阅读说明：本技术 用于测定管材热膨胀系数的支架和设备 (For measuring the bracket and equipment of tubing thermal expansion coefficient ) 是由 王晓婧 刘艳红 李怀林 鲁仰辉 郑明珉 夏海鸿 于 2019-08-15 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种用于测定管材热膨胀系数的支架和设备,所述支架包括：底座,所述底座具有用于与测定热膨胀系数的设备的推杆相连的安装位；托盘,所述托盘与所述底座相连,且所述托盘具有用于支撑待测试的样品的弧形的支撑面。本申请的支架,由于采用弧形的支撑面来支撑管材样品进行测试,可以利用重力实现样品的自动对中,避免了普通针入法在平面上放置管材样品不稳定性的问题,同时因为弧形的限制,测试过程中样品更易固定,不易移位,且支架可以利用设备现有的推杆定位,设计和替换成本低。(This application discloses a kind of for measuring the bracket and equipment of tubing thermal expansion coefficient, and the bracket includes: pedestal, and the pedestal has the installation position for being connected with the push rod of the equipment of measurement thermal expansion coefficient；Pallet, the pallet are connected with the pedestal, and the pallet has the supporting surface for the arc for being used to support sample to be tested.The bracket of the application, Pipe samples are supported to be tested due to the supporting surface using arc, it can use the automatic centering that gravity realizes sample, avoid the problem of common needling method places Pipe samples unstability in the plane, simultaneously as the limitation of arc, sample is more fixed easily in test process, is not easy to shift, and bracket can use the existing push rod positioning of equipment, design low with alternative costs.)

用于测定管材热膨胀系数的支架和设备

技术领域

本申请属于材料热物性测试技术领域，具体而言，涉及一种用于测定管材热膨胀系数的支架和用于测定管材热膨胀系数的设备。

背景技术

任何物质在一定温度、压力下，均具有一定的体积。当温度变化时，物质的体积亦相应地变化。物质的体积或长度随温度升高而增大的现象称为热膨胀。热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料热稳定性好坏的重要指标。在材料科学领域，对于不同材料的热膨胀量测量和膨胀系数测定一直是一个较为重要的课题，对于研究材料的热性能以及内在的相变规律等具有重要的意义。

当物质为具有一定形状的固体时，测定体积变化表现为三维方向的尺寸变化，称为体膨胀。也可进行某一方向长度变化的测定，称为线膨胀，测定无机材料时通常采用线膨胀法。线膨胀系数的测定方法有很多，如示差法(也称石英膨胀计法)、双线法、光干涉法、重量温度计法等。在这些测试方法中，以示差法具有广泛的实用意义。国内外示差法所采用的测试仪器很多，有立式膨胀仪和卧式膨胀仪两种。立式膨胀仪也可称为热机械分析仪。一般的热机械分析仪只能测试块状或条状的样品，对于管材等形状复杂的样品，尤其是各向异性的样品，由于其中心位置难以确定和固定，相关技术中的热机械分析仪均难以测试形状复杂的样品。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本申请提出一种用于测定管材热膨胀系数的支架，包括：底座，所述底座具有用于与测定热膨胀系数的设备的推杆相连的安装位；托盘，所述托盘与所述底座相连，且所述托盘具有用于支撑待测试的样品的弧形的支撑面，所述支撑面为直圆柱面的一部分。

本申请实施例的支架，由于采用弧形的支撑面来支撑管材样品进行测试，可以利用重力实现样品的自动对中，避免了普通针入法在平面上放置管材样品不稳定性的问题，同时因为弧形的限制，测试过程中样品更易固定，不易移位，且支架可以利用设备现有的推杆定位，设计和替换成本低。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述支撑面的弧度为α，α≥45°。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述支撑面的半径为r，满足：1.5mm≤r≤16mm。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述支撑面的跨度为L1，满足：2mm≤L1≤18mm。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述托盘具有顶面、连接在所述顶面端部的侧面和与所述侧面相连的底面，所述支撑面设置于所述顶面，所述底面与所述底座的连接面的夹角为β，满足：90°≤β≤140°。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述底座设有安装槽，所述安装槽在所述底座的背离所述托盘的底板敞开，所述安装槽形成所述安装位，且所述安装槽的顶壁与所述支撑面间隔开。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述安装槽的顶壁到所述支撑面的最小距离为L2，满足：L2≥0.5mm。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述安装槽为圆柱形，所述底座为长方体形。

根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架，所述支架为氧化铝制成。

本申请还提出了一种用于测定热膨胀系数的设备，包括：推杆、支架、顶针和位移传感器，所述支架通过所述安装位安装于所述推杆，所述顶针用于止抵所述待测试的样品的背离所述支撑面的表面，所述位移传感器用于检测所述推杆的位移。

所述设备与上述的支架相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请第一个实施例的支架的主视示意图；

图2是本申请第一个实施例的支架的俯视示意图；

图3是本申请第二个实施例的支架的主视示意图。

附图标记：

支架100，

托盘10，支撑面11，顶面12，侧面13，底面14，

底座20，安装槽21，

样品200。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本申请实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架100。

如图1所示，根据本申请一个实施例的用于测定管材热膨胀系数的支架100包括：底座20和托盘10。

底座20具有安装位，该安装位用于与测定热膨胀系数的设备的推杆相连，使得支架100可以安装于设备。

在实际的执行中，如图1所示，底座20可以设有安装槽21，安装槽21在底座20的背离托盘10的底板敞开，安装槽21形成安装位，这样推杆伸入安装槽21即可实现支架100的定位安装。

如图1和图2所示，底座20可以为长方体形。比如底座20的底面14为边长为6mm的正方形，底座20的高度为2mm-9.78mm。

安装槽21的顶壁与支撑面11间隔开，安装槽21的一部分可以延伸到托盘10，但是安装槽21不贯穿支撑面11，这样支撑面11的刚度大，不易变形，如图1所示，安装槽21的顶壁到支撑面11的最小距离为L2，满足：L2≥0.5mm。这样支撑面11的刚度大，不易变形，可以防止支撑面11变形对测试精度的影响。

如图1和图2所示，安装槽21可以为圆柱形，圆柱形的安装槽21便于与圆柱形的推杆配合，在实际的执行中，安装槽21的直径可以为3mm，深度可以为9.78mm。

托盘10与底座20相连，托盘10与底座20一体成型，或者托盘10与底座20可以通过焊接，卡接等结构相连。且托盘10具有支撑面11，支撑面11为弧形，支撑面11用于支撑待测试的样品200。

支架100为氧化铝制成，托盘10与底座20形成为一体，从而防止高温氧化腐蚀，同时降低支架100自身热膨胀的影响。

支撑面11为直圆柱面的一部分，这样管材样品200(从管材截取一部分)可以稳固地自由滚动到支撑面11的中心位置，在实际的执行中，待测试的管材样品200直径为2mm至30mm，壁厚为0.1mm至12mm。

如图1所示，支撑面11的弧度为α，α≥45°，这样支撑面11足够大以支撑样品200，比如α＝66°。

如图1所示，支撑面11的半径为r，满足：1.5mm≤r≤16mm。该尺寸范围内的支撑面11可以对应地用于支撑直径为2mm至30mm的管材样品200。

如图1所示，支撑面11的跨度为L1，满足：2mm≤L1≤18mm。这样支撑面11足够大以支撑样品200，

托盘10具有顶面12、连接在顶面12端部的侧面13和与侧面13相连的底面14，支撑面11设置于顶面12，底面14与底座20的连接面的夹角为β，满足：90°≤β≤140°，顶面12包括支撑面11和支撑面11两侧的平面，托盘10的上面长为20mm，宽为6mm，侧面13矩形高为3.25mm，宽为6mm。

可以理解的是，测试过程中，将支架100底端的安装槽21套设在推杆顶端插头处，然后将待测的合金管沿轴向截取一段圆弧形成样品200，放入支架100顶端的支撑面11，支架100的支撑面11的圆弧半径大于待测试样品200的半径，当将待测试样品200放置于支架100的支撑面11时，由于样品200的重力作用，其自动滚动到支撑面11的中心位置，然后使设备的顶针的针尖与管材样品200的中心位置接触，并施加一定的预加载力。放入加热炉，随着温度变化样品200产生形变。通过测试推杆的位移即可得到样品200的径向形变。

本申请的支架100适用于测量管材样品200的径向热膨胀系数，特别是对于各向异性的样品200，可以准确测量其径向热膨胀系数。

本申请实施例的支架100，由于采用弧形的支撑面11来支撑管材样品200进行测试，可以利用重力实现样品200的自动对中，避免了普通针入法在平面上放置管材样品200不稳定性的问题，同时因为弧形的限制，测试过程中样品200更易固定，不易移位，且支架100可以利用设备现有的推杆定位，设计和替换成本低。

下面简单介绍两种实施例。

如图1所示，支架100包括：底座20和托盘10。

底座20设有圆柱形的安装槽21，托盘10的顶端设有圆弧形的支撑面11。安装槽21用于与推杆相连。圆弧形的支撑面11用以承接待测试样品200。支架100的材料选用氧化铝，从而防止高温氧化腐蚀，同时降低支架100自身热膨胀的影响。

底座20为正方形，边长为6mm，高度为7.09mm。安装槽21直径为3mm，深度为9.78mm。托盘10的顶面12长为20mm，宽为6mm，托盘10的侧面13矩形长为3.25mm，宽为6mm，支架100托盘10与支架100底端方形柱的接触面角度为111°。支撑面11的直径比测试的管材样品200直径要大一些，通过重力作用使测试样品200滚动到支撑面11的中心位置进行圆弧径向热膨胀系数的测定。且支撑面11的最低处距离安装槽21需大于0.5mm。待测试的管材样品200直径为9.5mm，壁厚为0.57mm。支架100顶端圆弧直径为22mm，支架100圆弧跨度为11.5mm。

测试过程中，将安装槽21套在推杆顶端插头处，然后将被测的合金管沿轴向截取一段圆弧放入支架100顶端中间的支撑面11内，由于重力的作用，管材样品200会自然摆动至中心位置，然后采用设备针入模式，使顶针的针尖与圆弧的中心位置接触，并施加一定的预加载力。放入加热炉，随着温度变化样品200产生形变。通过高灵敏度的位移传感器(LVDT)检测推杆的位移。

如图3所示，支架100包括：底座20和托盘10。

底座20设有圆柱形的安装槽21，托盘10的顶端设有圆弧形的支撑面11。安装槽21用于与推杆相连。圆弧形的支撑面11用以承接待测试样品200。支架100的材料选用氧化铝，从而防止高温氧化腐蚀，同时降低支架100自身热膨胀的影响。

底座20为正方形，边长为6mm，高度为7.09mm。安装槽21直径为3mm，深度为9.78mm。托盘10的顶面12长为20mm，宽为6mm，托盘10的侧面13矩形长为3.25mm，宽为6mm，支架100托盘10与支架100底端方形柱的接触面角度为111°。支撑面11的直径比测试的管材样品200直径大1倍以上，通过重力作用使测试样品200滚动到支撑面11的中心位置进行圆弧径向热膨胀系数的测定。且支撑面11最低处距离支架100底端内部圆柱中空需大于0.5mm。待测试的管材样品200直径为9.5mm，壁厚为0.57mm。支架100顶端圆弧直径为32mm，支架100圆弧跨度为17.41mm。

测试过程中，将安装槽21套在推杆顶端插头处，然后将被测的合金管沿轴向截取一段圆弧放入支架100顶端中间的支撑面11内，由于重力的作用，管材样品200会自然摆动至中心位置，然后采用设备针入模式，使顶针的针尖与圆弧的中心位置接触，并施加一定的预加载力。放入加热炉，随着温度变化样品200产生形变。通过高灵敏度的位移传感器(LVDT)检测推杆的位移。

本申请还公开了一种用于测定管材热膨胀系数的设备。

该设备包括：推杆、支架100、顶针和位移传感器，支架100通过安装位安装于推杆，顶针用于止抵待测试的样品200的背离支撑面11的表面，位移传感器用于检测推杆的位移。推杆可以为氧化铝制成，以防止推杆热膨胀影响整体的测试精度。支架100为上述任一种实施例的支架100。

本申请的用于测定热膨胀系数的设备，通过替换支架100即可实现各种型号的样品200的测量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。