專利名稱：金屬極薄帶纏繞式夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種金屬極薄帶纏繞式夾具，屬于機(jī)械性能試驗(yàn)輔助設(shè)備，適用于金屬極薄帶和金屬細(xì)絲拉伸試驗(yàn)。
當(dāng)前國內(nèi)外金屬極薄帶拉伸試驗(yàn)一般都用平夾夾具，平夾夾具夾持極薄帶試樣時(shí)，有很多缺點(diǎn)，可從工作狀態(tài)受力分析情況看出，如圖10、11所示，試樣25被夾持在鍥型夾塊之間，當(dāng)試驗(yàn)加載力為P時(shí)，斜面正壓力為P1在試樣頭部產(chǎn)生夾持摩擦力，其總合力為F，但因兩邊夾齒面很難絕對平，使用過程夾齒磨損也不能處處一樣，試樣頭部厚薄也不會(huì)均勻一致，故其合力F的作用線與試樣幾何中心線有一定的偏離e，合力F＝P，同時(shí)產(chǎn)生個(gè)附加彎矩M＝eF，這時(shí)，試樣橫截面上產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力6，將是平均應(yīng)力6平＝P／F＋M和附加彎矩6彎＝±M／W〔Fo試樣橫截面，W試樣抗彎截面系數(shù)〕的疊加，大的一側(cè)為6大＝P／F＋M／W，小的一側(cè)6?。絇／Fo－M／W。這樣試樣內(nèi)應(yīng)力大的一側(cè)先達(dá)到斷裂強(qiáng)度，而撕裂，使其強(qiáng)度降低，試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確；另有試樣加載全靠試樣頭部的夾持摩擦力F，如果試樣材質(zhì)硬，摩擦系數(shù)小，夾不住而打滑；如果試樣軟就可能被咬壞頭部，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗而需重試，從上述平夾夾具受力分析不難看出，因偏心拉伸、撕裂、打滑、咬斷，試驗(yàn)效果不準(zhǔn)確，有的需重取重試延長了試驗(yàn)周期影響工作效率。
本實(shí)用新型的目的，是針對上述平夾夾具的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種金屬極薄帶纏繞式夾具，利用極薄帶剛度小，采用又夾又纏的方式夾持試樣來解決拉伸試驗(yàn)用平夾夾具所產(chǎn)生的偏心、撕裂、打滑、咬斷等問題。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的該夾具主要是由支架1、半園轉(zhuǎn)軸夾口2、半園活瓣夾口3、夾口緊圈4、棘輪5、鉤頭5、鉤頭鍵6、手板7、螺釘9、棘爪10、螺栓11、銷軸12所構(gòu)成的一種纏繞式夾具。試樣纏繞軸是由兩個(gè)半園夾口合起來組成，活瓣夾口3在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠自身重量能打開，對開表面有夾齒，纏繞試樣的轉(zhuǎn)軸安裝在支架1的框架內(nèi)，轉(zhuǎn)軸一端伸出支架外側(cè)，安裝棘輪5和手炳7起傳動(dòng)作用，用螺釘9，將棘爪10安裝在支架上，起止動(dòng)作用。以同樣的結(jié)構(gòu)組成上下兩支夾具，下夾具的棘爪是安裝在下夾具棘爪定位孔13處，上下夾具分別用螺栓11和拉桿8與萬能試驗(yàn)機(jī)上下試床連接。
纏繞式夾具工作狀態(tài)先將試樣的一端插入上夾具的夾口內(nèi)，一手拉住試樣，一手轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，轉(zhuǎn)一圈多些即400°左右停轉(zhuǎn)，用棘爪止動(dòng)。再將試樣的另一端插入下夾具夾口內(nèi)，按上述過程纏好，即可進(jìn)行試驗(yàn)。
纏繞式夾具工作狀態(tài)受力分析如圖12、13所示，試樣25夾持在夾口2、3之間，產(chǎn)生夾持摩擦力F1，試樣頭部在夾口2側(cè)邊回彎約60°，產(chǎn)生鉤掛力F2，試樣又在兩個(gè)夾口合成的軸外圈纏繞400°左右，又產(chǎn)生一個(gè)握裹摩擦力F3，合起來F＝F1＋F2＋F3等于試樣加載力P(F＝P)。因此，試驗(yàn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)咬斷和打滑現(xiàn)象。支架1和拉桿8用螺栓11鉸鏈連接，又可進(jìn)行調(diào)位，使試樣加載力P和總夾持力F與試樣幾何中心重合，其橫截面上的內(nèi)應(yīng)力6＝P／Fo，能均勻分布，不會(huì)使試樣產(chǎn)生偏心拉伸，完全克服了平夾具的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型纏繞式夾具的優(yōu)點(diǎn)是〔1〕結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，操作方便；〔2〕夾持試樣穩(wěn)定，受力均勻，不會(huì)出現(xiàn)偏心拉伸、撕裂、咬斷、打滑等現(xiàn)象。避免了重取、重試，縮短試驗(yàn)周期，提高工作效力；〔3〕試驗(yàn)準(zhǔn)確，應(yīng)用廣泛，試驗(yàn)強(qiáng)度范圍50Mpa——3000Mpa，可用于多種金屬極薄帶和細(xì)絲。


，結(jié)合附圖對纏繞式夾具的結(jié)構(gòu)及實(shí)施例進(jìn)行詳述圖1、金屬極薄帶纏繞式夾具裝配主視示意圖圖2、金屬極薄帶纏繞式夾具裝配右視示意圖圖3、半園轉(zhuǎn)軸夾口主視示意圖圖4、半園轉(zhuǎn)軸夾口俯視示意圖圖5、半園轉(zhuǎn)軸夾口左視示意圖圖6、半園轉(zhuǎn)軸夾口B－B剖意圖圖7、半園活瓣夾口主視示意圖圖8、半園活瓣夾口俯視示意圖圖9、夾齒局部放大示意圖圖10、平夾夾具夾持試樣示意圖圖11、平夾試樣受力分析示意圖圖12、金屬極薄帶纏繞式夾具夾持試樣示意圖圖13、纏繞式夾具夾持試樣受力分析圖1－13圖圖中各代號為1、支架；2、半園轉(zhuǎn)軸夾口；3、半園活瓣夾口；4、夾口緊圈；5、棘輪；6、鉤頭鍵；7、手柄；8、拉桿；9、螺釘；10、棘爪；11、螺栓；12、銷軸；13、下夾具棘爪定位孔；14、轉(zhuǎn)軸；15、定位鼓輪；16、鉸鏈支座孔；17、夾口平面夾齒；18、輪上定位槽；19、夾口緊圈軸；20、棘輪和手柄軸；21、鏈槽；22、定位鉸鏈頭；23、鉸鏈孔；24、壓緊定位頭；25、試樣；26、平口夾塊；27、斜面夾口。
見圖1、2是本夾具總裝配示意圖，可以看出它主要是由支架1、半園轉(zhuǎn)軸夾口2、半園活瓣夾口3、夾口緊圈4、棘輪5、鉤頭鍵6、手柄7、螺釘9、棘爪10、螺栓11、銷軸12所構(gòu)成纏繞式夾具。
見圖3－6是半園轉(zhuǎn)軸夾口2結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸夾口2與轉(zhuǎn)軸14、定位鼓輪15、夾口緊圈軸19、棘輪和手柄軸20為整體結(jié)構(gòu)，半園轉(zhuǎn)軸夾口表面有刻度，為使試樣對準(zhǔn)位置，夾口側(cè)邊有倒角R＝0.5－3mm，為使試樣在纏繞時(shí)不損壞。
見圖7－8是半園活瓣夾口3結(jié)構(gòu)示意圖，半園活瓣夾口3一端是用銷軸12通過鉸鏈孔23，支座鉸鏈孔16，固定在鼓輪支座15上，鉸鏈孔23比銷軸12直徑大0.1－1.5mm，另一端是用壓緊定位頭24，定位在定位槽18內(nèi)，二者之間留有間隙0.1－2mm，使活瓣夾口能在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)靠自身重量打開一個(gè)縫隙以備夾持試樣，同時(shí)又保持夾口2、3的同心性，定位頭高出定位槽4－10mm是為了便于操作。
半園轉(zhuǎn)軸夾口2與半園活瓣夾口3合成一個(gè)直徑為10－30mm，長10－40mm的轉(zhuǎn)軸，用于纏繞試樣，兩個(gè)夾口對面有夾齒17、齒型見圖9，齒高0.4－0.6mm，夾持角70－85°、齒距斜向1mm、夾角45°、橫向齒距0.71mm便于咬合試樣。夾口緊圈4先套在夾口緊圈軸19上，再裝在支架1上，起定位和作為兩個(gè)半園夾口轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)軸承作用。
伸出支架1外邊軸20上裝有棘輪5和手柄7，用鍵槽21和鉤頭鍵6固定構(gòu)成該夾具的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，棘爪10用螺訂9安裝在支架上，起止動(dòng)作用。下夾具棘爪按在棘爪定位孔13位置。
由上述各部組成完整的纏繞式夾具，同樣結(jié)構(gòu)分上、下兩支夾具，分別用拉桿8與萬能試驗(yàn)機(jī)上下試床連接，拉桿下端用螺栓11與夾具支架1連接，有調(diào)心作用。本夾具各部的具體尺寸是根據(jù)材料和試樣尺寸，在所給尺寸范圍內(nèi)確定。
夾具工作狀態(tài)當(dāng)手柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，活瓣夾口3朝下時(shí)，因自重能自動(dòng)打開一個(gè)縫隙，試樣25頭部正好插入，用刻度對正，用母指按定位壓頭壓緊試樣并拉緊，另一手轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，將試樣纏起，一般轉(zhuǎn)一圈多即400°左右停轉(zhuǎn)，用棘爪10止動(dòng)，試樣繼續(xù)往下拉，將試樣的另一端按上述方式裝入下夾具纏起，可加載進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。
本實(shí)用新型夾具投入使用后，曾作幾個(gè)鋼種的極薄帶及金屬細(xì)絲試樣的試驗(yàn)，效果均好，下面舉三例說明〔1〕60Si2Mn，厚0.15mm以下規(guī)格極薄帶進(jìn)行拉伸試驗(yàn)方法的測試研究工作，先后作了2176支試驗(yàn)最高強(qiáng)度達(dá)1600Mpa，未出現(xiàn)打滑，優(yōu)于國外平夾夾具。
〔2〕0.8Al，厚0.08mm冷軋狀態(tài)的極薄帶進(jìn)行對比試驗(yàn)，各作50支試樣，纏繞式夾具試驗(yàn)所得到的平均強(qiáng)度6＝667Mpa，德國制的平夾夾具平均強(qiáng)度6＝654Mpa，比本夾具低了13Mpa，而且還撕斷了3支試樣。
〔3〕還作了直徑為φ0.28mm細(xì)鋼絲的位伸試驗(yàn)，其拉伸強(qiáng)度高達(dá)3000Mpa，也未出現(xiàn)打滑；還作直徑為φ0.4mm的銅質(zhì)漆包線其強(qiáng)度為50Mpa也未咬斷；也曾作過不銹鋼、銅、鋁等金屬極薄帶拉伸試驗(yàn)效果均好。
通過上述試驗(yàn)，充分證明本實(shí)用新型纏繞式夾具，不論強(qiáng)度高或低都能適用，對極薄金屬帶、細(xì)金屬絲試驗(yàn)效果更為顯著?？蓮V泛用于冶金、機(jī)械企業(yè)和高等院校及科研單位的機(jī)械性能試驗(yàn)室中。
權(quán)利要求1.一種金屬極薄帶拉伸試驗(yàn)夾具，本實(shí)用新型其特征在于，該夾具是由支架1、半園轉(zhuǎn)軸夾口2、半園活瓣夾口3、夾口緊圈4、棘輪5、鉤頭鍵6、手柄7、螺釘9、棘爪10、螺栓11、銷軸12所構(gòu)成一種纏繞式夾具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述纏繞式夾具，其特征是半園轉(zhuǎn)軸夾口2和半園活瓣夾口3合起來的轉(zhuǎn)軸直徑為10－－30mm，長為10——40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述纏繞式夾具，其特征是半園轉(zhuǎn)軸夾口2側(cè)邊有倒角R＝0.5－3mm，夾口半園表面代有刻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述纏繞式夾具，其特征是半園活瓣夾口3是用銷軸12通過鉸鏈孔23，鉸鏈支座孔16，固定在定位鼓輪15上，鉸鏈孔23比銷軸12直徑大0.1－1.5mm；另一端是用壓緊定位頭24，定位在定位槽18內(nèi)，定位頭比定位槽高出4－10mm，二者之間留有間隙0.1－2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述夾具，其特征是半園轉(zhuǎn)軸夾口2和半園活瓣夾口3，夾口相對平面上都有夾齒17，齒型是9圖，齒高0.4－0.6mm，夾持角70－85°齒距斜向1mm、夾角45°、橫向齒距0.71mm。
專利摘要一種金屬極薄帶纏繞式夾具，用做金屬材料機(jī)械性能拉伸試驗(yàn)。該夾具的主要特征是由半圓轉(zhuǎn)軸夾口2和半圓活瓣夾口3合成一個(gè)纏繞轉(zhuǎn)軸，利用金屬極薄帶這類產(chǎn)品剛度小的特點(diǎn)，對試樣采用纏繞式夾持方式進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。這樣克服了現(xiàn)有平夾夾具試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的偏心拉伸、撕裂、打滑或咬斷等問題。試驗(yàn)值準(zhǔn)確，工作效率高，試驗(yàn)強(qiáng)度范圍50Mpa-3000Mpa，可用在多種金屬極薄帶和細(xì)絲。
文檔編號G01N3/04GK2083750SQ9021661
公開日1991年8月28日 申請日期1990年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月18日
發(fā)明者李守貴 申請人:山西太原鋼鐵公司