热模拟试验机用测试样品及拉伸夹具的制作方法

1.本发明涉及材料动态力学实验技术领域，具体是涉及一种热模拟试验机用测试样品及拉伸夹具。


背景技术：

2.随着科学技术的进步，各行业对材料的性能要求越来越高，gleeble热模拟试验机为研究材料在高温环境下的静动态力学性能提供了技术保障。gleeble热模拟试验机的加热方式为电阻加热，电流经样品夹持件流经试样，靠试样自身产生热量形成高温环境。
3.传统棒状拉伸试样与夹持件螺纹连接，其连接方式导致试样与夹持件接触不充分、电流传导不稳定，进而容易出现样品受热不均匀、夹持件局部温度过高等问题；对于韧性较差或强度较高的材料，螺纹加工较为困难，并且螺纹的引入易诱发裂纹萌生，造成样品在测试过程中从螺纹处断裂失效，使试验结果无效。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种热模拟试验机用测试样品及拉伸夹具，以解决上述现有技术存在的问题，增加测试样品的加热均匀性，且保证测试结果的有效性。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供了一种热模拟试验机用测试样品，包括平行段和两个夹持过渡段，两个所述夹持过渡段分别固定在所述平行段的两端，所述夹持过渡段用于被夹持件夹持，且所述夹持过渡段能够在夹持件的带动下拉伸所述平行段，两个所述夹持过渡段上相互靠近的一端始终不接触夹持件的内壁，且所述夹持过渡段上用于接触夹持件内壁的部分能够与夹持件内壁贴合并被夹持件夹紧，所述平行段的外壁上用于固定测温元件，并通过测温元件测温。
7.优选地，所述夹持过渡段包括过渡段和夹持段，所述过渡段固定在所述平行段的一端，所述过渡段的另一端与所述夹持段的一端固定，所述夹持段和所述过渡段均用于夹紧于夹持件内部，且所述过渡段上远离所述夹持段的一端用于伸入至夹持件的均温腔内。
8.优选地，所述过渡段和所述平行段之间的外侧壁平滑过渡。
9.优选地，所述夹持段为圆台状，且自远离向靠近所述过渡段，所述夹持段的外径逐渐减小；所述过渡段为圆柱状，且所述过渡段的外径与所述夹持段的最小外径相等；所述平行段为圆柱状，且所述平行段的外径小于所述过渡段的外径。
10.本发明还提供了一种热模拟试验机用拉伸夹具，用于夹持上述技术方案中任一项所述的热模拟试验机用测试样品，包括两组夹持件，两组所述夹持件分别用于夹持两个所述夹持过渡段，且两组所述夹持件分别用于电连接热模拟试验机的正极和负极，并用于在热模拟试验机的测试端的作用下夹紧所述热模拟试验机用测试样品，所述夹持件内设有夹持腔和均温腔，所述夹持件夹紧所述夹持过渡段时，所述夹持腔的内壁与所述夹持过渡段的外壁贴合，所述平行段位于所述均温腔内，且所述夹持过渡段上靠近所述平行段的一端
伸入至所述均温腔内，两组所述夹持件之间不接触。
11.优选地，所述夹持件包括两个夹块，两个所述夹块的结构相同，且两个所述夹块的外壁用于接触热模拟试验机的测试端，并在热模拟试验机的测试端的挤压下对所述热模拟试验机用测试样品夹紧，两个所述夹块在夹持所述热模拟试验机用测试样品时，两个所述夹块始终不接触；所述夹块的一侧设有相连通的容置槽和均温槽，两个所述夹块扣合时，两个所述容置槽的端部不接触，且所述容置槽的内壁能够与所述夹持过渡段的外壁贴合，两个所述均温槽能够扣合形成所述均温腔，且两个所述均温槽的端部不接触，两个所述均温槽的内壁不接触所述平行段的外壁。
12.优选地，所述容置槽包括相连通的半圆台槽和半圆柱槽，自远离向靠近所述均温槽，所述半圆台槽的开口逐渐减小，所述半圆柱槽的开口与所述半圆台槽的最小开口大小一致；所述均温槽为半圆柱状，且所述均温槽的开口大于所述半圆柱槽的开口，各所述均温槽上远离所述容置槽的一端开口。
13.优选地，所述夹块为六面体，且相对的两个面为直角梯形，其他四个面均为矩形，两个直角梯形的直角腰所夹壁面上开设有所述容置槽和所述均温槽。
14.优选地，所述夹块上靠近所述容置槽的侧壁中部向远离所述均温槽的一侧凸出并形成一半圆板，所述容置槽上远离所述均温槽的一端延伸至所述半圆板上远离所述均温槽的一侧。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明提供的热模拟试验机用测试样品，夹持过渡段用于被夹持件夹持，且夹持过渡段能够在夹持件的带动下拉伸平行段，进而进行热拉伸试验，两个夹持过渡段上相互靠近的一端始终不接触夹持件的内壁，即夹持过渡段上靠近平行段的一端伸出至夹持件的均温腔内，进而保证平行段的两端均位于均温腔内，以保证平行段的均匀加热，夹持过渡段上用于接触夹持件内壁的部分能够与夹持件内壁贴合并被夹持件夹紧，面与面接触相对于现有的螺纹连接来说，夹持件与夹持过渡段之间紧密且充分接触，能够保证电流经夹持件向夹持过渡段均匀通过，电流传导稳定，进而使得热模拟试验机用测试样品整体受热均匀，避免出现夹持件局部温度过高，影响使用寿命，同时，不需要加工螺纹，能够避免热模拟试验机用测试样品在测试过程中从螺纹处断裂失效，使试验结果无效。
17.本发明提供的热模拟试验机用拉伸夹具，两组夹持件分别用于电连接热模拟试验机的正极和负极，以通过热模拟试验机提供电流，进而实现电阻加热，夹持件内设有夹持腔和均温腔，夹持件夹紧夹持过渡段时，夹持腔的内壁与夹持过渡段的外壁贴合，进而使得夹持腔内壁与夹持过渡段外壁之间紧密且充分接触，能够保证电流经夹持件向夹持过渡段均匀通过，电流传导稳定，进而使得热模拟试验机用测试样品整体受热均匀，保证试验结果的有效性，同时避免出现夹持件局部温度过高，影响使用寿命，平行段位于均温腔内，且夹持过渡段上靠近平行段的一端伸入至均温腔内，两组夹持件之间不接触，避免电流直接经两个夹持件之间传导，进而影响对热模拟试验机用测试样品的电阻加热效果，从而影响试验结果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是实施例一提供的热模拟试验机用测试样品和实施例二提供给的热模拟试验机用拉伸夹具的连接示意图；
20.图2是图1的剖视图；
21.图3是实施例一提供的热模拟试验机用测试样品的结构示意图；
22.图4是实施例二提供给的热模拟试验机用拉伸夹具中夹块的结构示意图；
23.图中：10
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热模拟试验机用拉伸夹具，11
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夹块，12
‑
半圆台槽，13
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半圆柱槽，14
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均温槽，20
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热模拟试验机用测试样品，21
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夹持段，22
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过渡段，23
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平行段。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
25.本发明的目的是提供一种热模拟试验机用测试样品及拉伸夹具，以解决现有测试样品与拉伸夹具之间热传导不均匀，影响测试结果的有效性的技术问题。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.实施例一
28.如图1
‑
图3所示，本实施例提供一种热模拟试验机用测试样品20，包括平行段23和两个夹持过渡段，两个夹持过渡段分别固定在平行段23的两端，夹持过渡段用于被夹持件夹持，且夹持过渡段能够在夹持件的带动下拉伸平行段23，进而对热模拟试验机用测试样品20进行热拉伸试验，两个夹持过渡段上相互靠近的一端始终不接触夹持件的内壁，即夹持过渡段上靠近平行段23的一端伸出至夹持件的均温腔内，进而保证平行段23的两端均位于均温腔内，以保证平行段23的均匀加热，夹持过渡段上用于接触夹持件内壁的部分能够与夹持件内壁贴合并被夹持件夹紧，面与面接触相对于现有的螺纹连接来说，夹持件与夹持过渡段之间紧密且充分接触，能够保证电流经夹持件向夹持过渡段均匀通过，电流传导稳定，进而使得热模拟试验机用测试样品20整体受热均匀，避免出现夹持件局部温度过高，影响使用寿命，同时，不需要加工螺纹，能够避免热模拟试验机用测试样品20在测试过程中从螺纹处断裂失效，使试验结果无效，平行段23的外壁上用于固定测温元件，并通过测温元件测温，优选地，测温元件为热电偶，在平行段中间位置焊接热电偶，热电偶两级间距不大于2mm，用于监测平行段表面的温度变化；热模拟试验机为gleeble热模拟试验机，但本实施例提供的热模拟试验机用测试样品20试验时所用的热模拟试验机不限于上述限定，只要能够保证试验的正常进行即可。值得说明的是，本实施例旨在于提供一种热模拟试验机用测试样品20的外部形状，以配合夹持件连接，热模拟试验机用测试样品20为消耗材料，在实际试验过程中，本领域技术人员可根据实际试验需要对热模拟试验机用测试样品20的具体材料作适应性更改。
29.具体地，夹持过渡段包括过渡段22和夹持段21，过渡段22固定在平行段23的一端，过渡段22的另一端与夹持段21的一端固定，夹持段21和过渡段22均用于夹紧于夹持件内部，进而通过夹持件机械作用于夹持段21和过渡段22，来实现对平行段23的拉伸，以及通过夹持件将电流导入至夹持段21和过渡段22，以实现电流的传导，进而进行电阻加热，过渡段22上远离夹持段21的一端用于伸入至夹持件的均温腔内，保证平行段23的外壁均位于均温腔所形成的温度场内，提高保温性和加热效果。
30.过渡段22和平行段23之间的外侧壁平滑过渡，避免在拉伸过程中出现断裂和表面结构的破坏，以及避免尖端导致的局部电流过大，影响加热效果。
31.夹持段21为圆台状，且自远离向靠近过渡段22，夹持段21的外径逐渐减小；过渡段22为圆柱状，且过渡段22的外径与夹持段21的最小外径相等；平行段23为圆柱状，且平行段23的外径小于过渡段22的外径，变截面的设置能够增大夹持过渡段外壁与夹持件内壁的接触面积，且保证夹持过渡段与夹持件的稳定连接，通过夹紧力和摩擦力实现夹持的稳定性，进而便于拉伸试验的正常进行。
32.实施例二
33.如图1
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图2以及图4所示，本实施例提供了一种热模拟试验机用拉伸夹具10，用于夹持实施例一中的热模拟试验机用测试样品20，包括两组夹持件，两组夹持件分别用于夹持两个夹持过渡段，且两组夹持件分别用于电连接热模拟试验机的正极和负极，以形成电流通过的回路，通过热模拟试验机提供电流，进而实现利用电阻加热法对热模拟试验机用测试样品20加热，两组夹持件用于在热模拟试验机的测试端的作用下夹紧热模拟试验机用测试样品20，以提供稳定的夹持力，以便拉伸试验的进行，夹持件内设有夹持腔和均温腔，夹持件夹紧夹持过渡段时，夹持腔的内壁与夹持过渡段的外壁贴合，进而使得夹持腔内壁与夹持过渡段外壁之间紧密且充分接触，能够保证电流经夹持件向夹持过渡段均匀通过，电流传导稳定，进而使得热模拟试验机用测试样品20整体受热均匀，保证试验结果的有效性，同时避免出现夹持件局部温度过高，影响使用寿命，平行段23位于均温腔内，且夹持过渡段上靠近平行段23的一端伸入至均温腔内，两组夹持件之间不接触，即两个均温腔之间留有缝隙，既避免电流直接经两个夹持件之间传导，进而影响对热模拟试验机用测试样品20的电阻加热效果，从而影响试验结果，又能够便于平行段23外壁的测温元件线束的引出，且缝隙很小，能够通过均温腔进行保温，减少均温腔内的热量散失，优选地，均温腔内壁可制备高反射率涂层，以减少热模拟试验机用测试样品20辐射出的热量向外散失或向夹持件内部传导，提高均温腔内温度，促进热模拟试验机用测试样品20上温度的均匀化；同时，也可将均温腔形状设计为椭球型，以增加红外辐射反射效率。
34.具体地，夹持件包括两个夹块12，两个夹块12的结构相同，且两个夹块12的外壁用于接触热模拟试验机的测试端，进而通过测试端对同一个夹持件内的两个夹块12进行夹紧，并在热模拟试验机的测试端的挤压下对热模拟试验机用测试样品20夹紧，两个夹块12在夹持热模拟试验机用测试样品20时，两个夹块12始终不接触，避免两个夹块12接触导致电流通过面积过大，进而电流较小，影响电阻加热效率；夹块12的一侧设有相连通的容置槽和均温槽14，两个夹块12扣合时，两个容置槽的端部不接触，且容置槽的内壁能够与夹持过渡段的外壁贴合，以进行电流的均匀传导，两个均温槽14能够扣合形成均温腔，且两个均温槽14的端部不接触，两个均温槽14的内壁不接触平行段23的外壁，在提供温度场的同时，还
避免均温槽14的内壁影响平行段23的表面结构。
35.容置槽包括相连通的半圆台槽12和半圆柱槽13，自远离向靠近均温槽14，半圆台槽12的开口逐渐减小，且半圆台槽12的内壁形状与夹持段21的部分外壁形状一致，以通过两个夹块12的配合夹紧夹持段21，半圆柱槽13的开口与半圆台槽12的最小开口大小一致，半圆柱槽13的内壁形状与过渡段22的部分外壁形状一致，以通过面接触来提高电流传导的稳定性；均温槽14为半圆柱状，且均温槽14的开口大于半圆柱槽13的开口，各均温槽14上远离容置槽的一端开口，以便于两个容置腔的连通。
36.夹块12为六面体，且相对的两个面为直角梯形，其他四个面均为矩形，两个直角梯形的直角腰所夹壁面上开设有容置槽和均温槽14，进而便于夹块12之间的配合与夹紧。
37.夹块12上靠近容置槽的侧壁中部向远离均温槽14的一侧凸出并形成一半圆板，容置槽上远离均温槽14的一端延伸至半圆板上远离均温槽14的一侧，便于对夹持段21的稳定夹持，同时，半圆板的设置能够便于在两个夹块12组成夹具时，对夹具进行取放。
38.在进行试验前，热模拟试验机用拉伸夹具10和热模拟试验机用测试样品20组装完成后，调整热模拟试验机主轴位置，将组装完的热模拟试验机用拉伸夹具10安装在热模拟试验机的夹具安装槽内，微调热模拟试验机主轴位置，完成预紧，使夹块12上远离均温槽14的一侧与热模拟试验机机的夹具安装槽紧密接触；将热电偶与热模拟试验机接线端子连接；安装与接线完成后，热模拟试验机主轴运动，加载力经夹块12传递至热模拟试验机用测试样品20，完成加载。
39.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。