一種鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金導(dǎo)線單絲高周疲勞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)材料失效破壞大約有80%是由疲勞引起的，鋁合金導(dǎo)線在使用過(guò)程中的失效破壞同樣如此。近年來(lái)，電網(wǎng)大規(guī)模使用鋁合金節(jié)能導(dǎo)線，在鋁合金導(dǎo)線服役的過(guò)程中，鋁合金架空導(dǎo)線受風(fēng)載影響，發(fā)生疲勞斷裂失效的案例時(shí)常有報(bào)道。因此，研究鋁合金導(dǎo)線的疲勞壽命成為了當(dāng)前鋁合金導(dǎo)線應(yīng)用過(guò)程中的重中之重。然而，對(duì)于鋁合金導(dǎo)線單絲高周疲勞試驗(yàn)而言，由于鋁合金導(dǎo)線單絲直徑一般在4_以下，所以很難加工成傳統(tǒng)的疲勞試樣，事實(shí)上又無(wú)法執(zhí)行現(xiàn)有的疲勞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，這樣導(dǎo)致鋁合金導(dǎo)線單絲在疲勞壽命測(cè)試過(guò)程中，樣品的斷裂位置經(jīng)常出現(xiàn)在夾持端。為了測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲的疲勞壽命，研究鋁合金導(dǎo)線單絲的疲勞開(kāi)裂機(jī)理，就不得不對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行機(jī)械加工，這樣不僅在加工過(guò)程中會(huì)對(duì)鋁合金單絲樣品組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響而且可能改變導(dǎo)線材料的表面狀態(tài)，這導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法真實(shí)地反應(yīng)鋁合金導(dǎo)線單絲的疲勞壽命。如果不對(duì)鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行機(jī)械加工而直接使用現(xiàn)有的夾具進(jìn)行夾持試驗(yàn)，夾具又會(huì)對(duì)導(dǎo)線的夾持部分造成損傷，材料的疲勞壽命對(duì)材料缺陷非常敏感，夾持不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致疲勞測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，無(wú)法準(zhǔn)確反映出鋁合金導(dǎo)線單絲的壽命，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了提高鋁合金導(dǎo)線單絲疲勞測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，更真實(shí)地反映出鋁合金導(dǎo)線單絲在預(yù)定載荷下的疲勞壽命，本實(shí)用新型提供一種鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，采用本實(shí)用新型夾具較大程度地提高了鋁合金導(dǎo)線單絲疲勞壽命測(cè)試精度。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，該夾具共兩組，每組夾具由兩個(gè)單片夾具組成，所述單片夾具為長(zhǎng)方體形狀，其長(zhǎng)寬比例為(I?2):1，高度(厚度)為待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲直徑的2?5倍；每個(gè)單片夾具上開(kāi)設(shè)半圓柱形凹槽。
[0006]所述夾具的材質(zhì)與待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲材質(zhì)相同。
[0007]所述半圓柱形凹槽開(kāi)設(shè)在單片夾具上與其高度方向垂直的表面上，半圓柱形凹槽的軸向方向與單片夾具的長(zhǎng)度方向一致。
[0008]每組夾具的兩個(gè)單片夾具相配合放置時(shí)，中間形成圓柱形空間，圓柱形空間的直徑等于待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲直徑。
[0009]所述單片夾具上，半圓柱形凹槽與單片夾具表面的連接處采用2000#砂紙打磨，不允許出現(xiàn)偏磨。
[0010]所述單片夾具的半圓柱形凹槽表面進(jìn)行噴丸處理，噴丸采用直徑為0.3?0.8mm的玻璃丸，噴丸壓力為3?5bar，噴丸時(shí)間為2?5min。
[0011]上述鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具的夾持方法包括如下步驟:
[0012](I)將待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲夾持端進(jìn)行噴丸處理，噴丸處理時(shí)，鋁合金導(dǎo)線單絲的工作部分包起來(lái)，避免噴丸對(duì)鋁合金導(dǎo)線單絲工作段產(chǎn)生影響；進(jìn)行噴丸處理時(shí)，噴丸采用直徑為0.3?0.8mm的玻璃丸，噴丸壓力為3?5bar，噴丸時(shí)間為2?5min ；
[0013](2)將噴丸處理后的鋁合金導(dǎo)線單絲的兩個(gè)夾持端分別插入兩組夾具的半圓柱形凹槽內(nèi)，保證工作段沒(méi)有受到夾具邊緣的擠壓損傷；
[0014](3)將兩組夾具上下對(duì)稱的夾入疲勞機(jī)，保證鋁合金導(dǎo)線單絲的上下部分平行于加載軸方向；
[0015](4)按照試驗(yàn)要求設(shè)置疲勞試驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。
[0016]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)如下:
[0017]1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了鋁合金導(dǎo)線單絲疲勞壽命測(cè)試夾具，并完善了疲勞試樣夾持方法。新的夾具和夾持方法的引入較大程度改善了鋁合金絲在夾持端斷裂的缺點(diǎn)，對(duì)夾持部位的損傷很小，并可以保證大部分測(cè)試樣品在標(biāo)距內(nèi)斷裂，這極大地提高了鋁合金導(dǎo)線單絲疲勞壽命的測(cè)試精度和準(zhǔn)確性。
[0018]2、采用本實(shí)用新型疲勞試驗(yàn)夾具和夾持方法以后，很好地解決了鋁合金導(dǎo)線在試驗(yàn)過(guò)程中總在夾持部位斷裂的難題，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明:與未使用該夾具和夾持方法相比，在夾持端疲勞斷裂的概率降低了 50%，極大地提高了數(shù)據(jù)的有效性，避免了大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，減少了重復(fù)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的資源浪費(fèi)問(wèn)題，并降低了高精度單絲疲勞壽命測(cè)試的成本。
[0019]3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的鋁合金導(dǎo)線單絲疲勞壽命測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高，夾具對(duì)導(dǎo)線測(cè)試影響小等一系列突出優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型夾具中單片夾具結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:(a)主視圖；(b)側(cè)視圖；(C)俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合實(shí)施例詳述本實(shí)用新型。
[0022]本實(shí)用新型鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，該夾具共兩組，每組由兩個(gè)單片夾具組成，夾具的材質(zhì)與所要測(cè)試的鋁合金導(dǎo)線單絲材質(zhì)相同。首先制備兩對(duì)長(zhǎng)方體等厚度的鋁合金板，板的厚度(即長(zhǎng)方體鋁合金板的高度)為待測(cè)試鋁合金絲直徑的2?5倍。在每塊長(zhǎng)方體鋁合金板面積最大的表面中心(即由長(zhǎng)方體單片夾具的長(zhǎng)和寬所在的表面上)加工凹槽，凹槽為半圓柱形，其直徑與鋁合金單絲直徑相同，這可以保證鋁合金導(dǎo)線的同心度，要求每組兩個(gè)長(zhǎng)方體平板單片夾具相配合時(shí)，兩個(gè)半圓柱形凹槽配合形成一個(gè)圓柱狀空間。
[0023]夾持方法:對(duì)單片夾具上半圓柱狀凹槽與鋁合金單絲接觸的倒角部分進(jìn)行打磨處理，減小應(yīng)力集中，夾持時(shí)，盡量減小鋁合金單絲的彎曲，即樣品夾持部位越直越好。對(duì)單片夾具的半圓柱凹槽表面和鋁合金單絲的夾持端表面分別進(jìn)行噴丸處理，通過(guò)鋁合金導(dǎo)線單絲夾持端的表面強(qiáng)化，提高其抗磨損能力并抑制夾持端處疲勞裂紋的萌生，降低樣品夾持?而疲5?開(kāi)裂的概率。
[0024]實(shí)施例1
[0025]對(duì)A6招合金導(dǎo)線單絲進(jìn)行軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)，單絲直徑為3mm。
[0026]選擇A6鋁合金制備成試驗(yàn)用夾具，如圖1所示，試驗(yàn)夾具共兩組，每組由兩個(gè)單片夾具組成，長(zhǎng)方體單片夾具的長(zhǎng)35mm，寬25mm，高度(厚度)6mm，為單絲直徑的2倍；每個(gè)單片夾具上開(kāi)設(shè)半圓柱形凹槽(在單片夾具的長(zhǎng)和寬所在表面上開(kāi)設(shè)，凹槽軸向與單片夾具的長(zhǎng)度方向一致)，每組的兩個(gè)單片夾具相配合放置時(shí)(兩個(gè)半圓柱形凹槽同軸放置)，中間形成圓柱形空間，圓柱形空間的直徑為3mm。每個(gè)單片夾具的半圓柱形凹槽與凹槽所在夾具表面的連接處采用2000#砂紙打磨，不允許出現(xiàn)偏磨。使用前，對(duì)單片夾具的半圓柱形凹槽表面及待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲夾持端表面都進(jìn)行噴丸處理，噴丸采用直徑為0.5mm的玻璃丸，噴丸壓力為4bar，噴丸時(shí)間為3min。進(jìn)行噴丸處理時(shí)，將鋁合金導(dǎo)線單絲的工作段包起來(lái)，避免噴丸損傷。
[0027]采用上述夾具進(jìn)行鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)，夾持方法如下:
[0028](I)選取進(jìn)行噴丸處理后的垂直度比較好的A6鋁合金導(dǎo)線單絲。
[0029](2)將鋁合金單絲的兩個(gè)夾持端分別插入經(jīng)過(guò)打磨、噴丸處理的夾具凹槽內(nèi)，保證工作段沒(méi)有受到夾具邊緣的擠壓損傷。
[0030](3)將兩組夾具上下對(duì)稱的夾入疲勞機(jī)，保證鋁合金單絲的上下部分在同一直線上且都平行于加載軸方向。
[0031](4)按照要求設(shè)置疲勞試驗(yàn)參數(shù)，開(kāi)始疲勞試驗(yàn)。
[0032]采用本實(shí)施例夾具和夾持方法后，多次試驗(yàn)后單絲試樣未在單絲夾持端疲勞斷裂，極大地提高了數(shù)據(jù)的有效性，避免了大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，減少了重復(fù)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的資源浪費(fèi)問(wèn)題，并降低了高精度單絲疲勞壽命測(cè)試的成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，其特征在于:該夾具共兩組，每組夾具由兩個(gè)單片夾具組成，所述單片夾具為長(zhǎng)方體形狀，其長(zhǎng)寬比例為(I?2):1，高度為待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲直徑的2?5倍；每個(gè)單片夾具上開(kāi)設(shè)半圓柱形凹槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述夾具的材質(zhì)與待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲材質(zhì)相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述半圓柱形凹槽開(kāi)設(shè)在單片夾具上與其高度方向垂直的表面上，半圓柱形凹槽的軸向方向與單片夾具的長(zhǎng)度方向一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，其特征在于:每組夾具的兩個(gè)單片夾具相配合放置時(shí)，中間形成圓柱形空間，圓柱形空間的直徑等于待測(cè)試鋁合金導(dǎo)線單絲直徑。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋁合金導(dǎo)線單絲軸向應(yīng)力疲勞試驗(yàn)夾具，屬于鋁合金導(dǎo)線單絲高周疲勞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。所述夾具共兩組，每組夾具由兩個(gè)單片夾具組成，所述單片夾具的厚度為導(dǎo)線單絲直徑的2-5倍；每個(gè)單片夾具上開(kāi)設(shè)半圓柱形凹槽；夾具的半圓柱凹槽表面和待測(cè)試鋁合金單絲的夾持端分別進(jìn)行噴丸處理，夾持時(shí)，將導(dǎo)線單絲夾持端插入夾具的半圓柱形凹槽內(nèi)，然后將兩組夾具上下對(duì)稱的夾入疲勞機(jī)，保證鋁合金導(dǎo)線單絲的上下部分平行于加載軸方向；設(shè)置疲勞試驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。采用本實(shí)用新型夾具及夾持方法較大程度地提高了鋁合金導(dǎo)線單絲疲勞壽命測(cè)試精度。
【IPC分類】G01N3/08, G01N3/04
【公開(kāi)號(hào)】CN204924784
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520423996
【發(fā)明人】王學(xué)剛, 吳細(xì)毛, 王強(qiáng), 段啟強(qiáng), 侯佳鵬, 王斌, 張哲峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院金屬研究所, 國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月18日