小冲杆试验用电磁夹具的研制

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小冲杆试验用电磁夹具的研制

昃　刚，王　庆，巩振泉

(河北省电力建设调整试验所，河北　石家庄　050021)

摘要：分析了典型小冲杆试验用夹具的缺点，针对采用螺栓紧固微试样的夹具操作不方便、每次试验受力不均匀的现象，研制了一种可快速方便、用力均匀地固定小冲杆试验用微试样的电磁夹具。

关键词：小冲杆；夹具；电磁；微试样

0　引言

传统的小冲杆试验法对微试样进行固定的方式是采用螺栓紧固上、下压块，这种传统的方法有操作不便、准备时间长以及数据误差相对较大的缺点。本研究的目的是提供一种结构简单、使用方便、测量结果准确、利用电磁力对试样进行紧固的小冲杆试验用电磁夹具。

1　典型小冲杆试验装置微试样固定方式及原理

小冲杆试验法是一种利用冲杆以一定的速度冲压微试样，并记录微试样从变形到失效整个过程中的载荷—位移(或变形挠度)数据，借此分析得出材料各种性能参数的试验方法。试验所用微试样可为圆形或方形，其尺寸较小，一般是直径或边长为3 mm～10 mm、厚度为0.1 mm～0.5 mm的薄片。图1为典型的小冲杆试验装置结构示意图。

图1　典型的小冲杆试验装置结构示意图

典型的小冲杆试验装置夹具是使用上压盘和下压盘夹住微试样，并采用拧紧螺栓的方式对微试样进行固定。得出的数据结果准确无误的前提是微试样与上、下压盘之间没有相对移动；固定值的上下挤压力可以保证微试样被夹紧，以得出准确的数据结果；再者，在试验过程中操作简便也是对夹具的基本要求。

2　典型小冲杆夹具的缺点

(1) 操作不便。将螺钉拧进压盘费时费力，操作过程中还需用到扳手等辅助性工具。此外，在夹具上加工螺栓孔无疑会增加成本。

(2) 不同的人在紧固螺钉的过程中所用的力度无法控制，且会使试样受力不均匀。夹具对试样的载荷不同，若用力太大，有可能损坏试样；若用力太小，试验过程中试样与夹具之间会产生相对移动，这可能直接导致试验数据的不准确。

因此，有必要对现有夹具进行改进，以方便快捷地固定试样且使其均匀受力。

3　新型小冲杆电磁夹具

综合考虑了典型小冲杆夹具的优缺点之后，本文研制了一种结构简单、使用方便、测量结果准确、利用电磁力对试样进行紧固的小冲杆试验用电磁夹具。其包括上压盘和位于上压盘下方的下压盘，上压盘下部两侧设有两个对称的安装孔，安装孔内设有弹簧，弹簧的下部连接有铁块；下压盘上设有直流电磁铁，该直流电磁铁的N、S极分别位于两个铁块的正下方；上压盘下部设有圆柱形的凸起，与之匹配的下压盘上部设有圆柱型的凹槽，使用时凸起一部分嵌入到该凹槽中，凸起和凹槽之间留有用于放置试样的间隙。

具体实施方式如下：通电后，固定于下压盘的直流电磁铁出现强磁场，对固定于上压盘的铁块产生磁力，铁块拉动弹簧产生形变，然后铁块紧紧吸附在直流电磁铁磁极上；弹簧的拉力使上压盘产生恒定、均匀的夹紧力来固定、夹紧微试样；断电后，磁力消失，弹簧复位，在弹簧收缩力的作用下铁块与磁极分离，上压盘可方便分开。

图2为本新型小冲杆试验机电磁开关夹具固定微试样的松开状态；图3为本新型小冲杆试验机电磁开关夹具固定微试样的夹紧状态。

图2　磁力夹具处于松开状态

4　结论

本装置设置了直流电磁铁和与之适配的铁块，通过控制直流电磁铁的通断来控制上、下压盘之间的相对运动，进而来压紧微试样，即用开关来控制上、下压

盘的夹紧与分离，大大地节约了在固定微试样上花费的时间。再者，恒定、均匀的电磁力确保了试验过程中微试样数据采集的正确性，大大地减小了试验的误差。

图3　磁力夹具处于夹紧状态

参考文献：

[1]刘玉，涂晶洁，杨豫新.小冲杆试验法的研究[J].机械工程与自动化,2010(1):206-209.

Development of Electromagnetic Fixture for Small Punch Test

ZE Gang, WANG Qing, GONG Zhen-quan

(Hebei Electric Power Construction and Adjustment Test Institute, Shijiazhang 050021, China)

Abstract：This paper analyzes the shortcomings of typical fixture for small punch test, such as inconvenience in use, loading nonuniformity, and develops an electromagnetic fixture which can be used quickly and easily to fix the micro sample for small punching test.

Key words：small punch; jig; electromagnetic; micro sample

文章编号：1672- 6413(2016)05- 0131- 02

收稿日期：2016- 01- 14；

修订日期：2016- 07- 13

作者简介：昃刚(1988-)，男，山东淄博人，助理工程师，大专，主要从事发电厂金属监督检验、定期检验等工作。

中图分类号：TG758

文献标识码：A