一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置，屬于材料物理性能測試的試樣預(yù)加工制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及非金屬材料斷裂韌度試驗，試樣的裂紋采用機械方法預(yù)制孔邊角裂紋的。
【背景技術(shù)】
[0002]材料的斷裂韌度是表征材料抵抗裂紋擴展能力、衡量材料韌性的指標。非金屬材料較金屬材料相比對于疲勞載荷及裂紋更為敏感，因此，斷裂韌度是非金屬材料在選材使用和材料質(zhì)量控制中的重要指標之一。金屬材料的裂紋預(yù)制通常采用在裂紋源上機械加工或熱處理的方式，而非金屬材料強度較低且對溫度敏感，在初始裂紋長度限定的情況下，無法采用金屬材料裂紋預(yù)制的方式制備。部分非金屬材料試樣采用在試樣的一邊先加工缺口，再通過施加彎矩或疲勞載荷的方法預(yù)制裂紋，而這種施加彎矩的方法僅適用于試樣單邊裂紋的制備，對于試樣中心孔兩側(cè)的缺口預(yù)制裂紋是無法實現(xiàn)的。另外，采用疲勞試驗機預(yù)制裂紋，通過周期性加載使裂紋擴展，雖然能夠適用于各種試樣類型，但制備周期長，且裂紋的長度不易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有裝置中存在的不足而設(shè)計提供了一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置，其目的是能夠針對非金屬材料的斷裂韌度試驗，進行限定長度的裂紋預(yù)制，確保裂紋的擴展可控制。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]該種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置，其特征在于:該裝置包括一個底座(1)，在底座(I)的后部是一個帶有螺紋孔的凸臺(6)，調(diào)節(jié)螺桿(2)穿過螺紋孔，調(diào)節(jié)螺桿(2)的后端安裝有旋轉(zhuǎn)手柄(7)，調(diào)節(jié)螺桿(2)的前端與U型刀架(3)的底端固定連接，U型刀架(3)的側(cè)板(8)嵌裝在底座(I)的橫槽(9)中，U型刀架(3)可沿橫槽(9)前后移動，在U型刀架(3)呈開口狀的前端的兩側(cè)板(8)之間貫穿安裝用于預(yù)制裂紋的刀片(4)，刀片(4)的刃口方向與試樣(5)的拉伸方向垂直并與U型刀架(3)的移動方向一致，在底座⑴的前部設(shè)置有用于限制試樣(5)的安裝和移動的擋板(10)，試樣(5)安裝在U型刀架⑶的兩側(cè)板⑶之間，刀片⑷穿過試樣(5)中間的預(yù)制孔(11)。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:該裝置能夠快速便捷的對非金屬材料斷裂韌度試驗進行裂紋預(yù)制，確保裂紋擴展方向與試樣的拉伸方向垂直；利用手工旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿的方式對刀片位置進行控制，能夠有效控制預(yù)制裂紋的長度，降低預(yù)制試樣的不合格品率；該裝置的使用能大大減少試樣裂紋預(yù)制的時間，提高測試速率。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的預(yù)制裂紋裝置的立體示意圖
[0008]圖2為本發(fā)明的預(yù)制裂紋試樣的示意圖
[0009]圖3為本發(fā)明的實施例立體示意圖
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步地詳述:
[0011]如附圖1?2所示，該種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置，其特征在于:該裝置包括一個底座1，在底座I的后部是一個帶有螺紋孔的凸臺6，調(diào)節(jié)螺桿2穿過螺紋孔，調(diào)節(jié)螺桿2的后端安裝有旋轉(zhuǎn)手柄7，調(diào)節(jié)螺桿2的前端與U型刀架3的底端固定連接，U型刀架3的側(cè)板8嵌裝在底座I的橫槽9中，U型刀架3可沿橫槽9前后移動，在U型刀架3呈開口狀的前端的兩側(cè)板8之間貫穿安裝用于預(yù)制裂紋的刀片4，刀片4的刃口方向與試樣5的拉伸方向垂直并與U型刀架3的移動方向一致，在底座I的前部設(shè)置有用于限制試樣5移動的擋板10，試樣5安裝在U型刀架3的兩側(cè)板8之間，刀片4穿過試樣5中間的預(yù)制孔11。
[0012]如圖3所示，本發(fā)明裝置的使用過程如下:
[0013]將長方形的試樣5平放在底座I上，試樣5的長度方向與底座I前部設(shè)置的擋板10相抵觸，確保試樣在預(yù)制裂紋過程中不發(fā)生偏移，且裂紋擴展方向與預(yù)制孔11的缺口延伸方向一致。試樣5的厚度應(yīng)小于U型刀架3的兩側(cè)板8之間的距離，以便U型刀架3的兩側(cè)板8位于試樣5的上下兩面之上，不與試樣5的表面接觸。
[0014]將U型刀架3的刀片4的插槽位置與試樣5的預(yù)制孔11位置上、下對應(yīng)，選擇合適的刀片貫穿插入插槽和試樣5的預(yù)制孔11，且刀片4固定在U型刀架3的插槽中。
[0015]將通過手柄7旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿2推動U型刀架3移動，使刀片4的刃口沿試樣5預(yù)制孔11的缺口位置推進，在試樣5的預(yù)制孔11的前端產(chǎn)生裂紋。隨著推進的不斷深入，裂紋擴展，當裂紋長度達到要求時停止旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿2。
[0016]試樣的兩個預(yù)制孔缺口都制備好裂紋后，便可裝夾入萬能試驗機進行斷裂韌度測試。
[0017]本發(fā)明所述預(yù)制裂紋裝置采用硬質(zhì)金屬材料制做，且裝置表面應(yīng)進行防腐蝕處理。刀片4的材質(zhì)應(yīng)為硬質(zhì)合金，可依據(jù)不同預(yù)制裂紋的要求和基材加工，實現(xiàn)替換的靈活取用。
【主權(quán)項】
1.一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置，其特征在于:該裝置包括一個底座(1)，在底座(I)的后部是一個帶有螺紋孔的凸臺(6)，調(diào)節(jié)螺桿(2)穿過螺紋孔，調(diào)節(jié)螺桿(2)的后端安裝有旋轉(zhuǎn)手柄(7)，調(diào)節(jié)螺桿(2)的前端與U型刀架(3)的底端固定連接，U型刀架(3)的側(cè)板(8)嵌裝在底座(I)的橫槽(9)中，U型刀架(3)可沿橫槽(9)前后移動，在U型刀架(3)呈開口狀的前端的兩側(cè)板(8)之間貫穿安裝用于預(yù)制裂紋的刀片(4)，刀片(4)的刃口方向與試樣(5)的拉伸方向垂直并與U型刀架(3)的移動方向一致，在底座(I)的前部設(shè)置有用于限制試樣(5)移動的擋板(10)，試樣(5)安裝在U型刀架(3)的兩側(cè)板(8)之間，刀片⑷穿過試樣(5)中間的預(yù)制孔(11)。
【專利摘要】本發(fā)明是一種非金屬材料斷裂韌度試驗的預(yù)制裂紋裝置，該裝置能夠?qū)Ψ墙饘俨牧蠑嗔秧g度試驗進行裂紋預(yù)制；利用手工旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿的方式對刀片位置進行控制，可以有效控制預(yù)制裂紋的長度，降低預(yù)制試樣的不合格品率；該裝置的使用能大大減少試樣裂紋預(yù)制的時間，提高測試速率。
【IPC分類】G01N1-28
【公開號】CN104535386
【申請?zhí)枴緾N201410783944
【發(fā)明人】王曉麗, 郭世毅, 厲蕾, 聶磊, 丁宇婷
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月16日