样受到夹持力的作用时保持试件试样形状不变。
[0014]优选的，所述槽的尾部设有应力消散弧，以避免所述夹持器因变形而造成的应力集中破坏。当夹持器的圆台体外表面整体受到夹持座的压力时，其夹持块要向内收缩变形，变形使得夹持器的槽的结构部分产生应力；例如其圆柱体与圆台体相结合的外部部位、所述槽的底部，在上述部位均是采用防止应力集中的圆弧来过渡的，由于圆弧的存在使得该处的应力得不到集中，相反的是圆弧使得应力得到了较好的均布分散;这样大大延长了夹具的使用寿命。
[0015]优选的，所述应力消散弧为直径大于槽宽的优弧;或者，所述应力消散弧为直径等于槽宽的半圆形弧;或者所述应力消散弧为直径大于槽宽的劣弧。
[0016]优选的，所述夹持部的内表面设为摩擦面，或者所述夹持部的内表面设有凸起或齿牙，以使所述夹持部可对试件试样提供更好的夹持力，减小夹持部与试件试样外壁之间的摩擦力，使夹具的夹持效果更好。
[0017]进一步的，所述凸起为菱形、三角形或圆形结构，和/或所述凸起具有与所述试件试样外表面相配合的弧面。
[0018]进一步的，所述齿牙为锯齿形、三角形、梯形或倒齿状。
[0019]优选的，所述圆台体的外表面为与所述第一锥面配合的锥面;或者所述圆台体的外表面为与所述第一锥面接触的弧面。
[0020]进一步的，在所述圆台体的端部设有环状的凸台，所述凸台的内径大于所述圆台体的内径，所述凸台的外径小于所述圆台体的最大外径;所述凸台被所述槽分割。凸台的设计是为了减小夹紧时与拉力柄的接触面积，从而减少操作手轮所需的力矩；同时凸台内孔的变化可以在夹具内隐藏部分夹持芯。
[0021 ]凸台的设计还可以避免圆台体直接与拉力柄的伞状结构直接接触，凸台与拉力柄的伞状结构的接触面积，明显低于圆台体与拉力柄的伞状结构的接触面积，这样就可以降低凸台与伞状结构相互扭转时的摩擦力，也就降低了对整个夹具的磨损。
[0022]优选的，当所述试件试样被夹持时，所述凸台的端面与所述拉力柄的端面接触。
[0023]优选的，所述锁紧部件通过第二锥面与所述拉力柄的端部连接，并将所述拉力柄的端部对应的设置为与所述第二锥面配合的伞状结构。拉力柄的伞状结构与夹持器的第二锥面紧密连接并配合，并在连接后自动实现对中。
[0024]优选的，所述伞状结构的端面设有圆形的凹部，所述凹部的直径大于所述试件试样的内径，并且小于所述凸台的外径，使所述夹持芯可置于所述凹部之中，同时使所述凸台可与所述凹部外侧的端面顶紧配合。凹部的存在可隐藏部分夹持芯，一方面为了减少和夹持器端部凸台相接触的面积，使手轮在夹紧操作时更省力，另一方面的作用是锁紧部件与夹持座旋紧的过程中凹部紧抵夹持芯的端部并反向推动夹持芯相对所述试件试样做轴向移动，使夹持芯更深入的进入到所述试件试样之中，这样的作用使得夹具的夹持效果更好；凹部的设计还可以进一步减小夹具的尺寸。
[0025]优选的，所述凹部为圆柱状。
[0026]优选的，夹持座具有手动旋紧部件，和/或，锁紧部件具有手动旋紧部件;所述手动旋紧部件为采用花瓣形设置的手轮结构，便于手动操作。
[0027]优选的，所述螺旋结构为螺纹，或者所述螺旋结构为螺旋槽和连接在螺旋槽中的柱块。
[0028]锁紧部件内穿设连接有拉力柄，二者通过锥面配合接触并自动对中，锁紧部件的前行带动拉力柄一起前行；同理，夹持座的内部放置有夹持器，二者通过锥面配合接触并对中，夹持座的前行带动夹持器一起前行;而在夹持器内装有带夹持芯的试件试样;锁紧部件与夹持座是通过螺纹连接的，在夹具夹紧时，两者因为通过手轮旋紧而相向运动，相向运动的结果是:夹持器的凸台与拉力柄的凹部相接触并进行对中，此时夹持芯与试件试样多余的部分隐藏在拉力柄的伞状结构的凹部及夹持器的凸台的内部；同时拉力柄的凹部底面抵住夹持芯的端面，相向运动一方面导致拉力柄与夹持芯愈顶愈紧，另一方面夹持器的凸台与拉力柄的凹部底面也愈顶愈紧，两者相互作用的结果迫使夹持器发生形变，由于夹持座的第一锥面的约束作用，使得夹持器通过其上的夹持块受迫向内收缩，收缩的结果使得夹持块、试件试样、夹持芯越夹越紧。
[0029]所述拉力柄、锁紧部件、夹持座、夹持器同轴安装，并且拉力柄的伞状结构和凹部、锁紧部件的第二锥面、夹持座的第一锥面、夹持器的圆台体和凸台均为同轴安装，使整个夹具在装配后以及在夹持试件试样的过程中都可以自动对中。
[0030]夹具的材料为高低温合金、耐候钢或者工具钢，使得夹具应用的温度范围更大。
[0031]—种拉力试验设备，其包括以上所述圆形试样拉