CN101196450B - 金属丝材拉伸力学性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测试金属丝材拉伸力学性能的金属丝材拉伸力学性能测试装置，利用测量金属丝材拉伸变形位移量和加载于金属丝材的拉伸力，根据金属丝材的长度和直径计算工程应变和应力，并据此得到工程应力一应变曲线获得金属丝材的拉伸力学性能；同时环境温控箱调节不同的环境温度可获得金属丝材在不同温度下的拉伸力学性能。相应的本发明还提供一种用于测试金属丝材拉伸力学性能的装置，所述装置具有结构简单、体积小、轻量化、成本低，使用本发明的方法和装置结合测试测试精度高、测量数据可靠、操作简单。

Description

金属丝材拉伸力学性能测试装置
技术领域
本发明涉及材料的力学性能测试装置，特别涉及一种金属丝材拉伸力学性能测试装置，具体的说是一种利用位移传感器精确测量金属丝材拉伸变形位移量和利用力传感器精确测量加载于金属丝材的拉伸力，根据金属丝材的长度和直径计算得到工程应力-应变曲线获得金属丝材的拉伸力学性能，同时环境温控箱调节不同的环境温度可获得金属丝材在不同温度下的拉伸力学性能的测试装置。
背景技术
金属材料通常在服役过程中承受载荷，其力学性能测试显得尤为重要。目前对金属材料的拉伸力学性能测试主要采用国家标准或者国际上的一些测试标准将金属材料加工成棒状或板状等样品进行测试，但对于一些特殊工艺制备的金属材料由于其自身尺寸限制不适宜加工成标准试样，还有一些金属材料加工成标准试样难度大、成本高，例如贵金属等。此外，很多情况下利用金属材料的某些特殊性能使用时以细丝的形式承载服役，若能测试金属丝材的拉伸力学性能则更能反映其本征性能，为实际工程应用提供依据。
目前对于金属丝材的拉伸力学性能测试通常采用非标的测试方法在材料试验机上进行，需要高精度的小量程的力传感器。普通金属材料试验机结构复杂、体积大、制造成本高，在测试金属丝拉伸力学性能测试时操作较复杂。因此，提供一种结构简单、小型轻量化、测试精度高、测试数据可靠、制造成本低，操作简单的专用于金属丝材拉伸力学性能测试的装置对于金属丝材拉伸力学性能测试和研究有着重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属丝材拉伸力学性能测试装置。
为实现所述目的，本发明采用的技术方案为：
一种金属丝材拉伸力学性能测试装置，其组成为：伺服电机2和减速器3相连固定在工作台1上；滚珠丝杆5通过联轴器4与减速器3相连，联轴器4起到连接减速器3和滚珠丝杆5的作用；滑台6与滚珠丝杆5通过滚珠丝杠副相连；位移传感器7固定在工作台1上，其探测点与滑台6接触；力传感器8一端与滑台6固定连接，另一端与光轴9的一端固定连接；带操作窗口的圆筒13固定在工作台1上，光轴9与圆筒13之间通过固定在圆筒13上的直线轴承10配合；夹具一11与光轴9的另一端固定连接，夹具二12固定连接在圆筒13上；圆筒13放置在环境温控箱14内；位移传感器7和力传感器8的信号输出端与计算机数据采集系统16相连，伺服电机2与伺服电机控制系统15相连；计算机数据采集系统16和伺服电机控制系统15由电源17供电。
所述伺服电机、减速器、联轴器和滚珠丝杆在水平方向连接成一个传动系统固定在工作台上。
所述伺服电机2正转或反转时通过联轴器4使滚珠丝杆5转动，滑台6在滚珠丝杆5轴向方向往复运动。
本发明的装置根据环境温控箱所能调节的温度范围测试不同温度下金属丝材的拉伸力学性能，该装置具有结构简单、体积小、轻量化、成本低，测试精度高、测量数据可靠、操作简单。
附图说明
图1为本发明金属丝材拉伸力学性能测试装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种金属丝材拉伸力学性能测试装置用于测试金属丝材拉伸力学性能，下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明金属丝材拉伸力学性能测试装置的示意图，其组成为：伺服电机2和减速器3相连固定在工作台1上，减速器3用于降低伺服电机2的转速。滚珠丝杆5通过联轴器4与减速器3相连，联轴器4起到连接减速器3和滚珠丝杆5的作用。滑台6与滚珠丝杆5通过滚珠丝杠副相连，滚珠丝杆5转动时使得滑台6沿滚珠丝杆5轴向方向运动。位移传感器7固定在工作台1上，其探测点与滑台6接触用来测试滑台的位移量。力传感器8一端与滑台6固定连接，另一端与光轴9一端固定连接。带操作窗口的圆筒13固定在工作台1上，光轴9与带操作窗口的圆筒13之间通过固定在带操作窗口的圆筒13上的直线轴承10配合，直线轴承10起到定位和减少摩擦力的作用。夹具一11固定连接在光轴9的另一端，夹具二12固定连接在带操作窗口的圆筒13上。带操作窗口的圆筒13放置在环境温控箱14内。位移传感器7和力传感器8的信号输出端与计算机数据采集系统16相连，伺服电机2与伺服电机控制系统15相连，计算机数据采集系统16和伺服电机控制系统15由电源17供电。
结合本发明的金属丝材拉伸力学性能测试装置，具体测试步骤如下：
(1)用游标卡尺测量金属丝材的有效长度L0，并在有效长度的两端作好标记，用千分尺测量被测金属丝材的直径D。
(2)把被测金属丝材依照标记点将两端分别固定连接在两个夹具上。
(3)将温控箱温度调节到T并保温。
(4)接通电源，在计算机数据采集系统里设置好相关参数，通过伺服电机控制系统控制伺服电机的转动，对于熟知数据采集和伺服电机相关领域的人能较容易理解，在此不详述其原理。滑台向伺服电机方向运动，从而被测金属丝材被拉伸直至断裂，位移传感器测得某一时刻的位移量L，此位移量即为被测金属丝材的拉伸变形量；力传感器测得某一时刻的力值F，计算此时刻的工程应变为(L/L0)×100％，应力为4F/πD2，计算机数据采集系统绘制工程应力-应变曲线，得到被测金属丝材在T温度下的拉伸力学性能。
调节环境温控箱内的温度，重复(1)，(3)，(4)即可获得金属丝材在不同温度下的拉伸力学性能。

Claims (3)

1.一种金属丝材拉伸力学性能测试装置，其特征在于，所述装置的组成为：伺服电机(2)和减速器(3)相连固定在工作台(1)上；滚珠丝杆(5)通过联轴器(4)与减速器(3)相连；滑台(6)与滚珠丝杆(5)通过滚珠丝杠副相连；位移传感器(7)固定在工作台(1)上，其探测点与滑台(6)接触；力传感器(8)一端与滑台(6)固定连接，另一端与光轴(9)的一端固定连接；光轴(9)的另一端与夹具一(11)固定，带操作窗口的圆筒(13)固定在工作台(1)上，光轴(9)与圆筒(13)之间通过固定在圆筒(13)上的直线轴承(10)配合；，夹具二(12)固定在圆筒(13)上；圆筒(13)放置在环境温控箱(14)内；位移传感器(7)和力传感器(8)的信号输出端与计算机数据采集系统(16)相连，伺服电机(2)与伺服电机控制系统(15)相连；计算机数据采集系统(16)和伺服电机控制系统(15)由电源(17)供电。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述伺服电机(2)、减速器(3)、联轴器(4)和滚珠丝杆(5)在水平方向连接成一个传动系统固定在工作台(1)上。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述伺服电机(2)正转或反转时通过联轴器(4)使滚珠丝杆(5)转动，滑台(6)在滚珠丝杆(5)轴向方向往复运动。
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