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原文传递一种恒应力加载氢渗透实验装置及试验方法

专利名称：	一种恒应力加载氢渗透实验装置及试验方法
摘要：	本发明提供一种恒应力加载氢渗透实验装置，包括机械应力加载机构和氢渗透反应机构，机械应力加载机构包括施力机构、弹簧、被动滑块和力补机构，氢渗透反应机构包括试件和试件拉伸架，施力机构可对弹簧产生拉力而使弹簧发生形变，弹簧对试件拉伸架产生拉力而实现对试件的拉伸，试件拉伸后长度改变，弹簧的长度也发生改变，导致弹簧对试件的拉力产生部分损失，力补机构可对损失的力进行补偿，以保证试件的恒力加载；本发明还提供一种恒应力加载氢渗透实验装置的试验方法。本发明根据试件的微小变形通过力补机构进行补偿，以保证载荷恒定，本装置对金属材料拉伸的适用性强，装置简单，测量精确，成本较低，易实现恒力下的蠕变应力及位移的实时监测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京工程学院
发明人：	张振;丁领领;杨阳;吴明辉;余飞海;李桂贞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910432829.1
公开号：	CN110118695A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	张明浩
分类号：	G01N3/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	211167 江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号
主权项：	1.一种恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，包括机械应力加载机构和氢渗透反应机构，机械应力加载机构和氢渗透反应机构设置在底座（9）上，所述机械应力加载机构包括施力机构、拉伸传动机构和力补机构，氢渗透反应机构包括试件（10）和试件拉伸架（18），拉伸传动机构包括弹簧（8）和被动滑块（17），所述施力机构与弹簧（8）连接，弹簧（8）与被动滑块（17）连接，被动滑块（17）与试件拉伸架（18）连接，施力机构可对弹簧（8）产生拉力而使弹簧（8）发生形变，弹簧（8）对被动滑块（17）和试件拉伸架（18）产生拉力而使试件拉伸架（18）远离试件（10）的方向运动，从而实现对试件（10）的拉伸，试件（10）拉伸后长度会发生变化，使弹簧（8）的长度也发生改变，导致弹簧（8）对试件（10）的拉力产生一部分损失，所述力补机构可对损失的力进行补偿，以保证试件（10）的恒力加载。 2.根据权利要求1所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述力补机构包括位移检测器（7）、电流控制器（4）、标准重量砝码（2）、电磁盘（1）、钢丝（6）和定滑轮（3），所述位移检测器（7）与弹簧（8）连接，位移检测器（7）依次与电流控制器（4）和电磁盘（1）电性连接，电磁盘（1）固定在底座（9）上，电磁盘（1）上方设置有被钢丝（6）一端牵引的标准重量砝码（2），钢丝（6）另一端绕过固定在底座（9）上的定滑轮与试件拉伸架（18）连接而对试件（10）产生拉力，所述位移检测器用于检测弹簧（8）的长度变化，并根据弹簧（8）的长度变化，电流控制器（4）调整流经电磁盘（1）的电流，进而调节电磁盘（1）对标准重量砝码（2）的引力，最终控制标准重量砝码（2）通过钢丝（6）拉动试件（10）的拉力，实现对试件（10）损失的拉力补偿，以保证试件（10）的恒力加载。 3.根据权利要求1所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述施力机构包括丝杠（5）、运动滑块（16）和丝杠限位板（15），丝杠（5）与运动滑块（16）连接，运动滑块（16）与弹簧（8）连接，可通过旋转调节丝杠（5）运动，丝杠（5）带动运动滑块（16）远离弹簧（8）方向移动，进而对弹簧（8）产生拉力而使弹簧（8）发生形变，丝杠限位板（15）设置在底座（9）上，固定设置在丝杠（5）的后方，用于限制丝杠（5）的移动。 4.根据权利要求1所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述氢渗透反应机构还包括电解池（19）、垫片（12）、密封夹（11）和试件固定架（13），所述试件固定架（13）固定在底座（9）上，试件（10）一端固定设置在试件固定架（13）上，另一端设置在试件拉伸架（18）上，通过试件拉伸架（18）远离试件（10）方向移动而实现对试件（10）的拉伸作用，所述试件（10）上夹持有垫片（12），所述垫片（12）中间设置有孔径小于试件（10）宽度的开孔，垫片（12）通过密封夹（11）与试件（10）紧密贴合，电解池（19）分为阴极电解池和阳极电解池，阴极电解池和阳极电解池分别设置在试件（10）两边，通过垫片（12）上设置的开孔与试件（10）密封连接。 5.根据权利要求4所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述垫片（12）为两片贴合在一起的亚克力板，两片亚克力板之间贴有硅胶片，使垫片（12）与试件（10）密封贴合。 6.根据权利要求5所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述垫片（12）的亚克力板形状为边长为40mm的正方形或者直径为40mm的圆形，厚度为2mm；硅胶片的形状为圆形，直径为30mm，厚度为2mm。 7.根据权利要求2所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述钢丝（6）水平设置，与试件（10）受力的中心线重合。 8.根据权利要求3所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，运动滑块（16）通过螺纹与丝杠（5）连接，运动滑块（16）通过销钉与弹簧（8）连接，运动滑块（16）通过设置在底座（9）中的燕尾槽进行滑动。 9.根据权利要求1所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述被动滑块（17）与弹簧（8）通过销钉连接，被动滑块（17）通过设置在底座（9）中的燕尾槽进行滑动。 10.根据权利要求3所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述丝杠（5）中间设置有贯穿丝杠（5）两端的通孔，所述钢丝（6）穿过通孔与试件（10）连接。 11.根据权利要求1所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述弹簧（8）设计数量为3个，保证拉伸过程中受力的稳定。 12.根据权利要求2所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述电磁盘（1）通过螺钉固定在底座（9）上。 13.根据权利要求2所述的恒应力加载氢渗透实验装置，其特征在于，所述力补机构还包括定滑轮固定板（14），所述定滑轮固定板（14）通过螺钉固定在底座（9）上，定滑轮（3）固定在定滑轮固定板（14）上。 14.根据权利要求1~13任意一项所述的恒应力加载氢渗透实验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、将施力机构、拉伸传动机构、力补机构和氢渗透反应机构安装在底座上，将施力机构、拉伸传动机构与氢渗透反应机构依次连接，将力补机构和氢渗透反应机构连接； S2、取两片亚克力板贴合在一起，作为垫片，根据试件的宽度大小，在垫片中间设置孔径小于试件宽度的开孔，将试件置入两片亚克力板之间，使试件完全覆盖住垫片的开孔，在两片亚克力板之间贴有硅胶片，使其紧密贴合在一起，在垫片上夹上密封夹，保证试件的密封性； S3、将S2中制备好的试件一端固定设置在试件固定架上，另一端固定设置在试件拉伸架上；将阴极电解池和阳极电解池分别通过垫片上的开孔与试件两边连接，使阴极电解池和阳极电解池与试件密封连接； S4、旋转丝杠，丝杠通过钢丝依次拉动弹簧、被动滑块和试件拉伸架，使试件拉伸架向远离试件的方向运动，从而对试件产生拉伸作用； S5、通过位移检测器检测弹簧长度的变化Δx，电流控制器4根据Δx的大小对电流大小进行控制，其中电流I=（kΔx-mg）/BL，进而控制电磁盘对标准重量砝码施加的作用力，通过钢丝经过定滑轮传递给试件拉伸架，补偿由于弹簧形变而损失的力，从而保证试件的恒力加载； S6、采集并记录数据，计算氢扩散系数及相关参数。 15.根据权利要求14所述的恒应力加载氢渗透实验装置的试验方法，其特征在于，S2中，对于带有缺口的试件，所述垫片的开孔需要偏离中心设置，防止反应液接触试件缺口而产生泄露，保证垫片开孔分布在试件缺口两边，反应液作用于试件上以保证反应的进行。 16.根据权利要求15所述的恒应力加载氢渗透实验装置的试验方法，其特征在于，S3中，所述阴极电解池和阳极电解池通过胶粘黏与垫片在开孔处连接固定，实现阴极电解池和阳极电解池与试件密封连接。
所属类别：	发明专利