一种高温弯曲试验装置的制作方法

1.本发明涉及陶瓷试验设备技术领域，特别涉及一种高温弯曲试验装置。


背景技术：

2.进行陶瓷高温弯曲试验时，首先通过夹具对陶瓷材料样品进行夹持固定，并对样品施加变形压力，样品的变形量传递给变形测量系统，变形测量系统可计算出陶瓷材料样品的变形量。
3.现有技术中的试验装置在进行高温弯曲试验时通常采用喷火加热，并通过红外测控进行信号采集。但喷火加热难以将样品加热至3000℃。另外，现有的隔热方式也难以承受3000℃的高温。
4.因此，如何提供一种满足超高温条件的弯曲试验装置是本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种高温弯曲试验装置，其通过夹头组件夹持试样，并对试样通电。电流经过试样后可将试样加热至3000℃的高温。进而检测试样在超高温条件下承受载荷后的变形量。
6.为实现上述目的，本发明提供一种高温弯曲试验装置，包括：
7.支撑机构，位于检测工位下方、用以支撑试样；
8.上压机构，位于所述检测工位的上方，包括用以下压试样的上压头和用以驱动所述上压头上下移动的驱动组件；
9.测量机构，包括位于所述检测工位下方、并与所述上压头位置相对应的引伸杆以及与所述引伸杆相连、用以检测所述引伸杆移动距离的测量组件，所述测量机构还包括下压座，所述下压座位于所述检测工位下方，所述测量组件位于所述下压座中；
10.通电夹持机构，包括电极组件和与所述电极组件相连、用以夹持试样的夹头组件，所述电极组件通过绝缘座与所述下压座相连。
11.优选地，所述电极组件包括两个电极座，两所述电极座分别位于所述检测工位两侧，所述绝缘座为两个，所述下压座靠近所述电极座的侧面与所述绝缘座相连，所述电极座的下端与所述绝缘座相连。
12.优选地，每个所述电极座与一个所述通电夹头通过导电铜片相连，所述导电铜片的一端与所述电极座远离所述检测工位的侧面贴合，并通过压紧螺钉与所述电极座固定连接，所述导电铜片的另一端与所述通电夹头的连接部通过石墨螺钉相连。
13.优选地，所述连接部的上部呈板状，并具有沿厚度方向贯穿的连接孔，所述石墨螺钉穿过所述连接孔与石墨螺母相连以固定所述导电铜片，所述石墨螺母与所述导电铜片之间还设有石墨压板，所述导电铜片上方还覆盖有碳布，所述碳布与所述压紧螺钉的螺帽之间还设有碳布压板，所述碳布的另一端位于所述石墨压板与所述导电铜片之间。
14.优选地，所述通电夹头的夹持部具有槽口朝向水平方向的夹持槽，两所述通电夹头的夹持槽的槽口均朝向所述检测工位，所述夹持槽的底部设有用以与试样相抵的限位螺钉，所述夹持槽的侧壁具有沿厚度方向贯穿的夹持孔，所述夹持孔中设有楔块。
15.优选地，所述支撑机构包括两根用以支撑试样的下压辊和用以支撑所述下压辊的压辊座，所述下压辊在水平方向的投影位于所述上压头在水平方向的投影的两侧，所述引伸杆位于两根所述下压辊之间。
16.优选地，所述压辊座包括两个分别用于支撑两根所述下压辊的下压辊座和位于两所述下压辊座下方的陶瓷压辊座，所述陶瓷压辊座上端面设有安装槽，所述下压辊座安装在所述安装槽内，所述陶瓷压辊座安装在所述下压座上，所述陶瓷压辊座的上端面设有第一下挡热板，所述第一下挡热板可完全遮盖所述测量机构在水平面中的投影。
17.优选地，所述陶瓷压辊座外周还设有第二下挡热板组件，所述第二下挡热板组件的下表面与所述下压座的上端面贴合，所述第二下挡热板组件包括至少两块第二下挡热板，全部所述第二下挡热板叠放在所述下压座上，所述第二下挡热板组件的两侧与两所述电极座之间的间隙小于预设宽度。
18.优选地，所述下压座内部具有安装腔，所述测量机构安装在所述安装腔内，所述下压座还设有水冷腔、进水接头和出水接头，所述水冷腔呈“匚”字型，有所述下压座的顶面经所述下压座的侧壁延伸至所述下压座的底面，所述进水接头和所述出水接头均位于所述下压座的下部。
19.优选地，所述测量组件为差动变压器，所述安装腔的底面设有安装座，所述差动变压器安装在所述安装座中，所述引伸杆的下端与托板上侧面相抵，所述差动变压器的铁芯与所述托板的下侧面相抵，所述安装座外周还设有托盘，所述托盘和所述托板之间设有支撑弹簧和导杆，所述支撑弹簧套设在所述导杆的外周。
20.本发明所提供的高温弯曲试验装置，包括支撑机构、通电夹持机构、上压机构和测量机构。支撑机构位于检测工位下方，上压机构位于检测工位上方。检测时将试样放置在检测工位上，并将夹头组件与试样的两端相连。电极组件产生的电流流过试样，并使试样升高至3000℃。试样受热的同时上压头在驱动组件的带动下向试样施加向下的载荷作用，试样发生形变后推动引伸杆，测量组件检测到引伸杆的移动距离，进而可得到试样的变形量。测量机组件置在下压座中，下压座能够起到隔热作用，避免测量机构温度过高，进而保证试验顺利进行。
附图说明
21.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本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本发明所提供的高温弯曲试验装置的结构示意图；
23.图2为图1中a
‑
a截面的示意图。
24.其中，图1和图2中的附图标记为：
25.压头水冷接头1、压头固定螺母2、上压头3、石墨螺钉4、石墨压板5、石墨螺母6、碳
布7、陶瓷盖8、碳布压板9、压紧螺钉10、电极座11、垫片12、连接螺钉13、绝缘座14、引伸杆15、下压座16、差动变压器17、安装座18、锁紧螺钉19、紧固压板20、紧固螺钉21、紧固螺母22、固定螺钉23、安装螺钉24、导杆25、托盘26、支撑弹簧27、托板28、陶瓷压辊座29、第二下挡热板组件30、第一下挡热板31、下压辊座32、下压辊33、楔块34、通电夹头35、试样36、压头挡热板37、挡热板锁母38、水冷接头挡热板39、托环40、隔热垫41。
具体实施方式
26.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。
27.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
28.请参考图1和图2，图1为本发明所提供的高温弯曲试验装置的结构示意图；图2为图1中a
‑
a截面的示意图。
29.本发明所提供的高温弯曲试验装置，结构如图1和图2所示，包括支撑机构、通电夹持机构、上压机构以及测量机构。其中，支撑机构位于检测工位的下方，试样36放置在支撑机构上，支撑机构对试样36进行两点支撑。上压机构包括上压头3和驱动组件，驱动机构固定设置，并可带动上压头3上下移动。上压头3在水平方向上的投影位于支撑机构的两个支撑点之间。驱动机构带动上压头3下压试样36，对试样36进行固定。通电夹持机构包括电极组件和夹头组件，电极组件包括两个电极座11，夹头组件包括两个接电夹头。两个接电夹头分别与两个电极座11相连，同时两个接电夹头可分别夹持试样36的两端。两电极座11之间的电压使电流流过试样36，试样36发热可达到3000℃的高温。
30.测量机构位于检测工位的下方，并包括引伸杆15、测量组件和下压座16。其中，下压座16固定设置，且内部具有安装腔。测量组件设置在安装腔中。安装腔的顶部具有沿厚度方向贯穿的通孔，引伸杆15穿过通孔插入安装腔中，且引伸杆15的下端与测量组件贴合。引伸杆15的上端与试样36相抵，且引伸杆15上端的位置与上压头3相对。试样36产生的形变可通过引伸杆15传动给测量组件，进而测量出试样36的变形量。
31.可选的，两电极座11分别位于检测工位两侧，且两个电极座11各通过一个绝缘座14与下压座16相连。如图1所示，下压座16的两个靠近电极座11的侧面上设有连接块，绝缘座14具有连接槽，连接块与连接槽通过插接的方式相连。电极座11安装在绝缘座14上，电极座11的下端与绝缘座14通过连接螺钉13相连。连接螺钉13与绝缘座14之间还设有垫片12，垫片12可使螺栓预紧力分布更加均匀，避免绝缘座14损坏。
32.电极座11通过导电接头与供电设备相连。电极座11与通电夹头35之间通过导电铜片相连。每个电极座11连接一个通电夹头35，由于两个电极座11之间存在电势差，通电夹头35夹持试样36时会在试样36中产生电流。如图1所示，通电夹头35包括夹持部和连接部。夹持部呈“匚”字型，连接部呈t型。导电铜片的一端与电极座11远离检测工位的侧面贴合，压紧螺钉10将导电铜片与电极座11固定连接。连接部的上部呈板状，并具有沿厚度方向贯穿的连接孔。导电铜片远离与连接部的上端面贴合，并通过石墨螺钉4固定连接部与导电铜
片。
33.另外，通电夹头35由导电材料制成。为保证导电铜片与连接部充分贴合，石墨螺母6与导电铜片之间还设有石墨压板5。螺栓预紧力作用在石墨压板5上，石墨压板5可将螺栓预紧力均匀地分配在导电铜片上，进而保证导电铜片与连接部之间有足够的接触面积。
34.为避免电极座11温度过高，电极座11中设有水冷流道。如图2所示，水冷通道在电极座11中沿竖直方向延伸，电极座11的下部的外侧壁设有电极水冷头，冷却水可通过电极水冷头进入水冷通道中起到冷却电极座11的目的。另外，压紧螺钉10穿过电极座11延伸至电极座11靠近检测工位侧壁的外侧。压紧螺钉10还连有侧挡热板，侧挡热板能遮蔽电极座11朝向检测工位的侧面，进而降低电极座11的温升。
35.可选的，导电铜片上方还覆盖有碳布7，其同样从连接部延伸至电极座11远离检测工位的侧面。碳布7设置在导电铜片和石墨压板5之间，并通过石墨螺钉4将石墨压板5、碳布7以及导电铜片均压紧在连接部上方。同时，碳布7与压紧螺钉10的螺帽之间还设有碳布压板9，通过碳布压板9将碳布7压紧。另外，电极座11的上端还设有陶瓷盖8，陶瓷盖8位于导电铜片的下方，能够起到隔热的作用，减少导电铜片向电极座11传热。
36.通电夹头35的夹持部的夹持槽槽口朝向检测工位，试样36可沿水平方向插入夹持槽中。夹持槽的侧壁具有沿厚度方向贯穿的夹持孔，夹持孔中嵌有楔块34。楔块34由上向下嵌入夹持孔中，并抵推试样36，使其与夹持槽的下侧壁紧密贴合，起到在竖直方向对试样36进行限位的目的。另外，夹持槽的底部设有螺栓孔，限位螺栓沿水平方向穿过螺栓孔、并插入夹持槽中。两根限位螺栓从相对的两侧与试样36相抵，达到在水平方向对试样36进行限位的目的。需要说明的是，楔块34和限位螺栓只是限制试样36与通电夹头35之间的相对位置。
37.可选的，支撑机构包括压辊座和两根下压辊33。压辊座安装在下压座16上，两根下压辊33在压辊座上平行安装。当下压辊33和上压头3均投影在水平面上时，上压头3位于两个下压辊33之间。上压头3下压试样36时，两个下压辊33对试样36起到支撑作用。引伸杆15位于两根下压辊33之间，并与上压头3位置相对。图1中的下压辊33为其横截面的结构。
38.压辊座包括陶瓷压辊座29和两个下压辊座32。两根下压辊33分别安装在两个下压辊座32上，陶瓷压辊座29的上端面设有两个安装槽，两个下压辊座32分别安装在两个安装槽中。陶瓷压辊座29安装在下压座16上，如图1和图2所示，下压座16的上端面设有凸块，陶瓷压辊座29的下端面设有插接槽，凸块可插入插接槽中，使下压座16与陶瓷压辊座29相连。另外，陶瓷压辊座29两侧还设有紧固压板20，紧固螺钉21穿过紧固压板20和陶瓷压辊座29与紧固螺母22相连，使紧固压板20与陶瓷压辊座29连接形成一个整体。另外，紧固压板20的中部设有螺栓孔，锁紧螺钉19与螺栓孔通过螺纹配合，同时锁紧螺钉19的螺杆与下压座16的凸块相抵，完成陶瓷压辊座29余下压座16的连接。
39.可选的，为降低下压座16温升，陶瓷压辊座29的上端面设有第一下挡热板31。第一下挡热板31覆盖在陶瓷压辊的上端面上，测量机构安装在下压座16中，当第一下挡热板31和测量机构均投影在水平面上时，测量机构完全位于第一下挡热板31中。因而第一下挡热板31可降低测量机构受到的热辐射量。
40.进一步的，陶瓷压辊座29外周还设有第二下挡热板组件30。如图1所示，陶瓷压辊座29外周设有安装板，第二下挡热板设置在陶瓷压辊座29外周，并位于安装板的下方。第二
下挡热板通过安装螺杆与安装板相连。另外，第二下挡热板组件30包括至少两块第二下挡热板，全部第二下挡热板沿竖直方向分布，位于最下方的第二下挡热板的下表面与下压座16的上端面贴合。第二挡热板可完全遮蔽下压座16，第二下挡热板的两侧与两电极座11之间的间隙小于预设宽度，减少热辐射对绝缘座14等部位的影响。
41.进一步的，下压座16还设有环绕在安装腔外周的水冷腔。如图1所示，水冷腔的横截面呈“匚”字型，水冷腔设置在下压座16的底面、顶面以及侧壁中。下压座16侧壁的下部设有进水接头和出水接头，冷却水由进水接头进入水冷腔，与下压座16换热后由出水接头流出。下压座16通过水冷降温可显著降低下压座16的温度，避免温度过高影响测量机构测量的准确性。
42.可选的，测量组件为差动变压器17，差动变压器17通过安装座18与下压座16相连。安装座18通过固定螺钉23与安装腔的底面相连，安装座18具有固定孔，差动变压器17安装在固定孔中。固定孔的侧壁通过安装螺钉24对差动变压器17进行固定。差动变压器17的铁芯上方设有托板28，引伸杆15的下端与托板28上侧面相抵，铁芯与托板28的下侧面相抵，托板28起到传递位移的作用。
43.为维持托板28移动过程中的稳定性，安装座18外周还设有托盘26和支撑弹簧27。如图1所示，托盘26位于托板28的下方，托盘26与托板28均沿水平方向设置。支撑弹簧27为三根，且在安装座18的外周均匀分布。支撑弹簧27位于托盘26和托板28之间，支撑弹簧27的上下两端分别与托板28和托盘26相连。托盘26的上端面还设有导杆25，支撑弹簧27套设在导杆25的外周。
44.可选的，上压机构还包括压头水冷接头1，如图1所示，上压头3呈锥状，压头水冷接头1的下端面具有安装孔，安装孔具有内螺纹。压头固定螺母2的具有外螺纹，压头固定螺母2中央具有锥形孔。上压头3插入锥形孔中，压头固定螺母2与安装孔通过螺纹连接，进而使上压头3与压头水冷接头1相连。安装孔底部还设有隔热垫41，上压头3与隔热垫41贴合，减少上压头3与压头水冷接头1之间的传热。
45.另外，为避免压头水冷接头1温度过高，上压头3的外周还设有压头挡热板37和挡热板锁母38。挡热板锁母38与上压头3通过螺纹连接，挡热板锁母38和上压头3将压头挡热板37压紧。压头水冷接头1中部具有水冷箱，冷却水在水冷箱中流动与压头水冷接头1进行换热。水冷箱上方还设有水冷接头挡热板39，托环40从上方对水冷接头挡热板39进行固定。水冷接头挡热板39能够对驱动机构等进行遮蔽，避免高温影响驱动机构的运转。
46.本实施例中，高温弯曲试验装置通过电极座11和通电夹头35对试样36通电，电流流过试样36可使试样36温度升高至3000℃。差动变压器17安装在下压座16中，下压座16还设有水冷腔，水冷腔与下压座16换热，进而避免差动变压器17温度过高。另外，高温弯曲试验装置中还设有侧挡热板、压头挡热板37、第一下挡热板31和第二下挡热板组件30。多块挡热板围绕检测工位设置，能够减少试样36产生的热量向电极座11、差动变压器17以及压头水冷接头1温度过高，保证测量结果的准确。
47.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
48.以上对本发明所提供的高温弯曲试验装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个
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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。