拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置及方法与流程

本发明涉及一种测量装置，特别涉及一种拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置及方法。

背景技术：

金属材料普遍应用于航空、航天、能源、化工、交通运输、矿山机械的各个领域，使用过程中需要承载拉伸力、压缩力或交变载荷作用，同时还应保证自身的结构和性能，这就需要衡量材料的塑性，金属材料经常通过拉伸试验断后伸长率及断面收缩率来评价其塑性性能指标。

按照gb/t228.1-2010的规定，断后伸长率(a)指断后标距的残余伸长(lu-l0)与原始标距(l0)之比的百分率：

a＝(lu-l0)×100/l0

断面收缩率(z)指断裂后试样横截面积的最大缩减量(s0-su)与原始横截面积s0之比的百分率

z＝(s0-su)×100/s0

目前现有的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率测量方式以手持测量为主，或者采用简单的带凹型槽的装置测量，对于部分金属材料尤其是焊接材料断裂后出现倾斜断口的试样，断裂后很难在完好拼接的基础上给出准确的测量结果，浪费检测时间且不能够保证测量精度。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明人进行了锐意发明，设计出一种拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置及方法，该测量装置包括，左侧试样支撑槽、右侧试样支撑槽、传动杆组件和导轨，通过左侧试样支撑槽和右侧试样支撑槽携带断后试样在导轨上往复移动，准确地将两个带断后试的端面拼接在一起，从而方便于后续的测量工作，获得残余伸长和断后试样截面积，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种拉伸试验断后伸长率及断面收缩率测量装置，该装置包括左侧试样支撑槽1、右侧试样支撑槽2、传动杆组件3和导轨4；

所述左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2上都装夹有断后试样，且所述左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2都设置在导轨4上，在传动杆组件3的作用下，左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2带动其上的断后试样相向移动。

其中，在所述左侧试样支撑槽1上设置有左安装螺纹孔11、传动杆安装孔12和左滑动部件13；

所述断后试样自由端通过嵌入到所述左安装螺纹孔11中来固定在左侧试样支撑槽1上；

传动杆组件3通过所述传动杆安装孔12穿过所述左侧试样支撑槽1。

其中，在所述右侧试样支撑槽2上设置有右安装螺纹孔21、传动杆螺纹安装孔22和右滑动部件23；

所述断后试样自由端通过嵌入到所述右安装螺纹孔21中来固定在右侧试样支撑槽2上；

传动杆组件3通过所述传动杆螺纹安装孔22穿过所述右侧试样支撑槽2，且所述传动杆螺纹安装孔22与传动杆组件3螺纹配合。

其中，所述断后试样安装螺纹孔11和断后试样安装螺纹孔21与断后试样自由端外螺纹采用小间隙配合。

其中，所述传动杆组件3，包括传动杆31和固定螺母32；

在所述传动杆31上设置有长杆和手轮311；

所述长杆依次包括螺纹段312、光杆段313和轴端314，

所述螺纹段312上设有外螺纹，所述外螺纹与右侧试样支撑槽2的传动杆螺纹安装孔22相匹配；

所述轴端314与固定螺母32配合从而将左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2一起限定在固定螺母32和手轮311之间。

其中，所述导轨4包括滑槽41和导轨支撑42，

所述左滑动部件13和右滑动部件23都嵌入到所述滑槽41中，且能够在滑槽41中往复滑动；

所述导轨支撑42设置于导轨4下部，通过所述导轨支撑42承托所述滑槽41。

其中，所述左侧试样支撑槽1包括左支架1a和左夹持块1b；

其中，所述左安装孔11开设在左夹持块1b上，传动杆安装孔12和左滑动部件13都开设在所述左支架1a上；

所述左支架1a和左夹持块1b之间通过螺纹旋拧固接。

其中，所述左侧试样支撑槽1包括左支架1a、左夹持块1b和锁定装置1c；

在所述左支架1a上设置有容纳左夹持块1b的孔洞，左夹持块1b嵌入到所述孔洞中，通过锁定装置1c将左夹持块(1b)固定在左支架1a上。

本发明还提供一种拉伸试验断后伸长率及断面收缩率测量方法，该方法包括如下步骤

步骤1、将左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2放入到滑槽41中，在传动杆组件3的传动杆31依次穿过传动杆螺纹安装孔22和传动杆安装孔12后，将固定螺母32旋拧到轴端314；

步骤2、将断后试件分别装入左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2；

步骤3、旋转传动杆的手轮使右侧试样支撑槽在导轨上向左移动，接近左侧试样支撑槽1，使两个断后试样断面彼此临近；

步骤4、调整断后试样，使两个断后试样的断面对齐；

步骤5、继续旋转传动杆的手轮，使断后试件进一步互相接近直至断后试件拼合；

步骤6、测量断后试件的残余伸长和断后试样截面积。

本发明提供的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置具有以下优势：

1、本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置简单，使用便捷，操作方便，可一个人独立完成，测量实施难度小；

2、本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置对能够对断口试件快速准确的拼接到一起，特别是对于斜面断口拼接问题得到了有效解决；

3、本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置可以以外螺纹为基准使对拉伸试验后断后试样轴心对齐，极大的提高了测量精度。

4、本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置可以对大部分圆棒型试样进行测量，有较大的适用范围解决了圆棒型试样难以测量的问题。

附图说明

图1示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的整体结构示意图；

图2示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的左侧试样支撑槽的结构示意图；

图3示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的右侧试样支撑槽的结构示意图；

图4示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的传动杆组件的结构示意图；

图5示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的导轨的结构示意图；

图6示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的左侧试样支撑槽的另一种结构示意图；

图7示出根据本发明所述的拉伸试验断后伸长率及断面收缩率辅助测量装置的左侧试样支撑槽的又一种结构示意图。

附图标号说明

1-支撑槽

11-左安装螺纹孔

12-传动杆安装孔

13-左滑动部件；

1a-左支架

1b-左夹持块

1c-锁定装置

2-右侧试样支撑槽

21-右安装螺纹孔

22-传动杆螺纹安装孔

23-右滑动部件

3-传动杆组件

31-传动杆

311-手轮

312-螺纹段

313-光杆段

314-轴端

32-固定螺母

4-导轨

41-滑槽

42-导轨支撑

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本发明中，所述拉伸试验是指，测定材料在拉伸载荷作用下的一系列特性的试验，又称抗拉试验。

按照gb/t228.1-2010的规定，断后伸长率(a)指断后标距的残余伸长(lu-l0)与原始标距(l0)之比的百分率：

a＝(lu-l0)×100/l0

断面收缩率(z)指断裂后试样横截面积的最大缩减量(s0-su)与原始横截面积s0之比的百分率：

z＝(s0-su)×100/s0

断后试样是指标准试样在经过拉伸试验后的试样，所述断后试样包括测试部分和自由端。

本发明提供了一种拉伸试验断后伸长率及断面收缩率测量装置，如图1所示，包括左侧试样支撑槽1、右侧试样支撑槽2、传动杆组件3和导轨4。

本发明中，所述左侧试样支撑槽1、右侧试样支撑槽2和传动杆组件3都安装在导轨4上，其中左侧试样支撑槽1设置在导轨4的左侧，右侧试样支撑槽2设置在导轨4的右侧，传动杆组件3贯穿所述左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2，并能够带动左侧试样支撑槽1和/或右侧试样支撑槽2在导轨4上往复滑动，具体来说带动左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2相向运动或者相背运动。

在一个实施方式中，左侧试样支撑槽1，如图2所示，其整体程块状，其上设置有左安装螺纹孔11、传动杆安装孔12、左滑动部件13；

所述左安装螺纹孔11用于安装断后试样，即完成拉伸试验并被拉断的试验，所述左安装螺纹孔11的内螺纹的精度、旋向、螺距、公称直径、螺牙类型与断后试样自由端的外螺纹相配合，采用螺纹配合方式对断后试样进行装夹可以有效的使断后试件与左安装螺纹孔11的轴线重合；

使用螺纹装夹断后试件还可以在测量时调整试件角度，特别是对于斜断口试件，试件拼合时需要以断口形状进行拼合，角度可以调节帮助断口拼接时准确度提升，提高测量精度，具体来说，可以通过旋拧的方式旋转试件，从而使得两个试件的断口处彼此贴合。

所述传动杆安装孔12用于与传动杆组件3配合安装，所述安装孔为通孔，内壁光滑。

所述左滑动部件13位于左侧试样支撑槽1的底部，用于使左侧试样支撑槽1在所述导轨4中滑动，所述左滑动部件13与导轨4中的滑槽41相适配，即左滑动部件13嵌入到导轨4中的滑槽41中，且只能沿着滑槽41的长度方向往复滑动。

在一个实施方式中，所述右侧试样支撑槽2，如图3所示，包括右安装螺纹孔21，传动杆螺纹安装孔22，右滑动部件23。

所述右安装螺纹孔21用于安装断后试样，即完成拉伸试验并被拉断的试验，所述右安装螺纹孔21的内螺纹的精度、旋向、螺距、公称直径、螺牙类型与断后试样的外螺纹相配合，所述右安装螺纹孔21的轴线与左侧试样支撑槽1的左安装孔11的轴线重合，通过这样的设计可以提高断后试样拼合时相对位置精度。

优选的，所述右安装螺纹孔21与断后试样采用小间隙配合，避免断后试样安装后左右晃动，进一步提高拼合时的位置精度。

所述传动杆螺纹安装孔22用于与传动杆组件3配合安装，所述螺纹安装孔22内设置有内螺纹，该内螺纹与传动杆组件3上传动杆31的螺纹配合。

所述右滑动部件23位于右侧试样支撑槽2的底部，用于使右侧试样支撑槽2在所述导轨4中滑动。所述滑动部件23与导轨4中的滑槽41相适配，即右滑动部件23嵌入到导轨4中的滑槽41中，且只能沿着滑槽41的长度方向往复滑动。

所述传动杆组件3，包括传动杆31和固定螺母32，所述传动杆组件用于在导轨4上将控制左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽相向移动，从而带动其上的断后试样逐渐接近，最终完成断后试样断口拼接。

所述传动杆31，如图4所示，设有手轮311和长杆，所述长杆为长直杆，截面为圆形，所述长杆依次包括螺纹段312、光杆段313和轴端314，所述手轮311与螺纹段312相连，且所述手轮311的轴线和长杆的轴线共线；

所述手轮311用于旋转传动杆，所述手轮311为圆盘状，进一步地，所述手轮包括辐条和握柄，所述辐条等长，所述握柄为圆环状，与辐条固接；

所述螺纹段312设有外螺纹，所述外螺纹的精度、旋向、螺距、公称直径、螺牙类型与右侧试样支撑槽2的右螺纹安装孔相匹配，所述外螺纹的公称直径大于光杆段313的直径；

右侧试样支撑槽2的传动杆螺纹安装孔22与所述螺纹段312配合，通过旋转传动杆3，利用螺纹传动使右侧试样支撑槽2在滑槽41中水平地往复滑动；

所述光杆段313的直径与所述左侧试样支撑槽1的传动杆安装孔12孔径相匹配，即光杆段313的直径尺寸等于或者略小于传动杆安装孔12的内径尺寸，光杆段313长度与左侧试样支撑槽1长度相同，使左侧试样支撑槽1固定在传动杆31的光杆段313，光杆段313表面光滑，使传动杆31可以在传动杆安装孔12内旋转；

所述轴端314设有外螺纹，所述轴端314穿过左侧试样支撑槽1，在穿出后与固定螺母32配合，从而将左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2一起限定在固定螺母32和手轮311之间。

所述导轨4，如图5所示，所述导轨4上设置有滑槽41，所述滑槽41用于供左侧试样支撑槽1、右侧试样支撑槽2在滑槽41中滑动，所述滑槽41与左侧支撑组件1的左滑动部件13以及右侧支撑组件2的右滑动部件23相适配。

所述导轨4下部设置有导轨支撑42，所述导轨支撑42用于承托滑槽41，进而提高滑槽高度位置，为传动杆组件3的手轮311提供操作空间。

在一个优选的实施方式中，如图6所示，所述左侧试样支撑槽1包括左支架1a和左夹持块1b，所述左安装孔11开设在左夹持块1b上，传动杆安装孔12和左滑动部件13都开设在所述左支架1a上；所述左支架1a和左夹持块1b之间彼此固接为一体结构，即可构成所述左侧试样支撑槽1。

优选地，所述左支架1a和左夹持块1b之间通过螺纹旋拧固接，具体来说，在左夹持块1b上设置有向外凸出的左螺柱，在所述左支架1a上设置有左内螺纹孔，左螺柱和左内螺纹孔彼此旋拧固定。优选地，所述左螺柱、左内螺纹孔和左安装孔11的轴线共线，从而使得可以通过旋转左夹持块1b更方便地调节断后试件之间相对角度。

更进一步地，如图7中所示，所述左侧试样支撑槽1包括左支架1a、左夹持块1b和锁定装置1c，所述左侧试样支撑槽1包括左支架1a和左夹持块1b，所述左安装孔11开设在左夹持块1b上。

此时的左支架1a和左夹持块1b之间通过锁定装置1c固接，在所述左支架1a上设置有容纳左夹持块1b的孔洞，待左夹持块1b嵌入到所述孔洞中以后，通过锁定装置1c将左夹持块1b固定在左支架1a上；将所述左夹持块1b设置成圆柱形，在嵌入到孔洞中时，可以旋转该左夹持块1b，从而旋转试件螺纹槽的角度，以调节断后试件之间相对角度，待角度确定后再通过锁定装置1c锁定左夹持块1b。

优选地，锁定装置1c包括从左支架1a顶部向下旋拧的螺栓，该螺栓旋拧至孔洞内部，并抵接在所述左夹持块1b上，进而实现对所述左夹持块1b夹紧固定。

优选地，与所述左侧试样支撑槽1类似，所述右侧试样支撑槽2也可以设置为类似结构，即所述右侧试样支撑槽2包括右支架和右夹持块，所述右安装孔21开设在右夹持块上，传动杆安装孔12和右滑动部件13都开设在右支架上。

在另一种实施方式中，左侧试样支撑槽1上还设有电磁铁和电磁铁调节控制开关；所述电磁铁设置在夹持块1b上，且位于与断后试样接触的位置；

所述电磁铁用于对与电磁铁相接触的可磁化的断后试样产生磁性，即主要用于在断后试样为铁制品时起到辅助拼接的作用；使断后试样相吸，方便断后试样断口对其拼接，优选地，所述电磁铁安装在所述左安装孔11中，更优选的，电磁铁磁极与螺纹孔轴线对齐，使断后试样受磁化影响最大化。

设置电磁铁的优势在于：相比永磁体其磁力有无、大小可控，在断后试件安装时磁力会影响安装，所以在安装、更换断后试件时可以关闭电磁铁，消除影响，在测试时启动电磁铁，辅助拼接测量。

所述电磁铁调节控制开关用于控制电磁铁开启或者关闭，所述电磁铁调节控制开关与电磁铁相连，通过给可磁化的断后试样施加磁力，在断后试样拼合时不需要外力或者较小的外力即可使试件拼合，减小试件之间的缝隙，提高测量精度。

优选地，所述电磁铁调节控制开关还用于调节电磁铁磁力大小，通过磁力调节，可以避免由于磁力过大影响量具使用，或者磁力过小不足以产生磁力吸引。

在一个更优选的实施方式中，该拉伸试验断后伸长率及断面收缩率测量装置还包括辅助支撑组件，所述辅助支撑组件可设置一个或者多个，辅助支撑组件用于对较长的断后试件提供辅助支撑，辅助支撑组件包括v型槽、滑动部件和螺纹安装孔，v型槽设置于所述辅助支撑组件上部，用于支撑断后试件，滑动部件与导轨的滑槽相匹配，螺纹安装孔与传动杆组件的螺纹段配合，用于控制所述辅助支撑组件的位置。

更进一步的，辅助支撑组件设有高度调节装置，高度调节装置用于调节辅助支撑组件的高度，使v型槽与断后试件更好的匹配接触。

在另一种实施方式中，将导轨4中设置两个滑槽，与之对应地，左侧试样支撑槽上设置有两个左滑动部件，右侧试样支撑槽上设置有两个右滑动部件，在两个滑槽的共同作用下，使得左侧试样支撑槽1和/或右侧试样支撑槽2运动时的直线度更高。

进一步地，所述导轨4的滑槽41的截面形状为燕尾槽，相应的左侧试样支撑槽1的左滑动部件和右侧试样支撑槽2的右滑动部件的截面形状都设置为燕尾形。

本申请还提供了另一种实施方式，该实施方式包括中间固定锁紧装置，轴向夹紧装置和传动连接杆。

所述中间固定锁紧装置包括支撑架、螺纹锁定装置和传动连接杆安装孔。

所述支撑架用于安装螺纹锁定装置，所述支撑架设有定位孔和锁定装置安装孔，所述定位孔为通孔；所述锁定装置安装孔用于安装螺纹锁定装置，所述锁定装置安装孔设有内螺纹，沿定位孔径向设置，一端与定位孔相通，另一端设置于所述中间固定锁紧装置外侧；

所述螺纹锁定装置用于锁定断后试件，所述螺纹锁定装置包括夹紧爪、旋紧杆和旋动把手，

所述旋紧杆为长杆状，设有外螺纹，一端设置有夹紧爪，另一端设置有旋动把手，所述外螺纹与所述锁定装置安装孔的内螺纹相匹配，所述旋紧杆长度大于所述锁定装置安装孔，所述旋紧杆将螺纹的带来的旋紧力转化为沿定位孔的径向力；

所述夹紧爪为圆弧形薄片，可贴紧断后试件，并将旋紧杆的旋紧力传导给断后试件，所述螺纹锁定装置设置有多个，多个螺纹锁定装置共同作用将断后试件从断口位置夹紧，并使断后试件拼合；

所述旋动把手用于旋动螺纹锁定装置，所述旋动把手垂直于旋紧杆设置，所述旋动把手为杆状。

本发明还提供一种拉伸试验断后伸长率及断面收缩率测量方法，该方法通过上述装置实现，该方法包括如下步骤：

步骤1、将左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2放入到滑槽41中，在传动杆组件3的传动杆31依次穿过传动杆螺纹安装孔22和传动杆安装孔12后，将固定螺母32旋拧到轴端314上；

步骤2、将断后试件分别装入左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2；

步骤3、旋转传动杆的手轮使右侧试样支撑槽在导轨上向左移动，接近左侧试样支撑槽1，使两个断后试样断面彼此临近；

步骤4、调整断后试样，使两个断后试样的断面对齐；

步骤5、继续旋转传动杆的手轮，使断后试件进一步互相接近直至两个断后试件拼合；

步骤6、测量断后试件残余伸长lu和断后试样截面积su。

进一步地，在步骤2中，将断后试件分别装入左侧试样支撑槽1和右侧试样支撑槽2；

待测断后试件需完全旋入至左夹持块上的左安装孔11中，确保断后试件旋拧到足够深的位置，具有足够的安装强度和稳定性，优选地断后试件旋入到左安装孔11的底部，至不能再旋入为止。

在步骤3中，旋转传动杆的手轮使右侧试样支撑槽在导轨上向左移动，接近左侧试样支撑槽1，使断后试样断口靠近；

待测断后试件断口接近而不拼合是为了下一步对断后试件角度调整做准备，所述靠近是指两个断后试样之间的最小距离在2～3厘米以下，可以方便地观测出两个断后试样之间的偏差角度。

在步骤4中，调整断后试样，使两个断后试样的断面对齐；

调整断后试样可以通过调整试样本身，即旋转断后试样在断后试样安装螺纹孔11中的角度；进一步地，可以通过旋转左夹持块1b在左支架1a中的角度来调整断后试件的角度；更进一步地，可以通过调整左夹持块1b的角度来调整断后试件的角度，调整到位后，通过锁定装置1c将左夹持块1b锁定。

在步骤5中，继续旋转传动杆3的手轮31，使断后试件进一步互相接近直至断后试件拼合。

断后试样拼合后如断面仍未完全对齐，可以进一步调整断后试样的角度，使其拼合。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。