一种蠕变测试系统的制作方法

本发明实施例涉及蠕变测试技术领域，具体涉及一种蠕变测试系统。

背景技术：

蠕变试验是测定金属材料在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形现象的一种材料机械性能试验。常规的蠕变试验样品结构分为平行测试段、变形凸台段、过渡装夹段。一般样品平行测试段长度在50mm以内，宽厚20mm×4mm的矩形截面。

目前蠕变试验装置是将整个样品及测量、样品装夹结构均设置在蠕变大气炉中，由于整个样品及测量、样品装夹结构均暴露在高温大气环境下，在一次1-2年的连续高温蠕变实验中，常规样品的变形凸台段与变形测量结构会烧结在一起、过渡装夹段与装夹结构因高温变形，最终导致样品和测量结构、装夹结构损坏的现象。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种蠕变测试系统，以解决现有技术中样品和测量结构、装夹结构容易因高温损坏的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，一种蠕变测试系统，包括：

测试样品，所述测试样品由中部向端部依次形成平行测试部、变形凸台部以及过渡装夹部；

箱式高温炉，所述箱式高温炉的内部形成有供测试样品竖直置入的内腔，且所述测试样品上端的过渡装夹部从箱式高温炉的顶端面穿出，所述测试样品下端的过渡装夹部从箱式高温炉的底端面穿出；

夹持端头，为夹持装置的夹持端，所述夹持端头设置在箱式高温炉的外侧，并夹持在测试样品的过渡装夹部上，其中，所述测试样品的两端均设置一个夹持端头用于夹持固定；

变形夹具导杆，所述变形夹具导杆竖直设置在箱式高温炉内，且变形夹具导杆的上端分别夹持在测试样品的两个变形凸台部上，所述变形夹具导杆的下端从箱式高温炉的底端面穿出，用于连接变形测量装置；

水冷循环装置，所述水冷循环装置包括水冷箱和通过管路与水冷箱连接的水冷接头，所述水冷接头安装在伸出箱式高温炉的过渡装夹部上，用于隔断测试样品上的热量传递。

进一步地，所述平行测试部为长板状结构，其长度范围为400-600mm，且平行测试部的截面尺寸范围为(10-90mm)×90mm。

进一步地，所述变形凸台部的表面喷涂有金属氧化物涂层。

进一步地，所述箱式高温炉的内腔为方形腔，且所述方形腔在箱式高温炉的两端面上均形成供过渡装夹部配合穿过的通孔。

进一步地，所述箱式高温炉内设有围设在箱式高温炉内腔外侧的电阻加热丝，所述电阻加热丝沿箱式高温炉内腔的高度方向分布，且电阻加热丝嵌装在箱式高温炉的箱壁内部。

进一步地，所述箱式高温炉内的电阻加热丝沿高度方向分为独立的五段，并在每段电阻加热丝上分别安装有与电阻加热丝联动控温的热电偶。

进一步地，所述箱式高温炉的内腔内填充有氩气。

进一步地，所述水冷箱上连接有用于循环水的冷却水进水管和冷却水出水管，所述冷却水进水管和冷却水出水管远离冷水箱的管口上均安装一个水冷接头，且两个水冷接头分别安装在过渡装夹部的两侧壁上，其中，所述冷却水进水管和冷却水出水管用于连接测试样品的管路均分支出两根，一根管路连接在测试样品的上端，另一根管路连接在测试样品的下端。

进一步地，所述水冷箱内安装有超温报警和缺水报警装置。

进一步地，所述水冷箱内添加有除藻剂及抗氧化剂。

本发明实施例具有如下优点：本发明创造与现有技术相比，具有更长的平行段测试部分，更大的平行段测试部分截面尺寸，夹持端在常温环境下，同时夹持端有水冷循环结构，可有效防止加持端销钉孔因长时间高温受载而损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种蠕变测试系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种蠕变测试系统的内部结构示意图。

图中：1、测试样品；11、平行测试部；12、变形凸台部；13、过渡装夹部；2、箱式高温炉；21、通孔；22、电阻加热丝；3、夹持端头；4、变形夹具导杆；5、水冷循环装置；51、水冷箱；511、冷却水进水管；512、冷却水进水管；52、水冷接头。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种蠕变测试系统，包括测试样品1、箱式高温炉2、夹持端头3、变形夹具导杆4以及水冷循环装置5，具体设置如下：

测试样品1，优选为竖直设置的长板状结构，其由中部向端部依次形成平行测试部11、变形凸台部12以及过渡装夹部13，其中，将平行测试部11的长度设置在范围为400-600mm内，且将平行测试部11的截面尺寸范围为(10-90mm)×90mm，通过将测试样品1的规格尺寸设置的较大，相对常规尺寸样品减小了因高温氧化腐蚀造成的影响，并减小了尺寸效应对测试数据的影响。同时更大的样品尺寸可以在完成蠕变测试后，通过更多的测试手段来分析蠕变损伤，包括用更大面积磁声发射探头来测量损伤程度，或通过再切割分解成其他尺寸的理化试验样品来进行蠕变损伤分析。优选的，在变形凸台部12的表面喷涂有金属氧化物涂层，可以减小高温氧化烧结的程度，避免了因样品表面氧化烧结而无法与变形测量结构分离的问题。

箱式高温炉2，箱式高温炉2的内部形成有供测试样品1竖直置入的内腔，其内腔为方形腔，且方形腔在箱式高温炉2的两端面上均形成供过渡装夹部13配合穿过的通孔21，将测试样品1上端的过渡装夹部13从箱式高温炉2的顶端面穿出，以及将测试样品1下端的过渡装夹部13从箱式高温炉2的底端面穿出，使测试样品1的过渡装夹部13部分置于箱式高温炉2的外侧，优选的可在通孔21处设置常规的密封结构，确保箱式高温炉2的内部空间保持密闭。在箱式高温炉2内设有围设在箱式高温炉2内腔外侧的电阻加热丝22，利用电阻加热丝22外接电源，为箱式高温炉2的内腔提供高温，其中，电阻加热丝22沿箱式高温炉2内腔的高度方向分布，并将电阻加热丝22嵌装在箱式高温炉2的箱壁内部，有效避免了电阻丝加热源直接热辐射造成的测试样品1受热不均，且利用箱式高温炉2内部的方形腔结构，可以确保平行测试部11的截面周长不同位置与加热源距离相等，避免了因样品与加热源距离不等而造成的温度不均匀。优选的，箱式高温炉2内的电阻加热丝22沿高度方向分为独立的五段，并在每段电阻加热丝22上分别安装有与电阻加热丝22联动控温的热电偶，利用五段热电偶与电阻加热丝22联动控温，使控温点与电阻加热丝22均布在平行测试部11来控制样品受热温度，避免了样品因控温热电偶过少导致的温度不均匀，其中，用于控温的热电偶可采用常规的随动顶紧装置，避免因样品或设备晃动、样品尺寸变化造成的控温热电偶与样品分离，无法准确测量并控制样品温度的情况。在箱式高温炉2的内腔内还填充有氩气，并排出空气，有效避免了由于加热环境内存在大量氧气而加速样品高温氧化烧结的情况，同时，利用电阻加热丝22嵌装在箱式高温炉2的箱壁内部，可以确保电阻加热丝22不与炉内的氩气接触。

如上所述，夹持端头3，为夹持装置的夹持端，夹持端头3设置在箱式高温炉2的外侧，并夹持在测试样品1的过渡装夹部13上，其中，夹持端头3采用销钉结构与过渡装夹部13连接，使过渡装夹部13位于箱式高温炉2外侧的常温环境下，且测试样品1的两端均设置一个夹持端头3用于夹持固定住测试样品1；变形夹具导杆4竖直设置在箱式高温炉2内，且变形夹具导杆4的下端从箱式高温炉2的底端面穿出，用于连接变形测量装置，并在变形夹具导杆4的杆壁上固接有用于分别夹持在样品两个变形凸台部12上的夹持部，通过变形夹具导杆4连接变形测量装置和测试样品1，从而通过变形凸台部12的变化测量测试样品1在高温环境下的变形状态。

为了避免测试样品1在测试过程中，高温从平行测试部11传递到置于箱式高温炉2外侧的过渡装夹部13上，利用水冷循环装置5阻隔测试样品1在箱式高温炉2内部承受的热量。具体的，水冷循环装置5包括水冷箱51和通过管路与水冷箱51连接的水冷接头52，水冷接头52安装在伸出箱式高温炉2的过渡装夹部13上，用于隔断测试样品1上的热量传递，而水冷箱51上连接有用于循环水的冷却水进水管511和冷却水出水管512，冷却水进水管511和冷却水出水管512远离冷水箱51的管口上均安装一个水冷接头52，且两个水冷接头52分别安装在过渡装夹部13的两侧壁上，其中，冷却水进水管511和冷却水出水管512用于连接测试样品1的管路均分支出两根，一根管路连接在测试样品1的上端，另一根管路连接在测试样品1的下端，从而为测试样品1的过渡装夹部13通过水冷循环结构提供冷却水。优选的，可在水冷箱51内安装有常规的超温报警和缺水报警装置，例如实际设定时，可利用传感器测得的出水温度超过70℃时或水箱内水位线低于警戒值时都会有相应的报警指示，保证了冷却水的稳定供给。由于冷却水为去离子水，在水冷箱51内还添加有除藻剂及抗氧化剂，从而确保整个水冷循环装置的正常运行。

本发明实施例依次设置测试样品1、箱式高温炉2、夹持端头3、变形夹具导杆4以及水冷循环装置5，通过对测试样品1的规格尺寸进行改进，提供了更大尺寸的测试样品，解决测试样品1易受高温氧化腐蚀而影响测试数据的问题，为后期的蠕变损伤分析提供更多手段，并使测试样品1装载时，其两端的过渡装夹部13分别置于箱式高温炉2的外侧并与装夹结构连接，并通过变形夹具导杆4将测量装置设置在箱式高温炉2的外侧，基于变形凸台部12的表面喷涂有金属氧化物涂层，解决测试样品1、装夹结构及测量结构易受高温氧化烧结变形损坏的问题，相较于常规的常规的蠕变试验样品，本实施例的蠕变测试系统的测试样品1具有更长的平行测试部11，更大的平行测试部11截面尺寸，其过渡装夹部13在常温环境下，同时设有水冷循环装置5，可有效防止过渡装夹部13上的销钉孔因长时间高温受载而损伤。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。