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
【專利摘要】本發明公開了一種截面直徑2?10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置，包括圓桶桶芯和桶蓋，圓桶內底側中部設置有放置試樣的盲錐孔一，中部設置有可拆卸的桶芯，上端設置有可拆卸的桶蓋，其桶壁為中空結構的空腔，桶芯中部設置有穿過試樣的通孔，上下側設置有兩對稱的向外凸起的弧形過渡面，桶蓋下側中部設置有抵靠試樣的盲錐孔二，空腔包括外壁和內壁，外壁上設有連通空腔的進水口和出水口，并在外壁同一側設置有分別連通桶芯兩端型腔的兩個澆注口，將疲勞試樣一端豎直放置在制樣裝置中，并向空腔內通冷卻水，澆注熔化的Sn凝固。本發明的制樣裝置具有通用性，制樣時間宿短，組織性能好，試樣定位準確，制樣尺寸精確，凝固Sn厚度均勻性及與鋼絲結合力好。
【專利說明】
一種截面直徑2-1 Omm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種截面直徑2-10mm鋼絲疲勞試樣制樣方法及裝置，屬于材料分析測試金屬材料樣品制備技術領域。
【背景技術】
[0002]疲勞破壞是鋼繩的主要失效形式，而疲勞極限(疲勞強度)是鋼繩或鋼絲的一個及其重要的物理量，表現其對周期應力的承受能力，但是目前國內外均無法測試鋼繩尤其是鋼絲的疲勞極限，原因是因為截面直徑為2-10mm的鋼絲直徑太小無法進行機加為標準疲勞試樣，但其指標對于指導企業生產、客戶使用具有重要意義。本發明可制備疲勞試樣測試疲勞極限解決困擾企業的難題。

【發明內容】

[0003]本發明要解決的技術問題是: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，耗時短，以解決現有技術中存在的冋題。
[0004]本發明采取的技術方案為: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鋼絲一端穿過制樣裝置的桶芯中心后抵靠在圓桶底側中部，蓋上桶蓋，桶芯兩端設置為弧形過渡面，保持桶芯兩端的型腔內的鋼絲長度相等；
(2)制澆注液:將低熔點金屬Sn放入石墨坩禍中通過箱式爐加熱到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，布滿金屬材料型腔的周圍，待金屬材料周圍的金屬Sn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渡面，直到與中部鋼絲平滑過渡。
[0005]優選的，在制樣前，在所述制樣裝置的圓桶、桶芯和桶蓋的內側涂敷脫模材料層，從而防止金屬Sn溶液和制樣裝置凝固在一起，方便脫模。
[0006]優選的，在制樣裝置的圓桶底部中心設置有固定鋼絲的盲錐孔一和桶蓋底部中心設置有盲錐孔二，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圍凝固的金屬Sn的厚度均勻。
[0007]優選的，在上述制樣裝置圓桶的桶壁設置通入冷卻水的空腔，在所述步驟(3)中通入冷卻水對饒注的金屬Sn進行冷卻凝固，當恪化的金屬Sn溶液饒入金屬材料周圍時，空腔的冷卻水立即將圓桶內金屬Sn溶液的溫度降低使其凝固，從而避免熔化的金屬Sn溶液溫度過高對金屬材料的微觀組織產生影響，同時加快了金屬Sn溶液凝固的速度，縮短實驗時間。
[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，所述圓桶內底側中部設置有放置試樣的盲錐孔一，中部設置有可拆卸的桶芯，上端設置有可拆卸的桶蓋，其桶壁為中空結構的空腔，所述桶芯中部設置有穿過試樣的通孔，上下側設置有兩對稱的向外凸起的弧形過渡面，所述桶蓋下側中部設置有抵靠試樣的盲錐孔二，所述空腔包括外壁和內壁，所述外壁上設有連通空腔的進水口和出水口，并在外壁同一側設置有分別連通桶芯兩端型腔的兩個澆注口。
[0009]優選的，上述桶蓋與圓桶間通過螺紋連接，可快速的進行安裝，操作方便快捷。
[0010]優選的，上述進水口設置在外壁靠近頂側，所述出水口設置在外壁靠近底側，與進水口方向相反，所述空腔內設置有多塊一端留有縫隙的隔板，所述兩隔板間錯開設置縫隙，空腔攤開形狀為蛇形結構，冷卻水從圓桶一側上部進入，從另一側底部流出，能夠對內壁冷卻更佳均勻，冷卻效果更好，澆注后的試樣性能更好，蛇形結構的空腔，水流流動的范圍更寬，內壁的冷卻更加均勻，冷卻效果大大提高，澆注的拉伸試樣性能更好。
[0011 ] 優選的，上述盲錐孔一和盲錐孔二的內徑大小從2-10mm過渡，所述桶芯設置為不同系列，包括通孔直徑2-10mm范圍內不同的桶芯，兩端的弧形半徑根據疲勞試樣確定，能夠滿足截面直徑為2-10mm疲勞試樣制樣的要求。
[0012]優選的，上述澆注口10為管道，其壁厚為10?15mm，采用該結構的兩澆注口，能夠快速的實現澆注，壁厚能夠保證液體在澆注口內的流動性。
[0013]本發明可以對鋼絲截面直徑為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圍，同時在冷卻腔內通循環水進行冷卻。
[0014]本發明的有益效果:與現有技術相比，本發明通過圓桶、桶芯和桶蓋可適應截面直徑為2-10mm之間的鋼絲疲勞材料兩端進行加粗制樣，并在桶芯兩端設置向外凸起的弧形過渡面，具有通用性，采用在圓桶外進行冷卻可將金屬Sn溶液凝固的時間宿短，同時避免了熔化的金屬Sn溶液溫度過高對金屬材料的組織產生影響，并且桶體中錐形的兩盲錐孔對金屬材料進行自定位，具有定位準確，保證周圍凝固的Sn金屬厚度均勻性，并且本發明還具有結構簡單、裝置輕便小巧、裝卸方便、操作控制方便、制作成本低、省時省力等優點，冷卻水從圓桶一側上部進入，從另一側底部流出，能夠對內壁冷卻更佳均勻，冷卻效果更好，澆注后的試樣性能更好，蛇形結構的空腔，水流流動的范圍更寬，內壁的冷卻更加均勻，冷卻效果大大提高，澆注的拉伸試樣性能更好。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是本發明的俯視結構示意圖；
圖3是本發明蓋門的結構示意圖；
圖4是本發明蓋門的仰視結構示意圖；
圖5是本發明的空腔展開結構示意圖。
[0016]圖中:1-圓桶，2-桶蓋，3-空腔，4-外壁，5-內壁，6_進水口，7_出水口，8_盲錐孔一，9-通孔，I O-澆注口，11_平臺，12-弧形過渡面，13-隔板，14-栗，15-溫度傳感器，16-桶芯，17-盲錐孔二。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及具體的實施例對發明進行進一步介紹。
[0018]實施例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鋼絲一端穿過制樣裝置的桶芯中心后抵靠在圓桶底側中部，蓋上桶蓋，桶芯兩端設置為弧形過渡面，保持桶芯兩端的型腔內的鋼絲長度相等；
(2)制澆注液:將低熔點金屬Sn放入石墨坩禍中通過箱式爐加熱到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，布滿金屬材料型腔的周圍，待金屬材料周圍的金屬Sn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渡面，直到與中部鋼絲平滑過渡。
[0019]優選的，在制樣前，在所述制樣裝置的圓桶、桶芯和桶蓋的內側涂敷脫模材料層，從而防止金屬Sn溶液和制樣裝置凝固在一起，方便脫模。
[0020]優選的，在制樣裝置的圓桶底部中心設置有固定鋼絲的盲錐孔一和桶蓋底部中心設置有盲錐孔二，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圍凝固的金屬Sn的厚度均勻。
[0021]優選的，在上述制樣裝置圓桶的桶壁設置通入冷卻水的空腔，在所述步驟(3)中通入冷卻水對饒注的金屬Sn進行冷卻凝固，當恪化的金屬Sn溶液饒入金屬材料周圍時，空腔的冷卻水立即將圓桶內金屬Sn溶液的溫度降低使其凝固，從而避免熔化的金屬Sn溶液溫度過高對金屬材料的微觀組織產生影響，同時加快了金屬Sn溶液凝固的速度，縮短實驗時間。
[0022]實施例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內底側中部設置有放置試樣的盲錐孔一8，中部設置有可拆卸的桶芯16，上端設置有可拆卸的桶蓋2，其桶壁為中空結構的空腔3，桶芯16中部設置有穿過試樣的通孔9，上下側設置有兩對稱的向外凸起的弧形過渡面12，桶蓋2下側中部設置有抵靠試樣的盲錐孔二 17，所述空腔3包括外壁4和內壁5，外壁4上設有連通空腔3的進水口 6和出水口 7，并在外壁14同一側設置有分別連通桶芯16兩端型腔的兩個澆注口 10。
[0023]優選的，上述桶蓋2與圓桶I間通過螺紋連接，可快速的進行安裝，操作方便快捷。
[0024]優選的，上述進水口設置在外壁靠近頂側，出水口設置在外壁靠近底側，與進水口方向相反，空腔內設置有多塊一端留有縫隙的隔板，所述兩隔板間錯開設置縫隙，空腔攤開形狀為蛇形結構，冷卻水從圓桶一側上部進入，從另一側底部流出，能夠對內壁冷卻更佳均勻，冷卻效果更好，澆注后的試樣性能更好，蛇形結構的空腔，水流流動的范圍更寬，內壁的冷卻更加均勻，冷卻效果大大提高，澆注的拉伸試樣性能更好。
[0025]優選的，上述盲錐孔一8和盲錐孔二 17的內徑大小從2-10mm過渡，所述桶芯16設置為不同系列，包括通孔9直徑2-10mm范圍內不同的桶芯，兩端的弧形半徑根據疲勞試樣確定，能夠滿足截面直徑為2-10mm疲勞試樣制樣的要求。
[0026]優選的，上述澆注口10為管道，其壁厚為10?15mm，采用該結構的兩澆注口，能夠快速的實現澆注，壁厚能夠保證液體在澆注口內的流動性。
[0027]優選的，上述澆注口 10為桶蓋2外圓設置兩對稱平臺11上的通孔，采用該結構的兩澆注口，能夠快速的實現澆注，并且對稱平臺將桶蓋上端設置成扁頭狀，便于擰動桶蓋進行裝卸。
[0028]優選的，上述內壁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]實施例3:首先在制樣裝置圓桶內壁和桶蓋內側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倍直徑長度的初樣穿過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，將低熔點金屬Sn放入石墨坩禍中通過實驗室的箱式爐加入到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，必須將鉗尖先預熱，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圍，為了避免熔化的金屬Sn溶液溫度過高對金屬材料的組織產生影響，同時在圓桶上的內置桶壁空腔內通冷卻循環水，待熔化的金屬Sn溶液均勻地凝固到金屬材料的周圍后，將其從制樣裝置中取出，切割掉兩端的錐體部，保證夾持長度即可。
[0030]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內，因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
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鋼絲一端穿過制樣裝置的桶芯中心后抵靠在圓桶底側中部，蓋上桶蓋，桶芯兩端設置為弧形過渡面，保持桶芯兩端的型腔內的鋼絲長度相等； (2)制澆注液:將低熔點金屬Sn放入石墨坩禍中通過箱式爐加熱到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，布滿金屬材料型腔的周圍，待金屬材料周圍的金屬Sn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渡面，直到與中部鋼絲平滑過渡。2.根據權利要求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、桶芯和桶蓋的內側涂敷脫模材料層。3.根據權利要求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置有固定鋼絲的盲錐孔一和桶蓋底部中心設置有盲錐孔二，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.根據權利要求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置通入冷卻水的空腔，在所述步驟(3)中通入冷卻水對澆注的金屬Sn進行冷卻凝固。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)內底側中部設置有放置試樣的盲錐孔一(8)，中部設置有可拆卸的桶芯(16)，上端設置有可拆卸的桶蓋(2)，其桶壁為中空結構的空腔(3)，所述桶芯(16)中部設置有穿過試樣的通孔(9)，上下側設置有兩對稱的向外凸起的弧形過渡面(12)，所述桶蓋(2)下側中部設置有抵靠試樣的盲錐孔二(17)，所述空腔(3)包括外壁(4)和內壁(5)，所述外壁(4)上設有連通空腔(3)的進水口(6)和出水口(7)，并在外壁(14)同一側設置有分別連通桶芯(16)兩端型腔的兩個澆注口(10)。6.根據權利要求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)間通過螺紋連接。7.根據權利要求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:所述進水口(6)設置在外壁(4)靠近頂側，所述出水口(7)設置在外壁(4)靠近底側，與進水口(6)方向相反，所述空腔(3)內設置有多塊一端留有縫隙的隔板(13)，所述兩隔板(13)間錯開設置縫隙，空腔(3)攤開形狀為蛇形結構。8.根據權利要求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)的內徑大小從2-10mm過渡，所述桶芯(16)設置為不同系列，包括通孔(9)直徑2-10mm范圍內不同的桶芯。9.根據權利要求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.根據權利要求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】G01N1/28GK105973659SQ201610218473
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】向嵩, 梁宇, 梁益龍, 楊明, 石維, 冀宣名
【申請人】貴州大學