一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，属于高温原位装置技术领域。该装置包括热电偶夹持件和粗牙型螺栓；所述热电偶夹持件包括一体成形的夹头和细牙型螺栓，所述细牙型螺栓内设有贯穿型柱状空腔，热电偶能够穿入夹头和细牙型螺栓内的贯穿型柱状空腔中；所述粗牙型螺栓能够套装于热电偶夹持件外部，并通过压迫热电偶夹持件的夹头实现对热电偶的夹紧固定。使用时，带有陶瓷套管的热电偶穿入热电偶夹持件，再拧入粗牙型螺栓，调节陶瓷套管露出夹头部分的长度，拧紧热电偶夹持件，夹紧陶瓷套管，最后将装置装入原位设备，实现对样品的精确实时测温。

【技术实现步骤摘要】
一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置
本专利技术涉及高温原位装置
，具体涉及一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置。
技术介绍
在材料疲劳与断裂领域，样品的静态和动态损伤过程一直是损伤失效机制的研究重点。原位拉伸、压缩以及疲劳可以直观地将这一过程呈现，因此原位设备得到了越来越广泛的应用。对于内燃机或燃气轮机等服役环境为高温的金属材料，原位设备需要配备加热单元以及测温单元。目前，比较常用的一种原位设备为岛津SΕRVOCONTROLLER4830，其测温单元为外置热电偶。测试时热电偶头部焊接至试样中部，另一端与原位设备相连。这种方法的缺点在于：一方面焊点会破坏材料的原有状态，增加不可控变量；另一方面在试样移动过程中，热电偶容易与加热电阻丝相接触，形成测温误差。因此，寻找一种机械固定热电偶的方法，既保证与试样接触，又能避免上述缺陷，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有原位设备中热电偶的安装缺陷，特别是与试样焊接连接缺陷，以及测温稳定性差等缺陷问题，本专利技术的目的在于提供一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，该装置通过巧妙设计即可在现有原位设备上实现，成本很低，操作方便，可以反复使用。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，该固定装置包括热电偶夹持件和粗牙型螺栓；其中：所述热电偶夹持件包括一体成形的夹头和细牙型螺栓，所述细牙型螺栓内设有贯穿型柱状空腔，热电偶能够穿入夹头和细牙型螺栓内的贯穿型柱状空腔中；所述粗牙型螺栓能够套装于热电偶夹持件外部，并通过压迫热电偶夹持件的夹头实现对热电偶的夹紧固定。所述夹头为圆台结构，夹头的粗端与细牙型螺栓相连接，夹头与细牙型螺栓的连接处为平滑过渡。所述夹头与细牙型螺纹连接处的平滑过渡区≥1mm。所述夹头内中心位置设有用于穿入热电偶的通道，夹头侧表面上开设三个贯穿形侧槽(侧槽平行于圆台结构轴向开设，侧槽与夹头内的热电偶通道相连通)，以夹头圆台结构的中心轴线为基准，侧槽宽度20°，侧槽间隔120°。所述粗牙型螺栓内部设有相连通的柱状空腔和圆台状空腔，圆台形状空腔的锥度大于所述夹头的锥度；热电偶夹持件穿入粗牙型螺栓内部时，随着热电偶夹持件穿入长度的增加，粗牙型螺栓的圆台状空腔部位压迫所述夹头，实现对夹头的夹紧，进而固定夹头内的热电偶。所述细牙型螺栓设有外螺纹，所述粗牙型螺栓设有内螺纹，二者配合能够调节夹持热电偶位置，压缩夹头，夹紧热电偶。所述细牙型螺栓拧入粗牙型螺栓头部时，细牙型螺栓头部露出粗牙型螺栓头部(所述细牙型螺栓头部与粗牙型螺栓头部间隔至少1mm)；所述粗牙型和细牙型螺栓头部形状均采用六角形，螺纹长度为非全螺纹。所述粗牙型螺栓设有外螺纹，用于接入原位测量设备。该固定装置的材质为耐热钢或高温合金，根据实验温度选择。本专利技术设计原理及使用过程如下：(1)由于热电偶的夹持固定部分距离电阻丝底部位置不少于5mm，制备装置的材料选取耐热钢即可。热电偶中的陶瓷套管直径约为2.63mm，因此细牙型螺栓内径设计为2.64mm。(2)本专利技术通过加工制作热电偶夹持件和粗牙型螺栓，二者相配合使用；将热电偶连带陶瓷套管穿入细牙型螺栓；将细牙型螺栓拧入粗牙型螺栓。(3)把粗牙型螺栓接入原位设备上，陶瓷套管调节露出夹头部分的尺寸，保证热电偶与试样相接触，拧紧细牙型螺栓，通过压迫夹头，夹紧陶瓷套管。调节粗牙型螺栓接入原位设备深度，保证热电偶不会顶到试样。将热电偶接入原位设备，校准热电偶，设置相关参数进行原位试验。本专利技术的优点和有益效果如下：本专利技术装置通过热电偶夹持件和带螺纹内孔的粗牙型螺栓机械紧固实现。把合适的耐热钢圆棒通过机加工制备成热电偶夹持件以及带螺纹内孔的粗牙型螺栓；将热电偶连带陶瓷套管穿入细牙型螺栓；将细牙型螺栓拧入粗牙型螺栓。把粗牙型螺栓接入原位设备上，调节陶瓷套管露出夹头部分的尺寸，保证热电偶与试样相接触，拧紧细牙型螺栓，通过压迫夹头，夹紧陶瓷套管。调节粗牙型螺栓接入原位设备深度，保证热电偶不会顶到试样。将热电偶接入原位设备，校准热电偶，设置相关参数进行原位试验。本专利技术解决了原位设备中热电偶的安装缺陷，特别是焊接连接缺陷，以及测温稳定性差等缺陷，通过巧妙设计即可在既有原位设备上固定热电偶，成本很低，操作方便，可以反复使用。附图说明图1为本专利技术装置中热电偶夹持件结构示意图(主视图)；图2为本专利技术装置中热电偶夹持件结构示意图(对应于图1的侧视图)；图3为本专利技术装置中粗牙型螺栓结构示意图(主视图)；图4为本专利技术装置中粗牙型螺栓结构示意图(对应于图3的侧视图)；图5为实施例1中热电偶夹持件结构及尺寸图；其中：(a)主视图；(b)俯视图；(c)侧视图。图6为实施例1中粗牙型螺栓结构及尺寸图；其中：(a)主视图；(b)俯视图；(c)侧视图。图中：1-夹头；2-细牙型螺栓；3-侧槽；4-粗牙型螺栓的柱状空腔；5-粗牙型螺栓的圆台状空腔。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，以下结合实施例对本专利技术进行描述，但实施例仅为对本专利技术的特点做进一步阐述，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术为原位测试设备用热电偶固定装置，该装置包括热电偶夹持件和粗牙型螺栓两部分，其结构如图1-4所示。其中，热电偶夹持件包括夹头1和细牙型螺栓2，所述夹头底端与细牙螺纹小径平滑过渡；所述夹头处开有三个等间距分布侧槽3；所述细牙型螺栓设有贯穿型柱状空腔，用于装入热电偶；所述细牙型螺栓头部形状采用六角形，螺纹长度为非全螺纹。所述粗牙型螺栓头部形状采用六角形，并设有外螺纹，螺纹长度为非全螺纹，内部设有相连通的粗牙型螺栓的柱状空腔4和粗牙型螺栓的圆台状空腔5，粗牙型螺栓的圆台状空腔5用于压迫夹头进而夹紧热电偶。所述粗牙型螺栓设置内螺纹，用于装入热电偶夹持件；热电偶夹持件和粗牙型螺栓相配合实现热电偶的固定。所述热电偶夹持件拧入粗牙型螺栓后，热电偶夹持件的头部露出，两者头部间隔大于1mm。所述热电偶固定装置通过粗牙型螺栓的外螺纹拧入原位设备上，调节陶瓷套管露出夹头部分的尺寸，保证热电偶与试样相接触，拧紧细牙型螺栓，通过压迫夹头，夹紧陶瓷套管。调节粗牙型螺栓接入原位设备深度，保证热电偶不会顶到试样。将热电偶接入原位设备，校准热电偶，设置相关参数进行原位试验。实施例1采用本专利技术装置，利用高温原位扫描设备(本实施例采用日本岛津公司的带扫描电子显微镜的疲劳试验机)对蠕墨铸铁试样进行高温原位疲劳扫描观察试验。内燃机缸盖是内燃机中最重要、最典型的燃烧室构件，其性能严重影响整机的使用寿命。随着高功率密度内燃机的发展，缸盖承受温度和燃气压力不断提高，因此研究内燃机缸盖材料的高温疲劳损伤行为受到科研和工程人员的重视。内燃机缸盖蠕墨铸铁试样的具体测试过程如下：(1)通过机加工把直径25mm的耐热钢制作成热电偶夹持件和粗牙型螺栓，具体尺寸分别如图5-6所示，其中：热电偶夹持件中夹头的圆台结构的锥度为为1:3.43，粗牙型螺栓的圆台状空腔的锥度为1:2。将穿有陶瓷套管的热电偶装入热电偶固定装置，并拧入粗牙型螺栓，调节陶瓷套管露出夹头的尺寸，约为4mm，拧动热电偶固定装置，夹紧夹头，固定热电偶。(2)将蠕墨铸铁试样穿过电阻丝放置入原位疲劳设备试样夹持部分，并对试样进行预紧；将所述粗牙型螺栓接入原位疲劳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，其特征在于：该固定装置包括热电偶夹持件和粗牙型螺栓；其中：所述热电偶夹持件包括一体成形的夹头和细牙型螺栓，所述细牙型螺栓内设有贯穿型柱状空腔，热电偶能够穿入夹头和细牙型螺栓内的贯穿型柱状空腔中；所述粗牙型螺栓能够套装于热电偶夹持件外部，并通过压迫热电偶夹持件的夹头实现对热电偶的夹紧固定。

【技术特征摘要】
1.一种原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，其特征在于：该固定装置包括热电偶夹持件和粗牙型螺栓；其中：所述热电偶夹持件包括一体成形的夹头和细牙型螺栓，所述细牙型螺栓内设有贯穿型柱状空腔，热电偶能够穿入夹头和细牙型螺栓内的贯穿型柱状空腔中；所述粗牙型螺栓能够套装于热电偶夹持件外部，并通过压迫热电偶夹持件的夹头实现对热电偶的夹紧固定。2.根据权利要求1所述的原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，其特征在于：所述夹头为圆台结构，夹头的粗端与细牙型螺栓相连接，夹头与细牙型螺栓的连接处为平滑过渡。3.根据权利要求2所述的原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，其特征在于：所述夹头与细牙型螺纹连接处的平滑过渡区≥1mm。4.根据权利要求2所述的原位力学性能测试设备用热电偶固定装置，其特征在于：所述夹头内中心位置设有用于穿入热电偶的通道，夹头侧表面上开设三个贯穿形侧槽，以夹头圆台结构的中心轴线为基准，侧槽宽度20°，侧槽间隔120°。5.根据权利要求4所述的原位力学性能测试设备用热电偶固定装...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞建超，邱宇，杨恩娜，张哲峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21