探究一種新型高強(qiáng)度鋼絲拉伸試驗夾具

丁建喜 劉雪琳 沈天峰 周靖

【摘 要】現(xiàn)階段高強(qiáng)度鋼絲進(jìn)行拉伸試驗時常出現(xiàn)試件在夾具內(nèi)和夾持處斷裂的情況，試驗成功率低、效率低下，同時造成試驗材料浪費(fèi)和不節(jié)能。在國內(nèi)，工程師根據(jù)在實際工作中各種拉力機(jī)夾具的使用情況及特點(diǎn)，研制出適合于直徑在0.8-2mm之間的鋼絲檢測的較為理想的圓形夾具。現(xiàn)進(jìn)行一種創(chuàng)新形式，設(shè)計一種用于高強(qiáng)度鋼絲拉伸試驗的專用夾具，其適用鋼絲直徑在1.0-2.5mm，試驗成功率不低于70%，夾具能夠重復(fù)利用。達(dá)到試驗成功標(biāo)準(zhǔn)為：試件不滑脫、能在標(biāo)距內(nèi)斷裂。

【關(guān)鍵詞】高強(qiáng)度；鋼絲夾具；拉伸試驗

一、技術(shù)背景

夾具是一種可以將目標(biāo)物夾持固定的器具，夾具常見于機(jī)械加工領(lǐng)域?，F(xiàn)有的鋼絲拉伸試驗夾具對高強(qiáng)度鋼絲進(jìn)行拉伸試驗時常出現(xiàn)試件在夾具內(nèi)和夾持處斷裂的情況，試驗成功率低、效率低下，同時造成試驗材料浪費(fèi)，而且不方便適用于直徑較大、強(qiáng)度較高的鋼絲，且試件容易滑脫，會降低夾具的夾持性能，不利于試驗工作的進(jìn)行。在國內(nèi)，工程師們根據(jù)在實際工作中各種拉力機(jī)夾具的使用情況及特點(diǎn)，研制出適合于直徑在0.8-2mm之間的鋼絲檢測的較為理想的圓形夾具。但是其適用范圍仍然不盡人意。

二、整體結(jié)構(gòu)與細(xì)節(jié)設(shè)計

為解決上述背景技術(shù)中提出的問題，現(xiàn)提供一種新型高強(qiáng)度鋼絲拉伸試驗夾具。此新型高強(qiáng)度鋼絲拉伸試驗夾具，包括連接柄（1）與夾塊（15），所述連接柄（1）的下端設(shè)置有底座（2），且底座（2）的一側(cè)外表面貫穿有第一限位板（3）與第二限位板（4），所述底座（2）的另一側(cè)外表面貫穿有第一夾座（5）與第二夾座（9），且兩夾座的外表面靠近中部的位置設(shè)置有纏繞槽（6）——纏繞槽（6）分為第一凹槽（11）與第二凹槽（16）。所述第一限位板（3）的上端外表面焊接有第二夾座（9），且第二夾座（9）的外表面靠近中間的位置設(shè)置有第一凹槽（11），所述第二夾座（9）的內(nèi)部靠近中間的位置貫穿有螺孔（13），所述第一夾座（5）的一側(cè)外表面靠近中間的位置設(shè)置有第一夾槽（14），所述夾塊（15）活動安裝在第二夾座（9）的內(nèi)部，所述夾塊（15）的下端外表面靠近中間的位置貫穿有第二夾槽（17）。本新型夾具通過設(shè)置有一系列的結(jié)構(gòu)使本裝置在使用過程中可以適用于直徑較大、強(qiáng)度較高的鋼絲，而且目標(biāo)鋼絲不易滑脫，能夠提高夾具的夾持性能，有利于試驗工作的進(jìn)行。

對夾具進(jìn)行優(yōu)選設(shè)計：為使鋼絲被夾住不滑落，第二夾槽（17）截面的形狀設(shè)計為半橢圓形，且第二夾槽（17）的截面短半徑小于鋼絲的截面半徑；夾塊（15）的前端外表面設(shè)置有第二凹槽（16），其曲率半徑與第一凹槽（11）相同，兩者共同組成纏繞槽（6）；第二凹槽（16）靠近第二夾槽（17）的位置設(shè)置有圓角槽，使鋼絲在纏繞時能夠圓滑過渡，減小應(yīng)力；為進(jìn)一步減小夾持處應(yīng)力，在有的夾槽與凹槽處加工花紋，進(jìn)行防滑處理，增大摩擦系數(shù)，進(jìn)而增大摩擦力，減小夾持處的受力；第二夾座（9）的一側(cè)外表面靠近上端的位置貫穿有限位孔（12），且限位孔的數(shù)量為兩組，旨在防止裝置在進(jìn)行試驗時發(fā)生分離；底座下端設(shè)置有預(yù)留槽（7），且第二夾座（9）的內(nèi)部靠近下端的位置設(shè)置有連接塊（10）；底座（2）的一側(cè)外表面設(shè)置有方型槽（8），第一限位板（3）與第二限位板（4）活動安裝在方型槽（8）的內(nèi)部。

三、工作過程

試驗準(zhǔn)備階段，準(zhǔn)備兩個夾具，初始狀態(tài)為圖二，將鋼絲放入第一夾槽（14），然后將合適的夾塊（15）插入，然后通過第二夾座（9）上的螺孔（13）進(jìn)行固定。完成上述步驟后，旋轉(zhuǎn)第一夾座（5）與第二夾座（9）整體，使鋼絲纏繞在纏繞槽（6）中，完成纏繞。將第一限位板（3）與第二限位板（4）推入方形槽（8）中使兩個夾座在工作時固定。啟動拉伸機(jī)，使拉伸機(jī)夾頭夾緊新型夾具連接柄（1），將鋼絲拉緊至符合試驗要求。最后，便可啟動拉力試驗機(jī)進(jìn)行試驗。

四、技術(shù)總結(jié)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，此夾具為了實現(xiàn)更優(yōu)的性能所做的改進(jìn)是：

（1）該新型高強(qiáng)度鋼絲拉伸試驗夾具通過在底座的一側(cè)外表面設(shè)置第一限位板與第二限位板，在第一限位板的上端外表面焊接第二夾座，在底座的另一側(cè)外表面設(shè)置第一夾座，第一限位板與第二夾座固定連接，且第二限位板與第一夾座固定連接，第一限位板與第二限位板可以恰好卡在方型槽中，可使夾具在工作時保證穩(wěn)定；

（2）在第二夾座的內(nèi)部靠近中間的位置設(shè)置有螺孔，可以在工作時起到固定夾塊的作用；

（3）在夾塊的下端外表面靠近中間的位置設(shè)置第二夾槽，不同的夾塊有不同的夾槽大小，夾塊可以根據(jù)不同直徑的鋼絲進(jìn)行替換；

（4）在使用時，將目標(biāo)鋼絲放置在第一夾槽內(nèi)，使鋼絲的通過第一夾槽內(nèi)部所有空間，然后將夾塊放置在第二夾座的內(nèi)部，與第一夾座組合起來，將組合夾座旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)對目標(biāo)鋼絲的纏繞工作，圓角槽可以實現(xiàn)鋼絲與夾具之間的圓滑過渡，減小摩擦對夾具和鋼絲的損耗。

相比于傳統(tǒng)夾具，該夾具在進(jìn)行鋼絲拉伸試驗時，使用對象范圍擴(kuò)大，可以適用于多種類型直徑、強(qiáng)度較高的鋼絲。相較于傳統(tǒng)夾具只有防滑紋，此新型家兔通過限位板、螺孔以及纏繞槽的防滑處理可以更有效地使目標(biāo)鋼絲不易滑脫，能夠提高夾具的夾持性能，有利于試驗工作的進(jìn)行。傳統(tǒng)夾具在夾持處受應(yīng)力很大，為避免該情況，減小應(yīng)力，特在夾持曲率小處設(shè)計圓角，使其過渡圓滑，減小應(yīng)力，防止在夾持處斷裂。

該新型夾具設(shè)計解決了傳統(tǒng)夾具存在的大部分問題，在總體上還是對現(xiàn)有夾具進(jìn)行了很大程度的優(yōu)化。但是該新型夾具存在一些新的問題也是既有事實，因此，該項目還需要相關(guān)領(lǐng)域的人員進(jìn)行分析和設(shè)計，在原有的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行測試和改進(jìn)。

作者簡介：

丁建喜，山東濰坊人，，出生年月：1998.01性別：男（漢族），山東省昌邑市人，中國石油大學(xué)（華東），本科，機(jī)械工程專業(yè)就讀于中國石油大學(xué)（華東），機(jī)電工程學(xué)院2016級本科機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生。2017年參加校級大創(chuàng)，帶隊進(jìn)行本課題的研究。

劉雪琳 出生年月：1997.12 性別：女（漢族），山東省平度市，中國石油大學(xué)（華東），本科，機(jī)械工程專業(yè)

沈天峰 出生年月：1998.06 性別：男（漢族），江蘇省蘇州市，中國石油大學(xué)（華東），本科，機(jī)械工程專業(yè)

周靖 出生年月：1997.12 性別：男（漢族），甘肅省武威市，中國石油大學(xué)（華東），本科，機(jī)械工程專業(yè)