一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種截面直徑2?10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置，包括圓桶桶芯和桶蓋，圓桶內(nèi)底側(cè)中部設(shè)置有放置試樣的盲錐孔一，中部設(shè)置有可拆卸的桶芯，上端設(shè)置有可拆卸的桶蓋，其桶壁為中空結(jié)構(gòu)的空腔，桶芯中部設(shè)置有穿過(guò)試樣的通孔，上下側(cè)設(shè)置有兩對(duì)稱(chēng)的向外凸起的弧形過(guò)渡面，桶蓋下側(cè)中部設(shè)置有抵靠試樣的盲錐孔二，空腔包括外壁和內(nèi)壁，外壁上設(shè)有連通空腔的進(jìn)水口和出水口，并在外壁同一側(cè)設(shè)置有分別連通桶芯兩端型腔的兩個(gè)澆注口，將疲勞試樣一端豎直放置在制樣裝置中，并向空腔內(nèi)通冷卻水，澆注熔化的Sn凝固。本發(fā)明的制樣裝置具有通用性，制樣時(shí)間宿短，組織性能好，試樣定位準(zhǔn)確，制樣尺寸精確，凝固Sn厚度均勻性及與鋼絲結(jié)合力好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種截面直徑2-1 Omm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置，屬于材料分析測(cè)試金屬材料樣品制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]疲勞破壞是鋼繩的主要失效形式，而疲勞極限(疲勞強(qiáng)度)是鋼繩或鋼絲的一個(gè)及其重要的物理量，表現(xiàn)其對(duì)周期應(yīng)力的承受能力，但是目前國(guó)內(nèi)外均無(wú)法測(cè)試鋼繩尤其是鋼絲的疲勞極限，原因是因?yàn)榻孛嬷睆綖?-10mm的鋼絲直徑太小無(wú)法進(jìn)行機(jī)加為標(biāo)準(zhǔn)疲勞試樣，但其指標(biāo)對(duì)于指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)、客戶(hù)使用具有重要意義。本發(fā)明可制備疲勞試樣測(cè)試疲勞極限解決困擾企業(yè)的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置，可以用于截面直徑為2-10_的鋼絲疲勞試樣，具有通用性，耗時(shí)短，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的冋題。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法，包括以下步驟:
(1)裝樣:將截面直徑2-10mm鋼絲一端穿過(guò)制樣裝置的桶芯中心后抵靠在圓桶底側(cè)中部，蓋上桶蓋，桶芯兩端設(shè)置為弧形過(guò)渡面，保持桶芯兩端的型腔內(nèi)的鋼絲長(zhǎng)度相等；
(2)制澆注液:將低熔點(diǎn)金屬Sn放入石墨坩禍中通過(guò)箱式爐加熱到232°C以上使其熔化；
(3)將步驟(2)熔化的金屬Sn溶液通過(guò)桶芯兩端型腔的澆注口澆注到步驟(I)中的圓桶型腔中，布滿(mǎn)金屬材料型腔的周?chē)饘俨牧现車(chē)慕饘賁n凝固后，將其從制樣裝置中取出，得到鋼絲疲勞材料試樣兩端完成制樣；
(4)將步驟(3)中制得的鋼絲試樣打磨弧形過(guò)渡面，直到與中部鋼絲平滑過(guò)渡。
[0005]優(yōu)選的，在制樣前，在所述制樣裝置的圓桶、桶芯和桶蓋的內(nèi)側(cè)涂敷脫模材料層，從而防止金屬Sn溶液和制樣裝置凝固在一起，方便脫模。
[0006]優(yōu)選的，在制樣裝置的圓桶底部中心設(shè)置有固定鋼絲的盲錐孔一和桶蓋底部中心設(shè)置有盲錐孔二，鋼絲兩端頂靠在盲錐孔一和盲錐孔二中，盲錐孔一和盲錐孔二以及桶芯中心的通孔豎直方向保持同軸，確保截面在2-10mm的金屬材料固定在制樣裝置圓桶的中心，從而使金屬材料樣品周?chē)痰慕饘賁n的厚度均勻。
[0007]優(yōu)選的，在上述制樣裝置圓桶的桶壁設(shè)置通入冷卻水的空腔，在所述步驟(3)中通入冷卻水對(duì)饒注的金屬Sn進(jìn)行冷卻凝固，當(dāng)恪化的金屬Sn溶液饒入金屬材料周?chē)鷷r(shí)，空腔的冷卻水立即將圓桶內(nèi)金屬Sn溶液的溫度降低使其凝固，從而避免熔化的金屬Sn溶液溫度過(guò)高對(duì)金屬材料的微觀組織產(chǎn)生影響，同時(shí)加快了金屬Sn溶液凝固的速度，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
[0008]—種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，包括圓桶桶芯和桶蓋，所述圓桶內(nèi)底側(cè)中部設(shè)置有放置試樣的盲錐孔一，中部設(shè)置有可拆卸的桶芯，上端設(shè)置有可拆卸的桶蓋，其桶壁為中空結(jié)構(gòu)的空腔，所述桶芯中部設(shè)置有穿過(guò)試樣的通孔，上下側(cè)設(shè)置有兩對(duì)稱(chēng)的向外凸起的弧形過(guò)渡面，所述桶蓋下側(cè)中部設(shè)置有抵靠試樣的盲錐孔二，所述空腔包括外壁和內(nèi)壁，所述外壁上設(shè)有連通空腔的進(jìn)水口和出水口，并在外壁同一側(cè)設(shè)置有分別連通桶芯兩端型腔的兩個(gè)澆注口。
[0009]優(yōu)選的，上述桶蓋與圓桶間通過(guò)螺紋連接，可快速的進(jìn)行安裝，操作方便快捷。
[0010]優(yōu)選的，上述進(jìn)水口設(shè)置在外壁靠近頂側(cè)，所述出水口設(shè)置在外壁靠近底側(cè)，與進(jìn)水口方向相反，所述空腔內(nèi)設(shè)置有多塊一端留有縫隙的隔板，所述兩隔板間錯(cuò)開(kāi)設(shè)置縫隙，空腔攤開(kāi)形狀為蛇形結(jié)構(gòu)，冷卻水從圓桶一側(cè)上部進(jìn)入，從另一側(cè)底部流出，能夠?qū)?nèi)壁冷卻更佳均勻，冷卻效果更好，澆注后的試樣性能更好，蛇形結(jié)構(gòu)的空腔，水流流動(dòng)的范圍更寬，內(nèi)壁的冷卻更加均勻，冷卻效果大大提高，澆注的拉伸試樣性能更好。
[0011 ] 優(yōu)選的，上述盲錐孔一和盲錐孔二的內(nèi)徑大小從2-10mm過(guò)渡，所述桶芯設(shè)置為不同系列，包括通孔直徑2-10mm范圍內(nèi)不同的桶芯，兩端的弧形半徑根據(jù)疲勞試樣確定，能夠滿(mǎn)足截面直徑為2-10mm疲勞試樣制樣的要求。
[0012]優(yōu)選的，上述澆注口10為管道，其壁厚為10?15mm，采用該結(jié)構(gòu)的兩澆注口，能夠快速的實(shí)現(xiàn)澆注，壁厚能夠保證液體在澆注口內(nèi)的流動(dòng)性。
[0013]本發(fā)明可以對(duì)鋼絲截面直徑為2-10mm的疲勞試樣快速增粗到大于1mm以上，達(dá)到適合鋼絲疲勞試樣的夾持尺寸，將直徑為2-10mm的疲勞試樣固定在制樣裝置內(nèi)桶的中心，然后從澆注口將熔化的金屬Sn溶液澆注到金屬材料的周?chē)瑫r(shí)在冷卻腔內(nèi)通循環(huán)水進(jìn)行冷卻。
[0014]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)圓桶、桶芯和桶蓋可適應(yīng)截面直徑為2-10mm之間的鋼絲疲勞材料兩端進(jìn)行加粗制樣，并在桶芯兩端設(shè)置向外凸起的弧形過(guò)渡面，具有通用性，采用在圓桶外進(jìn)行冷卻可將金屬Sn溶液凝固的時(shí)間宿短，同時(shí)避免了熔化的金屬Sn溶液溫度過(guò)高對(duì)金屬材料的組織產(chǎn)生影響，并且桶體中錐形的兩盲錐孔對(duì)金屬材料進(jìn)行自定位，具有定位準(zhǔn)確，保證周?chē)痰腟n金屬厚度均勻性，并且本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝置輕便小巧、裝卸方便、操作控制方便、制作成本低、省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)，冷卻水從圓桶一側(cè)上部進(jìn)入，從另一側(cè)底部流出，能夠?qū)?nèi)壁冷卻更佳均勻，冷卻效果更好，澆注后的試樣性能更好，蛇形結(jié)構(gòu)的空腔，水流流動(dòng)的范圍更寬，內(nèi)壁的冷卻更加均勻，冷卻效果大大提高，澆注的拉伸試樣性能更好。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明蓋門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明蓋門(mén)的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明的空腔展開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1-圓桶，2-桶蓋，3-空腔，4-外壁，5-內(nèi)壁，6_進(jìn)水口，7_出水口，8_盲錐孔一，9-通孔，I O-澆注口，11_平臺(tái)，12-弧形過(guò)渡面，13-隔板，14-栗，15-溫度傳感器，16-桶芯，17-盲錐孔二。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0018]實(shí)施例1:一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法，包括以下步驟:
(1)裝樣:將截面直徑2-10mm鋼絲一端穿過(guò)制樣裝置的桶芯中心后抵靠在圓桶底側(cè)中部，蓋上桶蓋，桶芯兩端設(shè)置為弧形過(guò)渡面，保持桶芯兩端的型腔內(nèi)的鋼絲長(zhǎng)度相等；
(2)制澆注液:將低熔點(diǎn)金屬Sn放入石墨坩禍中通過(guò)箱式爐加熱到232°C以上使其熔化；
(3)將步驟(2)熔化的金屬Sn溶液通過(guò)桶芯兩端型腔的澆注口澆注到步驟(I)中的圓桶型腔中，布滿(mǎn)金屬材料型腔的周?chē)?，待金屬材料周?chē)慕饘賁n凝固后，將其從制樣裝置中取出，得到鋼絲疲勞材料試樣兩端完成制樣；
(4)將步驟(3)中制得的鋼絲試樣打磨弧形過(guò)渡面，直到與中部鋼絲平滑過(guò)渡。
[0019]優(yōu)選的，在制樣前，在所述制樣裝置的圓桶、桶芯和桶蓋的內(nèi)側(cè)涂敷脫模材料層，從而防止金屬Sn溶液和制樣裝置凝固在一起，方便脫模。
[0020]優(yōu)選的，在制樣裝置的圓桶底部中心設(shè)置有固定鋼絲的盲錐孔一和桶蓋底部中心設(shè)置有盲錐孔二，鋼絲兩端頂靠在盲錐孔一和盲錐孔二中，盲錐孔一和盲錐孔二以及桶芯中心的通孔豎直方向保持同軸，確保截面在2-10mm的金屬材料固定在制樣裝置圓桶的中心，從而使金屬材料樣品周?chē)痰慕饘賁n的厚度均勻。
[0021]優(yōu)選的，在上述制樣裝置圓桶的桶壁設(shè)置通入冷卻水的空腔，在所述步驟(3)中通入冷卻水對(duì)饒注的金屬Sn進(jìn)行冷卻凝固，當(dāng)恪化的金屬Sn溶液饒入金屬材料周?chē)鷷r(shí)，空腔的冷卻水立即將圓桶內(nèi)金屬Sn溶液的溫度降低使其凝固，從而避免熔化的金屬Sn溶液溫度過(guò)高對(duì)金屬材料的微觀組織產(chǎn)生影響，同時(shí)加快了金屬Sn溶液凝固的速度，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
[0022]實(shí)施例2:如圖1-圖5所示，一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，包括圓桶I桶芯16和桶蓋2，圓桶I內(nèi)底側(cè)中部設(shè)置有放置試樣的盲錐孔一8，中部設(shè)置有可拆卸的桶芯16，上端設(shè)置有可拆卸的桶蓋2，其桶壁為中空結(jié)構(gòu)的空腔3，桶芯16中部設(shè)置有穿過(guò)試樣的通孔9，上下側(cè)設(shè)置有兩對(duì)稱(chēng)的向外凸起的弧形過(guò)渡面12，桶蓋2下側(cè)中部設(shè)置有抵靠試樣的盲錐孔二 17，所述空腔3包括外壁4和內(nèi)壁5，外壁4上設(shè)有連通空腔3的進(jìn)水口 6和出水口 7，并在外壁14同一側(cè)設(shè)置有分別連通桶芯16兩端型腔的兩個(gè)澆注口 10。
[0023]優(yōu)選的，上述桶蓋2與圓桶I間通過(guò)螺紋連接，可快速的進(jìn)行安裝，操作方便快捷。
[0024]優(yōu)選的，上述進(jìn)水口設(shè)置在外壁靠近頂側(cè)，出水口設(shè)置在外壁靠近底側(cè)，與進(jìn)水口方向相反，空腔內(nèi)設(shè)置有多塊一端留有縫隙的隔板，所述兩隔板間錯(cuò)開(kāi)設(shè)置縫隙，空腔攤開(kāi)形狀為蛇形結(jié)構(gòu)，冷卻水從圓桶一側(cè)上部進(jìn)入，從另一側(cè)底部流出，能夠?qū)?nèi)壁冷卻更佳均勻，冷卻效果更好，澆注后的試樣性能更好，蛇形結(jié)構(gòu)的空腔，水流流動(dòng)的范圍更寬，內(nèi)壁的冷卻更加均勻，冷卻效果大大提高，澆注的拉伸試樣性能更好。
[0025]優(yōu)選的，上述盲錐孔一8和盲錐孔二 17的內(nèi)徑大小從2-10mm過(guò)渡，所述桶芯16設(shè)置為不同系列，包括通孔9直徑2-10mm范圍內(nèi)不同的桶芯，兩端的弧形半徑根據(jù)疲勞試樣確定，能夠滿(mǎn)足截面直徑為2-10mm疲勞試樣制樣的要求。
[0026]優(yōu)選的，上述澆注口10為管道，其壁厚為10?15mm，采用該結(jié)構(gòu)的兩澆注口，能夠快速的實(shí)現(xiàn)澆注，壁厚能夠保證液體在澆注口內(nèi)的流動(dòng)性。
[0027]優(yōu)選的，上述澆注口 10為桶蓋2外圓設(shè)置兩對(duì)稱(chēng)平臺(tái)11上的通孔，采用該結(jié)構(gòu)的兩澆注口，能夠快速的實(shí)現(xiàn)澆注，并且對(duì)稱(chēng)平臺(tái)將桶蓋上端設(shè)置成扁頭狀，便于擰動(dòng)桶蓋進(jìn)行裝卸。
[0028]優(yōu)選的，上述內(nèi)壁5直徑12mm、高30mm、壁厚3mm、底部厚3mm，外壁直徑25mm、高35mm，壁厚1_，桶蓋直徑I Omm、高I Omm，外壁可直接采用鋼皮焊接制作，冷卻效果更好。
[0029]實(shí)施例3:首先在制樣裝置圓桶內(nèi)壁和桶蓋內(nèi)側(cè)以及桶芯外表面刷一層脫模材料，然后將截面直徑2-10mm的鋼絲剪切成最少5倍直徑長(zhǎng)度的初樣穿過(guò)桶芯的通孔垂直固定在制樣裝置圓桶和桶蓋的中心，樣品固定好后，將低熔點(diǎn)金屬Sn放入石墨坩禍中通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的箱式爐加入到232°C以上使其熔化，待坩禍中的金屬Sn熔化后，用坩禍鉗將其從箱式爐中取出放在石棉網(wǎng)上，為了防止坩禍因局部冷卻而破裂，用坩禍鉗夾取灼熱的坩禍時(shí)，必須將鉗尖先預(yù)熱，然后用勺子將坩禍中的金屬Sn溶液S出，從制樣裝置中桶蓋的澆注口將金屬Sn溶液澆注到金屬材料的周?chē)?，為了避免熔化的金屬Sn溶液溫度過(guò)高對(duì)金屬材料的組織產(chǎn)生影響，同時(shí)在圓桶上的內(nèi)置桶壁空腔內(nèi)通冷卻循環(huán)水，待熔化的金屬Sn溶液均勻地凝固到金屬材料的周?chē)?，將其從制樣裝置中取出，切割掉兩端的錐體部，保證夾持長(zhǎng)度即可。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)裝樣:將截面直徑2-10mm鋼絲一端穿過(guò)制樣裝置的桶芯中心后抵靠在圓桶底側(cè)中部，蓋上桶蓋，桶芯兩端設(shè)置為弧形過(guò)渡面，保持桶芯兩端的型腔內(nèi)的鋼絲長(zhǎng)度相等； (2)制澆注液:將低熔點(diǎn)金屬Sn放入石墨坩禍中通過(guò)箱式爐加熱到232°C以上使其熔化； (3)將步驟(2)熔化的金屬Sn溶液通過(guò)桶芯兩端型腔的澆注口澆注到步驟(I)中的圓桶型腔中，布滿(mǎn)金屬材料型腔的周?chē)?，待金屬材料周?chē)慕饘賁n凝固后，將其從制樣裝置中取出，得到鋼絲疲勞材料試樣兩端完成制樣； (4)將步驟(3)中制得的鋼絲試樣打磨弧形過(guò)渡面，直到與中部鋼絲平滑過(guò)渡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法，其特征在于:在制樣前，在所述制樣裝置的圓桶、桶芯和桶蓋的內(nèi)側(cè)涂敷脫模材料層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法，其特征在于:在制樣裝置的圓桶底部中心設(shè)置有固定鋼絲的盲錐孔一和桶蓋底部中心設(shè)置有盲錐孔二，鋼絲兩端頂靠在盲錐孔一和盲錐孔二中，盲錐孔一和盲錐孔二以及桶芯中心的通孔豎直方向保持同軸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法，其特征在于:在所述制樣裝置圓桶的桶壁設(shè)置通入冷卻水的空腔，在所述步驟(3)中通入冷卻水對(duì)澆注的金屬Sn進(jìn)行冷卻凝固。5.—種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，其特征在于:包括圓桶(I)桶芯(16)和桶蓋(2)，所述圓桶(I)內(nèi)底側(cè)中部設(shè)置有放置試樣的盲錐孔一(8)，中部設(shè)置有可拆卸的桶芯(16)，上端設(shè)置有可拆卸的桶蓋(2)，其桶壁為中空結(jié)構(gòu)的空腔(3)，所述桶芯(16)中部設(shè)置有穿過(guò)試樣的通孔(9)，上下側(cè)設(shè)置有兩對(duì)稱(chēng)的向外凸起的弧形過(guò)渡面(12)，所述桶蓋(2)下側(cè)中部設(shè)置有抵靠試樣的盲錐孔二(17)，所述空腔(3)包括外壁(4)和內(nèi)壁(5)，所述外壁(4)上設(shè)有連通空腔(3)的進(jìn)水口(6)和出水口(7)，并在外壁(14)同一側(cè)設(shè)置有分別連通桶芯(16)兩端型腔的兩個(gè)澆注口(10)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，其特征在于:所述桶蓋(2 )與圓桶(I)間通過(guò)螺紋連接。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，其特征在于:所述進(jìn)水口(6)設(shè)置在外壁(4)靠近頂側(cè)，所述出水口(7)設(shè)置在外壁(4)靠近底側(cè)，與進(jìn)水口(6)方向相反，所述空腔(3)內(nèi)設(shè)置有多塊一端留有縫隙的隔板(13)，所述兩隔板(13)間錯(cuò)開(kāi)設(shè)置縫隙，空腔(3)攤開(kāi)形狀為蛇形結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，其特征在于:所述盲錐孔一 (8)和盲錐孔二(17)的內(nèi)徑大小從2-10mm過(guò)渡，所述桶芯(16)設(shè)置為不同系列，包括通孔(9)直徑2-10mm范圍內(nèi)不同的桶芯。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，其特征在于:所述澆注口(10)為管道，其壁厚為10?15mm。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣裝置，其特征在于:所述進(jìn)水口(6)連接有栗(14)，所述栗(14)連接到控制器，所述控制器連接有溫度傳感器(15)，所述溫度傳感器(15)連接到出水口( 7 )處。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK105973659SQ201610218473
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】向嵩, 梁宇, 梁益龍, 楊明, 石維, 冀宣名
【申請(qǐng)人】貴州大學(xué)