一种板状试样高温拉伸性能试验平台的制作方法

本发明涉及材料性能测试，特别涉及一种板状试样高温拉伸性能试验平台。

背景技术：

1、在现代工业领域中，高温合金材料在航空、能源和汽车等领域扮演着至关重要的角色。这些合金以其卓越的高温性能和耐腐蚀性能而著称，广泛应用于各种高温、高压环境下。为了确保这些合金在极端条件下的可靠性和耐久性，对其力学性能的深入了解显得尤为关键。工程上常用拉伸试验测得各类金属和非金属材料材料的拉伸强度、伸长率等关键力学性能指标，从而评估材料的力学性能是否符合需求。现有高温炉或环境箱一般采用辐射加热，加热到目标温度用时较长，与实际工况(极短时间内升温至目标温度)不符，导致结果不准确；此外，高温拉伸试验中常用高温引伸计对加热试样的应变进行测量，所得的试样的应变场不够精确，导致无法获得精确的高温力学性能数据。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种板状试样高温拉伸性能试验平台，具有能够在短时间内使试样升温至目标温度、确保高温拉伸试验的顺利进行和应变场数据的获取的效果。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种板状试样高温拉伸性能试验平台，包括感应加热装置、拉伸试验装置和dic测量装置，所述感应加热装置包括支撑架、可活动连接于所述支撑架上的支撑板、安装于所述支撑板上的感应加热主机、连接于所述感应加热主机的感应线圈、红外测温仪和温控单元，所述温控单元通过数据线连接所述感应加热主机和所述红外测温仪，所述拉伸试验装置用于对板状试样进行夹持，所述dic测量装置用于监测整个拉伸试验过程，所述支撑架上安装有位于所述支撑板底部的驱动所述支撑板升降的升降机构。

3、通过采用上述技术方案，拉伸试验装置对板状试样进行夹持，使感应线圈靠近板状试样，感应加热主机通过感应线圈采用感应加热方式替代传统辐射加热方式对试样进行加热，加热速度快且温度均匀性好，更符合实际工况，试验过程中采用dic测量装置监测整个拉伸试验过程，确保高温拉伸试验的顺利进行和应变场数据的获取；温控单元通过数据线连通红外测温仪和感应加热主机，使红外测温仪用于监测所述拉伸试样实时温度、与所述温控单元连接，通过温控单元控制感应加热主机输出功率从而实现板状试样升温和恒温调控；升降机构用于驱动支撑板相对支撑架升降从而根据板状试样不同高度温度分布实时调整感应线圈与板状试样间的位置，使板状试样被均匀加热，使能更加精准测定其力学性能。

4、本发明的进一步设置为：所述拉伸试验装置包括万能试验机及其控制系统、安装于所述万能试验机的上下两个拉伸夹具和夹持在两个所述拉伸夹具之间的所述板状试样。

5、通过采用上述技术方案，对板状试样进行夹持，便于进行力学性能试验。

6、本发明的进一步设置为：所述升降机构包括固定于所述支撑板底部四角的连接座、转动于所述连接座的升降丝杆和固定于所述支撑架的供所述升降丝杆旋出的套杆，所述套杆内设有适配所述升降丝杆的内螺纹，所述升降丝杆伸于所述连接座内一端固定有第一锥齿轮，两个相邻的所述连接座之间转动有连接轴，所述连接轴两端位于所述连接座内且固定有啮合于所述第一锥齿轮的第二锥齿轮，一个所述连接座上安装有驱动所述连接轴转动的驱动电机。

7、通过采用上述技术方案，驱动支撑板相对支撑架升降时，启动驱动电机驱动连接轴转动，从而连接轴带动两端与之相连的第二锥齿轮同步转动，从而第二锥齿轮带动与之啮合的第一锥齿轮同步转动，第一锥齿轮转动带动另外的连接轴上的第二锥齿轮同步转动，以此类推，位于支撑板四角的四个第一锥齿轮同步转动从而带动升降丝杆同步转动、使其从套杆内旋出或旋入套杆，从而带动支撑板相对支撑架升降，从而根据板状试样不同高度温度分布实时调整感应线圈与板状试样间的位置，使不同尺寸的板状试样都能够被均匀加热，使能更加精准测定其力学性能，确保高温拉伸试验的顺利进行。

8、本发明的进一步设置为：所述支撑板四角设有供所述支撑架架体嵌入的限位槽。

9、通过采用上述技术方案，限位槽对支撑板相对支撑架升降实现限制和导向，使升降调节过程更加稳定。

10、本发明的进一步设置为：所述支撑架底部四角安装有福马轮。

11、通过采用上述技术方案，便于移动支撑架，满足移位需求。

12、本发明的进一步设置为：还包括安装于所述支撑板的冷水箱，所述冷水箱连通有环绕于所述感应加热主机内部的循环水管，所述循环水管上安装有水泵。

13、通过采用上述技术方案，水泵将冷水箱内的水经循环水管抽出对感应加热主机内部和感应线圈降温，延长设备的使用寿命，减少故障率，从而提高整体工作稳定性和可靠性。

14、本发明的进一步设置为：所述支撑架上安装有推送气缸，所述推送气缸输出端固定有套件，所述感应线圈两端穿过且固定于所述套件后连接于所述感应加热主机，所述万能试验机靠近所述支撑架一侧固定有两个侧挡板，所述红外测温仪安装于所述侧挡板，两个所述侧挡板之间滑动有上下对称设置的两个活动板，所述套件固定有插杆，一侧所述侧挡板固定有限位杆，所述限位杆内设有限位腔，所述限位腔内插接滑动连接有齿条，所述齿条位于所述限位腔内一端与所述限位腔内壁之间固定有回程弹簧，所述齿条远离所述限位杆一端连接有供所述插杆端部插入的连接槽，所述侧挡板转动连接有啮合于所述齿条的齿轮，所述齿轮中部固定有横跨转动于两个所述侧挡板之间的转轴，所述转轴远离所述齿轮一端固定有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮啮合有转动连接于所述侧挡板的第四锥齿轮，所述第四锥齿轮通过皮带传动有转动连接于所述侧挡板的竖直丝杆，所述竖直丝杆上下两端设为反方向螺纹，上下两个所述活动板侧边通过第一移动块螺纹连接于所述竖直丝杆上下两端。

15、通过采用上述技术方案，对板状试样进行加热时，启动推送气缸输出端伸出将套件和感应线圈向靠近板状试样方向推送，当感应线圈被推送至位于两个侧挡板之间时，插杆端部嵌入连接槽内，然后推送气缸输出端带动插杆和感应线圈持续向前移动，插杆则通过连接槽带动齿条相对侧挡板滑动、同时带动齿轮和转轴转动，转轴端部的第三锥齿轮随之同步转动，带动与之啮合的第四锥齿轮转动，第四锥齿轮转动通过皮带带动竖直丝杆转动，竖直丝杆转动带动上下两个活动板相对移动靠近、最终呈闭合状，对板状试样靠近支撑架一侧进行遮挡，对加热中的板状试样起到一定隔热作用，确保短时间内试样的快速升温和温度均匀性，使高温拉伸试验更加高效，同时活动板和侧挡板对拉伸过程中可能断裂的板状试样进行提前防护，降低安全隐患，确保高温拉伸试验的顺利进行。

16、本发明的进一步设置为：位于所述活动板远离所述竖直丝杆一侧的所述侧挡板固定有竖直导杆，上下两个所述活动板侧边通过第二移动块插接滑动连接于所述竖直导杆。

17、通过采用上述技术方案，当上下两个活动板相对移动升降时，竖直导杆对活动板的升降实现限制导向，使活动板闭合开合过程更加稳定，提高试验稳定性。

18、本发明的进一步设置为：上下两个所述活动板相对一端滑动连接有密封板，所述密封板设有供所述套件穿过的槽口，所述活动板内设有供所述密封板滑动的空腔，所述密封板位于所述空腔内一端与所述空腔内壁之间固定有伸缩弹簧，所述齿条固定有连接架，所述连接槽可滑动连接于所述连接架。

19、通过采用上述技术方案，当升降机构驱动支撑板相对支撑架升降时，支撑板同步带动推送气缸、套件和感应线圈升降，从而根据板状试样不同高度温度分布实时调整感应线圈与板状试样间的位置；当推送气缸、套件和感应线圈升降同步升降时，套件通过槽口带动上下两个密封板相对活动板移动、使密封板插接滑动于空腔内，使上下两个活动板之间保持闭合状态，对加热中的板状试样实现持续隔热和防护，同时插杆端部带动连接槽相对连接架滑动，使插杆和齿条之间保持连接状态，齿条和齿轮之间保持啮合状态。

20、本发明的进一步设置为：所述连接槽固定有位于所述插杆端部上下两侧的限位板，所述连接架上固定有限位导杆，所述连接槽一侧穿插滑动于所述限位导杆，所述连接槽上下两端与所述连接架之间均固定有套接于所述限位导杆外的限位弹簧。

21、通过采用上述技术方案，当推送气缸、套件和感应线圈升降同步升降时，插杆通过限位板带动连接槽随之升降，连接槽穿插于限位导杆相对连接架上下移动，限位导杆实现限制和导向，使插杆和齿条之间保持连接状态，齿条和齿轮之间保持啮合状态，当推送气缸带动套件和感应线圈回程时，插杆端部脱离连接槽，连接槽在上下限位弹簧的作用下回程至原位，同时齿条在回程弹簧的作用下回程至原位。

22、本发明的有益效果是：

23、1、拉伸试验装置对板状试样进行夹持，使感应线圈靠近板状试样，感应加热主机通过感应线圈采用感应加热方式替代传统辐射加热方式对试样进行加热，加热速度快且温度均匀性好，更符合实际工况，试验过程中采用dic测量装置监测整个拉伸试验过程，确保高温拉伸试验的顺利进行和应变场数据的获取；

24、2、温控单元通过数据线连通红外测温仪和感应加热主机，使红外测温仪用于监测所述拉伸试样实时温度、与所述温控单元连接，通过温控单元控制感应加热主机输出功率从而实现板状试样升温和恒温调控；

25、3、升降机构用于驱动支撑板相对支撑架升降从而根据板状试样不同高度温度分布实时调整感应线圈与板状试样间的位置，使板状试样被均匀加热，使能更加精准测定其力学性能；

26、4、水泵将冷水箱内的水经循环水管抽出对感应加热主机内部和感应线圈降温，延长设备的使用寿命，减少故障率，从而提高整体工作稳定性和可靠性；

27、5、启动推送气缸输出端伸出将套件和感应线圈向靠近板状试样方向推送，当感应线圈被推送至位于两个侧挡板之间时，插杆端部嵌入连接槽内，插杆则通过连接槽带动齿条相对侧挡板滑动、同时带动齿轮、转轴、第三锥齿轮、第四锥齿轮和竖直丝杆转动带动上下两个活动板相对移动靠近、最终呈闭合状，对板状试样靠近支撑架一侧进行遮挡，对加热中的板状试样起到一定隔热作用，确保短时间内试样的快速升温和温度均匀性，使高温拉伸试验更加高效，同时活动板和侧挡板对拉伸过程中可能断裂的板状试样进行提前防护，降低安全隐患，确保高温拉伸试验的顺利进行。