一种应力松弛试验装置及试验方法与流程

本发明涉及一种适合于铜合金、铝合金、钛合金等弹性合金薄板带材的应力松弛试验装置及试验方法。

背景技术：

应力松弛，是指材料在一定的温度和约束承载状态下，应变、变形或位移保持不变，而应力随时间的延长逐渐降低的现象。

金属材料在长时间受载荷作用下如拉伸、弯曲、压缩和扭转等，会使材料发生应力松弛，进而材料的可靠性和工作寿命会受到影响。弹性材料或元件不仅在高温高压服役时会发生应力松弛现象，其在室温下长期服役工作也会发生。材料元件抵抗应力松弛的能力称为松弛稳定性，松弛稳定性是用在一定温度和应力作用下经过一定服役时间后剩余应力来表示，即剩余应力是幵始应力的百分之几，称为应力松弛率,用R％来表示。

《金属材料拉伸应力松弛试验方法》(GB/T 10120-2013)规定了金属材料拉伸应力松弛试样制备、试验程序及试验数据数据等内容，只能用于材料的拉伸应力松弛试验，而不能用于薄板带材产品的弯曲应力松弛的试验。由于国内应力松弛试验方法标准少，不能满足多元条件下的应力松弛测试要求，现有的GB/T 10120-2013“金属材料拉伸应力松弛试验方法”标准中对测试样的要求较高、试验周期长，效率低，且对设备的要求比较高，其中规定的高温环状弯曲应力松弛试验方法，装置复杂，操作步骤繁琐，不适于实际产品的弯曲应力松弛性能测试。此外目前各种弹性接插件的工作环境，更与弯曲应力松弛试验条件相接近，其更能代表着其工作条件，弯曲应力更可满足多元条件下的应力松弛试验要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适合于铜合金、铝合金、钛合金等弹性合金薄板带材应力松弛试验装置及试验方法，上述的试验装置及试验方法能够实现对薄板带材弯曲应力松弛性能的测试，通过整理数据可以得到应力松弛曲线。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种应力松弛试验装置，包括底座，底座上面安装长度定位块，长度定位块上面有滑槽，可以调整长度定位块在底座上的位置；在底座一端有滑轨，滑轨上安装高度定位块，通过滑动高度定位块来改变试样的高度。

进一步的，长度定位块的一侧设置有螺纹通孔和固定块，可以通过螺丝将固定块锁紧以固定试样。

进一步的，在底座上面设置有挡板固定孔，用于安装挡板，挡板安装后用于试样定位，可以保证试样边缘与底座上表面在同一平面内，便于在显微镜下对焦测量。

进一步的，在底座另一侧设置有限位板，限位板上安装有微分头，通过微分头确定高度定位块的位置，便于卸载后重新加载，利用限位板准确的还原高度定位块的位置。

为了实现上述目的，本发明还提供一种薄板带材弯曲应力松弛试验方法，包括如下步骤：

步骤一，制备及安装试样，将长度定位块固定并将试样固定在固定块下。

步骤二，调整好高度定位块的位置并固定好。

步骤三，将装置放置在恒温槽或加热炉中保温至规定的时间。

步骤四，将装置取出，待冷却至室温后，松开高度定位块使样品卸载，在工具显微镜下测量试样规定位置到基准面的距离，重复步骤二、步骤三、步骤四，直到试验时间全部完成。

步骤五，整理测试结果，绘制应力松弛曲线。

进一步的，于步骤一中，使用游标卡尺确定长度定位块的位置并固定，安装挡板，将试样一边靠在长度定位块和挡板上，通过螺丝锁紧固定块，然后卸下挡板。

进一步的，于步骤二中，安装好限位板，通过旋转微分头调整高度定位块至规定的位置并固定，然后卸下限位板。

与现有技术相比，本发明一种适合于弹性合金材料应力松弛试验装置及试验方法，通过高度定位块给试样一个固定的弯曲变形，来进行弯曲应力松弛试验，实现了对薄板带材进行弯曲应力松弛试验的目的，同时本发明装置制作简单，操作方便，不仅节约了试验成本，提高了工作效率，而且试验所得数据准确可靠。

附图说明

图1是本发明较佳实施例所提供的应力松弛试验装置的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例所提供的应力松弛试验装置的另一视角的结构示意图。

图3是本发明用应力松弛试验装置对试样进行试验的原理图。

具体实施方式

请参阅图1～图3，本发明所公开的一种适合于弹性材料的应力松弛试验装置，包括底座1，底座1上可滑动的长度定位块2，长度定位块2中间有一通孔槽(图未示)，与底座1上的螺孔(图未示)相对应，通过螺丝(图未示)将长度定位块2固定在底座1上；长度定位块2一侧安装固定块3，固定块3与长度定位块2之间通过键槽定位，在长度定位块2侧面设置有螺纹通孔(图未示)，通过螺丝锁紧固定块3；在底座1端部设置一台阶，台阶中间有滑轨(图未示)，高度定位块4设置有滑槽(图未示)，安装在滑轨上可滑动，滑槽和滑轨对应的位置设置有通孔和螺纹孔，通过螺丝将高度定位块4固定在台阶上；在底座1一侧面安装限位板5，限位板5上安装微分头6，微分头6顶端顶住高度定位块4，通过旋转微分头6调整高度定位块4的位置。

本发明一种应力松弛试验装置的试验方法，具体操作步骤如下：制备标准的应力松弛试样；根据公式1计算试验长度l0和试验总变形量δ，其中试样8表面最大应力σ取试样屈服强度的80％；将长度定位块2放置在底座1上，使用游标卡尺将长度定位块2调整至试验长度l0的位置，用螺丝固定住长度定位块2；将挡板7安装在底座1上；将试样8放在固定块3与底座1之间，调整试样8的位置，使试样8一边靠紧长度定位块2和挡板7，使用螺丝锁紧固定块3以固定住试样8，卸下挡板7；将限位板5安装在底座1上，将高度定位块4装在滑轨上，旋转限位板5上的微分头6，将高度定位块4调整至规定的位置，使试样8达到规定的总变形量δ，用螺丝固定住高度定位块4，卸下限位板7。

其中，δ₀：总变形量(mm)，

σ：试样表面最大应力(N/mm2)，

t：试样厚度(mm)

E：弹性模量(N/mm2)

l0：试验长度(mm)。

将安装好试样8的装置放置在加热炉中，在规定的温度下保温至规定的时间t，然后将装置取出，冷却至室温后，卸下高度定位块4使试样8一端处于自由状态，在工具显微镜下测量试样8规定位置到基准面的永久变形量δt；测量结束后重新装上高度定位块4，并使用限位板5将高度定位块4调整至相同的位置然后固定，再次将装置放入加热炉继续试验，重复以上步骤，分别测出规定试验时间t所对应的永久变形量δt至所有试验时间全部完成，根据公式2计算各个时间下的应力松弛率εt。根据所得的试验数据，以试验时间为横坐标，以应力松弛率εt为纵坐标，绘制出应力松弛曲线。

其中，δt：规定试验时间t对应的试样永久变形量(mm)，

δ0：试样总变形量(mm)。