专利名称：用于高温合金持久试验的夹具及防氧化粘结方法
技术领域：
本发明涉及1000°C金属持久试验的夹持及防护，即用于1000°C金属持久试验中， 试样的夹持及防止试样与夹具的氧化粘接。
背景技术：
在进行100(TC高温持久试验中，既要防止试样和夹具高温氧化粘接，还要能够方便的将夹具和试分离。现有的金属防氧化粘接技术主要集中在改善金属的本质、把被保护金属与腐蚀介质隔开、对金属进行表面处理、改善外界环境以及电化学保护等方式，来提升金属的抗氧化粘接能力。而在1000°c的金属持久试验中，试验要求金属试样为金属原始状态，从而确保试验结果体现金属材料的真实性能，不能通过现有技术改变金属状态来实现防氧化粘接，所以只能对金属试样连接处进行非金属涂层的表面处理，形成保护层。而现有技术中尚无能在100(TC条件下持续800小时还能反复使用的防护方法及防护夹具。目前高温持久试验中采用的夹具为普通螺纹连接方式，该夹具的一端为内螺纹， 另一端为外螺纹，通过内螺纹使该夹具与试样连接，通过外螺纹，将夹具固定在持久试验机上。由于试验温度高达1040°C，在拆卸和安装试样时，螺纹夹具耗时繁琐，使试验者长时间在高温下进行操作，环境较恶劣。同时，螺纹夹具在高温下反复使用后，造成螺纹夹具自身氧化损伤，在试验过程中，无法有效准确的夹持，还造成成本增加，试验结束后高温氧化现象严重，夹具和试样无法正常分离等情况，严重影响了高温持久试验的效率和成功率，同时增加了大量的成本，造成了资源的浪费。
发明内容
为克服现有技术中存在的工作环境恶劣、耗时长，并且螺纹夹具自身氧化损伤严重的不足，本发明提出了一种用于高温合金持久试验的夹具及防氧化粘结方法。本发明包括夹头、夹环和中间接头，所述的夹头一端为内螺纹，另一端为光杆的夹杆；夹环是由两个半圆形套筒组合而成的；夹环的内径与夹头上夹杆的外径相同；夹环的外径与位于持久试验机连接杆上的连接孔内径相同；在所述夹环的一端有径向凸出的卡
ο本发明还提出了一种上述高温合金持久试验的夹具的防氧化粘结方法，包括以下步骤步骤1，对夹头和中间接头或夹头喷涂抗咬合剂；在两个夹头的内螺纹处和/或中间接头的内螺纹处分别喷涂抗咬合剂，使抗咬合剂均勻覆盖螺纹表面；将喷涂过抗咬合剂的夹头垂直放置，并使夹头的螺纹端朝下，中间接头亦垂直放置，在室温下保持10分钟；步骤2，在试样上涂覆抗咬合剂；将试样两端的螺纹部分分别浸入抗咬合剂中，并分别将试样按顺时针方向和逆时针方向分别旋转360° ；步骤3，安装试样；将两个试样的一端分别旋入夹头中，将两个试样的另一端分别旋入中间接头的内孔中，使两个夹头、两个试样和中间接头串接在一起，并将每处螺纹拧紧后再退出两扣； 步骤4，对夹头和中间接头进行防氧化处理；在夹头和试样接口处、中间接头和试样的接口处喷涂玻璃润滑剂，通过玻璃润滑剂封住夹具、中间接头和试样的接口 ；步骤5，固化夹头和中间接头上的玻璃润滑剂；将经过防氧化处理的夹头和中间接头置于烘箱内，对烘箱加温至80°C ；放置30分钟后取出，使喷涂在夹头和中间接头上的玻璃润滑剂固化；步骤6，将夹具与持久试验机连接；将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样与持久试验机的连接；通过持久试验机调节试样的位置，使试样位于持久试验机的高温炉内，进行持久试验。本发明所述的高温合金是指能够在600°C以上高温下承受较大复杂应力的，并具有表面稳定性的高合金化铁基或镍基、钴基奥氏体金属材料。本发明通过夹头与持久试验机的连接杆连接，并利用夹环将夹具卡在连接杆上， 从而实现试样的高温持久试验。本发明在夹具螺纹处喷涂耐高温的抗咬合剂，并通过玻璃润滑剂对夹具和试样进行防氧化处理。由于本发明采取的上述技术措施，在1040°C的高温环境下，能够避免夹具间的氧化粘接，并且方便快捷的拆卸和安装试样，减少试验者在高温下的操作时间。同时，夹具、中间接头和半环通过试验中的紧配合，能有效避免试样在被夹持过程中的晃动，确保试样与夹具的同轴度，垂直拉伸试样，进一步提高试验精度。本发明使用抗咬合剂，能够防止试样和夹具在长期高温拉伸状态下的相互粘接。试验结束后，夹具和试样易分离，拆卸方便，不会造成夹具和试样的损坏，进一步保护了夹具，提高了夹具的使用率。使用玻璃润滑剂，能有效阻止氧气进入，从源头上防止夹具和试样本身的氧化和腐蚀变形，提高了高温持久试验的效率和成功率，同时降低了成本，减少了资源浪费。
图1是现有技术中的高温持久试验夹具。图2是各部件连接示意图。其中1.夹头2.中间接头3.夹环4.试样
具体实施例方式实施例一本实施例是一种用于1000°C高温合金持久试验的夹具，试验的试样4为两件，并通过夹具中的之间接头串接。试验的试样4采用镍基高温合金制成。本实施例包括两个夹头1、两个夹环3和一个中间接头2。所述的夹头1、夹环3和中间接头2用定向铸造高温合金制成所述的夹头1 一端为内螺纹，另一端为光杆的夹杆。夹环3是由两个半圆形套筒组合而成的。夹环3的内径与夹头1上夹杆的外径相同。夹环3的外径与位于持久试验机连接杆上的连接孔内径相同。在所述夹环的一端有径向凸出的卡盘，使所述夹环3的外圆表面呈阶梯状。中间接头2为中空回转体。中间接头2的中心孔的内径与试样的外径相同。使用时，将两个试样4的一端分别旋入夹头1中，将两个试样4的另一端分别旋入中间接头2的内孔中，使两个夹头1、两个试样4和中间接头2串接在一起。将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环3的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环3，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样4与持久试验机的连接。本实施例还提出了一种利用上述夹具对K002高温合金材料进行高温合金持久性能检测的方法。本实施例中的试样为两件。其具体过程包括以下步骤步骤1，对夹头和中间接头喷涂抗咬合剂。在两个夹头1的内螺纹处和中间接头2 的内螺纹处分别喷涂乐泰N-5000抗咬合剂，使抗咬合剂均勻覆盖螺纹表面。将喷涂过抗咬合剂的夹头1垂直放置，并使夹头的螺纹端朝下，中间接头2亦垂直放置，在室温下保持10 分钟。步骤2，在试样上涂覆抗咬合剂。将2根试样4的一端螺纹部分浸入乐泰N-5000 抗咬合剂中，并将试样按顺时针方向和逆时针方向分别旋转360°，使试样螺纹部分滚饱抗咬合剂。再将2根试样4的另一端螺纹部分浸入乐泰N-5000抗咬合剂中，亦将试样按顺时针方向和逆时针方向分别旋转360°，使试样螺纹部分滚饱抗咬合剂。步骤3，安装试样。将两个试样4的一端分别旋入夹头1中，将两个试样4的另一端分别旋入中间接头2的内孔中，使两个夹头1、两个试样4和中间接头2串接在一起，并将每处螺纹拧紧后再退出两扣。步骤4，对夹头和中间接头进行防氧化处理。在夹头和试样接口处，以及中间接头和试样的接口处喷涂GT-6玻璃润滑剂，通过玻璃润滑剂封住夹具、中间接头和试样的接口，以完全隔绝夹具内螺纹及试样螺纹部分与氧气的接触。步骤5，固化夹头和中间接头上的玻璃润滑剂。将经过防氧化处理的夹头和中间接头置于烘箱内，将烘箱加温至80°C，放置30分钟后取出，使喷涂在夹头和中间接头上的玻璃润滑剂固化。步骤6，将夹具与持久试验机连接。将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环3的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环3，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样4与持久试验机的连接。通过持久试验机调节试样的位置，使试样位于持久试验机的高温炉内，进行持久试验。实施例二本实施例是一种用于1040°C金属持久试验的夹具，试验的试样4为一件。试验的试样4采用铁基高温合金制成。本实施例包括两个夹头1和两个夹环3。所述的夹头1和夹环3用定向铸造高温合金制成。所述的夹头1 一端为内螺纹，另一端为光杆的夹杆。夹环3是由两个半圆形套筒组合而成的。夹环3的内径与夹头1上夹杆的外径相同。夹环3的外径与位于持久试验机连接杆上的连接孔内径相同。在所述夹环的一端有径向凸出的卡盘，使所述夹环3的外圆表面呈阶梯状。使用时，将试样4的两端分别旋入两个夹头1 一端的内螺纹中，使两个夹头1和试样4串接在一起。将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环3的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环3，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样4与持久试验机的连接。本实施例还提出了一种利用上述夹具对K002高温合金材料进行高温合金持久性能检测的方法。本实施例中的试样为单个试样。其具体过程包括以下步骤步骤1，对夹头和中间接头喷涂抗咬合剂。在两个夹头1的内螺纹处和中间接头2 的内螺纹处分别喷涂乐泰N-5000抗咬合剂，使抗咬合剂均勻覆盖螺纹表面。将喷涂过抗咬合剂的夹头1垂直放置，并使夹头的螺纹端朝下，中间接头2亦垂直放置，在室温下保持10 分钟。步骤2，在试样上涂覆抗咬合剂。将试样4的一端螺纹部分浸入乐泰N-5000抗咬合剂中，并将试样按顺时针方向和逆时针方向分别旋转360°，使试样螺纹部分滚饱抗咬合剂。再将试样4的另一端螺纹部分浸入乐泰N-5000抗咬合剂中，亦将试样按顺时针方向和逆时针方向分别旋转360°，使试样螺纹部分滚饱抗咬合剂。步骤3，安装试样。将试样4的两端分别旋入两个夹头1 一端的内螺纹孔中，使两个夹头1和试样4串接在一起，并将每处螺纹拧紧后再退出两扣。步骤4，对夹头进行防氧化处理。在夹头和试样接口处喷涂GT-6玻璃润滑剂，通过玻璃润滑剂封住夹具和试样的接口，以完全隔绝夹具内螺纹及试样螺纹部分与氧气的接触。步骤5，固化夹头上的玻璃润滑剂。将经过防氧化处理的夹头置于烘箱内，将烘箱加温至80°C，放置30分钟后取出，使喷涂在夹头上的玻璃润滑剂固化。步骤6，将夹具与持久试验机连接。将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环3的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环3，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样4与持久试验机的连接。通过持久试验机调节试样的位置，使试样位于持久试验机的高温炉内，进行持久试验。
权利要求
1.一种用于高温合金持久试验的夹具，其特征在于，包括夹头、夹环和中间接头，所述的夹头一端为内螺纹，另一端为光杆的夹杆；夹环是由两个半圆形套筒组合而成的；夹环的内径与夹头上夹杆的外径相同；夹环的外径与位于持久试验机连接杆上的连接孔内径相同；在所述夹环的一端有径向凸出的卡盘。
2.—种权利要求1所述夹具的防氧化粘结方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，对夹头和中间接头或夹头喷涂抗咬合剂；在两个夹头的内螺纹处和/或中间接头的内螺纹处分别喷涂抗咬合剂，使抗咬合剂均勻覆盖螺纹表面；将喷涂过抗咬合剂的夹头垂直放置，并使夹头的螺纹端朝下，中间接头亦垂直放置，在室温下保持10分钟；步骤2，在试样上涂覆抗咬合剂；将试样两端的螺纹部分分别浸入抗咬合剂中，并分别将试样按顺时针方向和逆时针方向分别旋转360° ；步骤3，安装试样；将两个试样的一端分别旋入夹头中，将两个试样的另一端分别旋入中间接头的内孔中，使两个夹头、两个试样和中间接头串接在一起，并将每处螺纹拧紧后再退出两扣；步骤4，对夹头和中间接头进行防氧化处理；在夹头和试样接口处、中间接头和试样的接口处喷涂玻璃润滑剂，通过玻璃润滑剂封住夹具、中间接头和试样的接口 ；步骤5，固化夹头和中间接头上的玻璃润滑剂；将经过防氧化处理的夹头和中间接头置于烘箱内，对烘箱加温至80°C ；放置30分钟后取出，使喷涂在夹头和中间接头上的玻璃润滑剂固化；步骤6，将夹具与持久试验机连接；将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样与持久试验机的连接；通过持久试验机调节试样的位置，使试样位于持久试验机的高温炉内，进行持久试验。
全文摘要
一种用于高温合金持久试验的夹具及防氧化粘结方法。所述的夹具包括夹头、夹环和中间接头。夹头一端为内螺纹，另一端为夹杆。夹环是由两个半圆形套筒组合而成的，夹环的一端有卡盘。将夹头的夹杆装入持久试验机连接杆上的连接孔内，将组成夹环的两个半圆形套筒套装在夹头的夹杆上，组合成圆形的夹环，并通过位于夹环的一端的卡盘将夹具卡在持久试验机的连接杆上，从而实现将试样与持久试验机的连接。本发明在夹具螺纹处喷涂耐高温的抗咬合剂，并通过玻璃润滑剂对夹具和试样进行防氧化处理。本发明在进行1000℃高温持久试验中，有效防止了试样和夹具高温氧化粘接，并且易于分离，从而夹具和试样拆卸方便，能反复使用，减少夹具和试样损坏，降低成本。
文档编号G01N25/00GK102565115SQ201110347148
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者于洁, 刘磊, 孙岳屏, 李航, 苏鹏, 贾丽静, 郭子静, 闫达 申请人:西安航空动力股份有限公司