CN103195895B - 用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统，属于检测设备领域。该传动系统包括：驱动装置、螺杆、螺母、拉簧、斜块、导轨、V型槽滑块、压头和压簧；其中，驱动装置的动力输出轴与螺杆一端连接；螺母活动套设在螺杆上；螺母前端与拉簧连接；拉簧前端与斜块连接；螺母和斜块均设置在平直的导轨上，能沿导轨直线滑动；斜块顶部的斜面上设有V型槽，V型槽中设置滚珠，V型槽的滚珠上设有V型槽滑块，压头设置在V型槽滑块上，压头外套设有压簧，压簧处于压头与V型槽滑块之间。该传动系统用在检测仪中，方便准确的检测再制造零件的涂层结合强度。该传动系统具有结构简单、控制方便的优点。

Description

用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统

技术领域

本发明涉及涂层检测设备领域，尤其涉及一种用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统。

背景技术

热喷涂技术，尤其是超音速等离子喷涂技术，是制备表面涂层的重要技术，它赋予了零件表面耐磨性、耐腐蚀、抗氧化、抗疲劳等多种特殊性能，从而达到提高产品质量、延长使用寿命的目的。喷涂粒子以熔融或半熔融形式高速撞击基体表面产生变形、镶嵌填补，最终咬合在基体材料表面，形成机械锚合连接，辅以局部的微冶金结合，只能获得相对较好的涂层界面结合强度。由于再制造零件涂层界面存在相当程度的组织缺陷，并且服役工程中首先受到外载荷的作用，因此，涂层界面结合强度的优劣就成为决定再制造零件质量好坏的重要因素。再制造的工程实践迫切需要能够在生产现场对具有各种形状、各种尺寸的再制造零件的表面涂层结合强度测量方法。

而对于实际的现场测试，测量方法除了要保证测量精度以外，还应满足一些特殊的要求：对基体零件的形状不太敏感，喷涂零件的形状可能会多种多样，一种适用现场测量的方法就应该对任何或多数形状的喷涂层都可以测定；对基体最好没有损伤，否则就会在基体表面产生局部破坏，大大减短再制造产品的寿命周期；测量过程应简单便捷，实际的喷涂层会存在不均匀性，需要在不同的位置测量多次，以得到精确的测量结果，这就要求测量过程容易操作和控制。

目前被广泛应用的测量技术却难以满足这些要求，例如，拉伸法只能进行标准试样的拉伸试验，不能直接检测零件，且不适合评价高结合强度的涂层；剪切法常用于测量较厚涂层与基体的界面剪切强度，其同样受到基体材料形状的限制；弯曲法测涂层结合强度中较为常见的是悬臂梁弯曲、三点弯曲和四点弯曲，这种方法对于形状较为复杂的再制造零件表面涂层无能为力；划痕法近年来得到了广泛使用，这种方法对试样的制作没有严格要求，操作十分方便，但其更适合评价薄膜，并不适合于较厚的喷涂层；动态测量法对试样的形状尺寸的要求更为严格，更加不适合现场评价结合强度。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统，可以对用在检测仪中对再制造零件的表面涂层结合强度进行检测，其能保证检测准确度且操作方便。

实现本发明目的的技术方案具体如下：

本发明提供一种用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统，该传动系统包括：

驱动装置、螺杆、螺母、拉簧、斜块、导轨、V型槽滑块、压头和压簧；其中，

驱动装置的动力输出轴与螺杆一端连接；

螺母活动套设在螺杆上；

螺母前端与拉簧连接；

拉簧前端与斜块连接；

螺母和斜块均设置在平直的导轨上，能沿导轨直线滑动；

斜块顶部的斜面上设有V型槽，V型槽中设置滚珠，V型槽的滚珠上设有V型槽滑块，压头设置在V型槽滑块上，压头外套设有压簧，压簧处于压头与V型槽滑块之间。

上述传动系统中，所述V型槽设置在斜块顶部的斜面上的中间部位，V型槽滑块通过滚珠与斜块顶部的斜面上的V型槽滚动配合。斜块和V型槽滑块的斜面的斜率为1∶15。

本发明的有益效果是：通过驱动装置与螺杆、螺母、拉簧、斜块、导轨、V型槽滑块、压簧配合，可以将驱动装置的转矩力转换成垂直的压力输出给压头，并可通过调整驱动装置的转矩力，来方便调节加载至压头的压入加载速度、压入交变频率、压入载荷量级等。用在检测仪中，方便准确的检测再制造零件的涂层结合强度。该传动系统具有结构简单、控制方便的优点。

附图说明

下面给出实施例描述中所需要使用的附图。

图1为本发明实施例提供的传动系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的传动系统的V型槽滑块的结构示意图；

图中各标号表示的部件名称为：1-驱动装置；2-螺杆；3-螺母；4-导轨；5-拉簧；6-斜块；7-压簧；8-压头；11-V型槽滑块；111-V型槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此为应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明实施例提供的传动系统，可用于再制造零件涂层结合强度检测仪中，如图1所示，该传动系统包括：驱动装置、螺杆、螺母、拉簧、斜块、导轨、V型槽滑块、压头和压簧；

其中，驱动装置的动力输出轴与螺杆一端连接；螺母活动套设在螺杆上；螺母前端与拉簧连接；拉簧前端与斜块连接；螺母和斜块均设置在平直的导轨上，能沿导轨直线滑动；

斜块顶部的斜面上上设有V型槽，V型槽内设有滚珠，V型槽滑块通过滚珠设置在V型槽上，与斜块顶部的斜面之间形成滚动配合，压头设置于V型槽滑块上，压头外套设有压簧，压簧处于压头与V型槽滑块之间。

上述传动系统中的驱动装置采用伺服电机，可方便控制其转矩输出，从而控制压头的压入力。

上述传动系统的压头包括：金刚石压头或碳化钨压头；碳化钨压头为球形，其直径为3mm、4mm或5mm。

上述传动系统中的斜块顶部的斜面上中间部位设有V型槽，V型槽内设置滚珠，V型槽滑块通过滚珠与斜块顶部的斜面的V型槽滚动配合。斜块和V型槽滑块的斜面的斜率为1∶15。

这种结构的传动系统可将驱动装置的转矩转化为直线运动输出至斜块，并由斜块转化为垂直方向的力传递给压头，使压头能够产生向下的压力。

下面结合具体实施例对本发明的传动系统作进一步详细说明。

本发明实施例的传动系统可用在再制造零件涂层结合强度检测仪中，该传动系统可作为检测仪的核心部件，作为检测仪的压入加载系统，其功能是将伺服电机的输出扭矩通过一系列机械运动转换为压头垂直压入涂层试样表面的驱动力，该压头驱动机构参见图1，由压头，斜块，拉簧，螺杆和伺服电机等部件组成，工作原理如下：伺服电机转动，带动螺杆旋转，通过螺母将旋转运动转化为直线运动；拉簧一端固定在螺母上，一端固定在斜块上；在压头没有遇到障碍物(测试材料)时，由于斜块的楔入，压头伸出直到接触到被测试涂层材料；此时由于阻力增大，在压头压入机体的同时，拉簧不断伸长，提供的压力也不断增大；如果电机停止运动，由拉簧通过斜块作用在压头上产生的压力与机体阻力平衡，一直保持压入状态，如果电机不做反向运动，将一直保持这种压入状态直到电机复位实现卸载。其中为了保证螺母，拉簧，斜块直线运动，螺母和斜块都固定在直线导轨上；压头与斜块运动方向呈90°布置，小压簧让压头紧贴在V型槽滑块上，在卸去压力时能自动复位。

本发明的传动系统中，作为驱动装置的伺服电机可采用型号为MHMD 04 2G 1U的Panasonic电机，以提供快速的、准确的、平稳的驱动力。驱动伺服电机的驱动器型号可采用与MBDHT2510，直接控制伺服电机的运转与停机。可通过驱动器控制电机的运行方式(包括正转、反转、正反转循环运行)，选取运行的速度，运行的位移，以及正反转的循环次数和幅度。满足设计所要求的载荷多样性，针对不同的涂层体系选择最为适宜的加载方式和载荷量级。

本发明传动系统中的斜块与压头的运动方向呈90°布置，将轴向力直接转换为压头压入涂层的驱动力。若斜块斜面与压头的直接接触进行滑动摩擦，就会出现以下几个问题：

(1)滑动阻力大，滑动摩擦会导致轴向力有相当一部分转换成阻力，以热量的形式释放，这样就使得加载效率大大降低，并且也使得能量的大量浪费。如果在接触面添加润滑脂，可以有效地降低摩擦阻力，但润滑脂的添加所进行的设备装卸必然会造成试验效率的降低。

(2)零件的磨损大，斜块与压头的纯滑动接触必然会导致零件的大量磨损，造成的材料的浪费。

(3)传动系统的加载过程中出现爬行现象，要求作为加载系统的传动系统必须提供平稳的、连续的、及时的驱动力，若由于斜块与压头接触面存在的滑动摩擦力必然会导致加载过程出现爬行现象，这也是加载系统最为致命的问题，直接影响试验测量结果的准确性。

针对以上问题，本发明在斜块的斜面中间加工出一个V型槽，并且将压头设置在V型滑块上，如图2所示，在V型槽之间放置一排滚珠，使接触面的滑动摩擦转换成滚动摩擦，杜绝了滑动摩擦所带来的一系列问题。其中斜块和V型槽滑块的斜面的斜率为1∶15。

上述传动系统中，还可以设置位置传感器，以检测确定压头的压入深度和压入载荷，位置传感器可采用CH6/E系列直线位移传感器，精度可达0.5％。

(1)检测压入深度，在斜块与端盖之间安装位置传感器，读取斜块的轴向位移量，通过斜块的斜率准确换算出压头的压入深度，达到压入深度准确控制的目的，可实现针对不同厚度的涂层的压入要求，避免压入过深导致基体破坏或压入过浅而无法有效损伤界面；

(2)检测压入载荷，在拉簧之间(即两个拉簧座之间)安装位置传感器，检测拉簧的拉伸量，通过拉簧刚度计算出拉簧力，再根据斜块1∶15的斜率换算出压头压入被测样的驱动力。达到较准确控制加载力的目的，可实现针对不同力学性能的涂层(合金、陶瓷或金属陶瓷)分别设计压入载荷。并且可以设置拉伸量的报警值，为作为驱动装置的伺服电机提供过载保护，即将过载时报警并切断电源。

本发明的传动系统具有以下优势：

(1)压入载荷可控，通过控制弹簧的伸长量能够较准确控制加载力，可实现针对不同力学性能的涂层(合金、陶瓷或金属陶瓷)分别设计压入载荷；

(2)压入距离可控，通过控制斜块的运动量能够较准确控制压入深度，可实现针对不同厚度的涂层的压入要求，避免压入过深导致基体破坏或压入过浅无法有效损伤界面；

(3)针对厚涂层、韧性涂层、高孔隙率涂层等，即使压入很深也很难诱导涂层界面开裂失效，该传动系统则可实现交变的循环的加载方法，从而实现涂层界面因疲劳裂纹萌生和扩展而导致开裂失效；

(4)通过螺杆，斜块两级放大，因此对于伺服电机的负荷要求较小，同时拉簧上的位移传感器可以为伺服电机过载提供保护，即将过载时报警并切断电源；

(5)机械结构简单，控制方法简单，只要检测处理位移量就行。

上述仅是本发明较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限在这些实施例，本技术领域的技术人员在本发明披露技术范围内，可以想到的变化及替换，都在本发明保护范围内。因此，本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种用于再制造零件涂层结合强度检测仪的传动系统，其特征在于，该传动系统包括：

驱动装置、螺杆、螺母、拉簧、斜块、导轨、V型槽滑块、压头和压簧；其中，

驱动装置的动力输出轴与螺杆一端连接；

螺母活动套设在螺杆上；

螺母前端与拉簧连接；

拉簧前端与斜块连接；

螺母和斜块均设置在平直的导轨上，能沿导轨直线滑动；

斜块顶部的斜面上设有V型槽，V型槽中设置滚珠，V型槽的滚珠上设有V型槽滑块，压头设置在V型槽滑块上，压头外套设有压簧，压簧处于压头与V型槽滑块之间。

2.根据权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述V型槽设置在斜块顶部的斜面上的中间部位，V型槽滑块通过滚珠与斜块顶部的斜面上的V型槽滚动配合；其中，斜块和V型槽滑块的斜面的斜率为1∶15。