一种粉末冶金材料剪切强度测试工装及测试方法与流程

1.本发明涉及一种粉末冶金材料剪切强度测试工装及测试方法。

背景技术：

2.粉末冶金产品的剪切强度是衡量材料力学性能的重要指标之一，为了更好的记录和检测粉末冶金材料的特性，往往需要使用配套的辅助工装，对材料剪切强度进行检测。标准ys/t 1009、tj/cl 307明确了粉末冶金材料的剪切强度测试方法和装置，即通过试验机拉伸带动工装上、下组件相对运动，从而对产品进行剪切破坏。但在实际操作时，在标准提出的测试装置中，待测试样两端为自由端，随着施加载荷过程中，容易在工装轴向上形成偏心力，引起试样发生位移、偏转，从而增大测试面积，并对材料的结合面带来附加弯矩，造成测试数据离散性大，数据失真等后果。
3.因此，测试结果可靠、设计方案合理的剪切强度测试装置设计是现在亟待解决的重要技术问题。

技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种粉末冶金材料剪切强度测试工装及测试方法，以便能够准确测试出粉末冶金材料的剪切强度。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，包括支座、压板和压柱，压板设置在支座上，在压板和支座之间设置弹簧，采用螺栓将压板、弹簧和支座连接在一起，所述压柱与支座、压柱与压板之间为轨道式接触。
6.本发明还提供了一种粉末冶金材料剪切强度测试方法，包括如下步骤：
7.步骤一，松开螺栓，使弹簧在放松状态下支撑压板；将试样置于压板下，并拧紧螺栓，使压板紧固，限制试样位移；
8.步骤二，将压柱通过支座和压板间的导轨压在试样上；
9.步骤三，启动材料试验机施加载荷在压柱上，载荷通过压柱传递至试样上，记录在施加载荷过程中的最大载荷，然后计算得到试样的剪切强度。
10.与现有技术相比，本发明的积极效果是：
11.(1)本发明的粉末冶金材料剪切强度测试工装可对不同力学性能的粉末材料的剪切强度进行测试，且工装结构紧凑、设计合理，可以消除造成测试数据失真、离散性大的因素，从而使得测试粉末冶金材料剪切强度数据准确、可靠。
12.(2)本发明的粉末冶金材料剪切强度测试工装的试样可从实际粉末冶金材料中切取，不需要特殊制备；经反复进行粉末冶金材料剪切强度的测试验证，可准确地得到剪切强度性能数据；承受测试载荷范围广，0～100kn，可应用于不同的粉末冶金材料；试样厚度范围可调节，适用于从不同粉末冶金材料中切取。同时本发明的粉末冶金材料剪切强度测试工装能够在各种万能材料试验机上进行测试实验。
附图说明
13.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
14.图1为本发明的剪切强度测试工装的主视图；
15.图2为本发明的剪切强度测试工装的侧视图；
16.图中附图标记包括：支座1、试样2、压板3、弹簧4、螺栓5、导轨6、压柱7；固定安装孔1.1、螺纹孔1.2。
具体实施方式
17.一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，如图1和图2所示，包括：包括支座1、压板3、弹簧4、螺栓5、导轨6、压柱7等，其中：
18.在所述支座1上设置有两个固定安装孔1.1和两个螺纹孔1.2，所述固定安装孔1.1用于固定支座，所述螺纹孔1.2与螺栓5配合，用于紧固压板3；试样2，放置于支座测试平台上，可以制备成任意大小矩形测试面试样；压板3，可随试样厚度上下浮动调节，通过螺栓预紧力限制试样位移；弹簧4，可随试样厚度上下浮动调节，在放松状态时支撑压板；螺栓5，通过支座上的螺纹孔1.2将压板3紧固；导轨6，减小压柱与支座和压板之间的摩擦力，使测试数据准确；压柱7，载荷承受装置，将载荷传递至试样上。
19.压柱7与支座1和压板3是轨道式接触，减小了压柱7与支座1和压板3之间的摩擦力；压板3与支座1间的试样高度可浮动；试样2位移被可浮动的压板3、弹簧4通过紧固螺栓5所限制。
20.首先，松开紧固螺栓5，弹簧4支撑自由状态压板3，将试样2置于压板3下，并拧紧螺栓5，使压板3紧固，限制试样2位移。
21.然后，将压柱7通过支座1和压板3间的导轨6压在试样上，以便载荷的传递。
22.最后，启动万能材料试验机，施加载荷在压柱7上，载荷通过压柱7传递至试样2上，记录在施加载荷过程中的最大载荷即可得到试样的剪切强度。
23.剪切强度τ公式：
[0024][0025]
其中，f是施加载荷过程中的最大载荷，s是试样的测试面积，l是试样的宽度，h是试样的厚度。
[0026]
重复测试，可得到试样剪切强度平均值标准偏差s和离散系数值cv：
[0027][0028][0029][0030]
标准ys/t 1009、tj/cl 307提出的粉末冶金材料剪切强度测试装置在测试过程中，由于制备的粉末冶金材料试样一端为自由端，容易造成在对粉末冶金材料测试端施加
载荷时使试样发生位移、偏转，从而出现改变材料测试面积和对材料测试面带来附加弯矩的情况，导致测试数据离散性大，数据失真等后果。本发明的粉末冶金材料剪切强度测试工装，通过压板限制粉末冶金材料试样自由端的位移，避免了在对试样测试端施加载荷过程中使试样发生位移、偏转，导致改变粉末冶金材料测试面积和对测试面带来附加弯矩的情况出现。

技术特征：

1.一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，其特征在于：包括支座、压板和压柱，压板设置在支座上，在压板和支座之间设置弹簧，采用螺栓将压板、弹簧和支座连接在一起，所述压柱与支座、压柱与压板之间为轨道式接触。2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，其特征在于：在压板和支座测试平台上设置试样。3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，其特征在于：在支座和压板上均设置有供压柱通过的导轨。4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，其特征在于：在支座上设置螺纹孔，与螺栓配合，对压板进行紧固。5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，其特征在于：所述压柱与材料试验机连接，用于承受载荷并将载荷传递至试样上。6.根据权利要求1所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试工装，其特征在于：在支座上设置固定安装孔，用于对支座进行固定。7.一种粉末冶金材料剪切强度测试方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，松开螺栓，使弹簧在放松状态下支撑压板；将试样置于压板下，并拧紧螺栓，使压板紧固，限制试样位移；步骤二，将压柱通过支座和压板间的导轨压在试样上；步骤三，启动材料试验机施加载荷在压柱上，载荷通过压柱传递至试样上，记录在施加载荷过程中的最大载荷，然后计算得到试样的剪切强度。8.根据权利要求7所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试方法，其特征在于：按如下公式计算试样的剪切强度τ：其中，f是施加载荷过程中的最大载荷，s是试样的测试面积，l是试样的宽度，h是试样的厚度。9.根据权利要求8所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试方法，其特征在于：重复步骤一至三，计算得到每次试样的剪切强度τ
i
，然后按如下公式计算试样剪切强度平均值标准偏差s和离散系数值cv：准偏差s和离散系数值cv：准偏差s和离散系数值cv：其中，n为重复测试的次数。10.根据权利要求7所述的一种粉末冶金材料剪切强度测试方法，其特征在于：所述试样为从不同力学性能的粉末冶金材料中切取的任意大小的矩形测试面试样。

技术总结

本发明公开了一种粉末冶金材料剪切强度测试工装及测试方法，测试工装包括支座、压板和压柱，压板设置在支座上，在压板和支座之间设置弹簧，采用螺栓将压板、弹簧和支座连接在一起，所述压柱与支座、压柱与压板之间为轨道式接触。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明的粉末冶金材料剪切强度测试工装可对不同力学性能的粉末材料的剪切强度进行测试，且工装结构紧凑、设计合理，可以消除造成测试数据失真、离散性大的因素，从而使得测试粉末冶金材料剪切强度数据准确、可靠。可靠。可靠。