CN104764692A - 一种测试涂层试件结合强度的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试涂层试件结合强度的试验装置，用于测试涂层试件拉伸强度的装置，包括夹具座、压板、夹持杆、拉伸柱、粘接柱和连接销；用于测试涂层试件剪切强度的装置，包括卡具座、粘接件、压块和调节螺钉；本发明所述装置有构造简单，便于加工，可靠实用的特点，实施效果显而易见，与现有技术相比本发明具有明显的特点和进步，解决了涂层试件因不便装夹导致拉伸及剪切结合强度指标难以获得的具体问题。

Description

一种测试涂层试件结合强度的试验装置

技术领域

本发明涉及材料力学试验领域，尤其是一种测试粘接涂层拉伸及剪切结合强度的试验装置。

背景技术

涂层有耐磨损、耐腐蚀、密封、控制间隙、恢复尺寸、耐热抗氧化、美化产品、军事伪装等多种用途，被广泛应用于众多领域。涂层结构在使用时，总是要求具有最佳的力学性能，目前评定涂层体系力学性能优劣最重要的一项指标是涂层结合强度， 结合强度是胶粘体系破坏时所需要的应力，其大小不仅取决于附着力、胶粘剂的力学性能，还与粘接工艺、受力情况、环境因素、测试方法等有关，研究材料涂层的结合强度有着重要的理论和实际意义。而要获得材料涂层的结合强度，必须首先得到材料涂层的附着力，涂层附着力一般用以下3 种方法测试：划圈法、划格法和拉开法。划圈法和划格法均属于间接测定法，得到的不是单纯的附着力，还含有涂层的变形和破坏时的抵抗力，拉开法属于直接测定法，是全面评价涂层整体附着效果的好方法，但是拉开法过程比较复杂，且需涂层固化及具有相关测试装置才能进行试验，本发明涂层提供了拉开法测试方法中拉伸和剪切两种涂层结合强度的试验装置。

涂层构件在设计和制造中，常需要获得构件表面不同部位涂层的结合性能，这时涂层构件的尺寸通常较大，且形状可能不规则，而在材料试验机上测试要求涂层粘接位置的法向与拉伸方向同轴，且试验机标准夹具的夹持范围通常小于φ20mm，无法满足对涂层构件的装夹要求，为此需要获得一种可以夹持大尺寸试件，且能够满足测试的装夹装置解决这一实际问题。

此外实际工作中，在多种场合涂层结构件要承受剪切应力的作用，而涂层构件上涂层的厚度通常很薄，在材料试验机上装夹难以满足测试要求，导致试样的剪切性能指标难以获得。为此需要得到一种简单实用，适用于涂层粘接试件剪切强度测试的装夹装置，解决现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的是鉴于以上对涂层结构件进行结合强度测试的试验需求，提供一种通过拉伸及剪切试验方法，测试涂层结构件上不同位置涂层结合强度数据的装夹装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试涂层试件结合强度的试验装置，所述试验装置用于测试涂层试件的拉伸强度，包括夹具座、压板、夹持杆、拉伸柱、粘接柱和连接销；所述夹具座上设置有两个通槽，所述压板上设置有空心滑槽，螺栓依次穿过压板的空心滑槽和夹具座的通槽将压板固定设置在夹具座的表面；所述试件被固定在压板与夹具座之间，所述粘接柱的粘接端粘结在被测试件的表面涂层上，粘接柱的拉伸端设置有销孔，粘接柱和拉伸柱的连接通过连接销实现。

在上述技术方案中，所述被测试件表面可同时粘接若干个粘接柱，所述粘接柱的粘接端为圆柱面，粘接柱的拉伸端为矩形、且拉伸端在垂直于粘接柱的轴线方向上设置有销孔。

在上述技术方案中，所述拉伸试验机的拉伸柱为圆柱形一端与拉伸试验机连接，另一端沿轴线的中部加工有矩形槽，槽端部垂直轴线加工有销孔。

在上述技术方案中，所述粘接柱的粘接端插入到拉伸柱的矩形槽内，连接销穿过拉伸柱与粘接柱的销孔实现二者的连接。

在上述技术方案中，所述压板与夹具座之间的水平位置、垂直高度根据被测试件的外形可调。

一种测试涂层试件结合强度的试验装置，所述试验装置用于测试涂层试件的剪切强度，包括卡具座、粘接件、压块和调节螺钉；所述卡具座的一个侧面设置有通槽，所述通槽的一个内侧面设置有矩形槽，垂直于矩形槽的中间位置设置有螺纹孔用于安装调节螺钉；粘接件设置在矩形槽内，在粘接件与通槽相邻的一面上设置有涂层，压块插入通槽并与粘接件上需测试涂层剪切强度的位置相接触。

在上述技术方案中，所述粘接件沿剪切方向的尺寸应大于被测涂层的尺寸。

在上述技术方案中，所述涂层与粘接件表面形成台阶。

在上述技术方案中，所述台阶为剪切试验的接触部位，台阶为直角，非倒钝角。

在上述技术方案中，所述粘接件与压块的相对位置通过调节螺钉调节。

在上述技术方案中，所述矩形槽设置在通槽的内侧面，且矩形槽的下边缘与通槽的下边缘沿通槽的垂直面不在同一位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供了获得涂层构件不同部位表面涂层拉伸及剪切强度的装夹装置，装置具有结构新颖、方便实用的特点，在实际工作中取得了好的应用效果，与现有技术相比，有明显的特点和进步解决现有技术所存在的不足之处。

如在涂层试件拉伸装夹装置中，由于压紧螺杆的长度可根据需要长度加工，所以拉伸装夹装置测试粘接涂层等试件的尺寸可以很大。只要高度方向满足材料试验机拉伸夹头的行程，宽度方向尺寸在材料试验机立柱宽度范围内。不同外形及尺寸的试件，均可被装夹在材料试验机上测试其拉伸性能，解决了现有拉伸试验机夹具对被测试样尺寸的局限性。并且装置中，粘接柱与拉伸柱通过连接销连接，可以消除装样时产生的部分安装偏差，使试件的受力与拉伸方向同轴，实现自动对中的效果。同时该装置具有装样方便，不损伤试件夹持表面。可同时粘接多个粘接柱，在胶层固化后仅需在装置上调整涂层试件待测点的位置，即可完成涂层粘接试件不同位置涂层结合强度的测试。

此外，涂层剪切强度测试装置有小巧、简单、实用的特点，可以测试0.2mm～5mm附近涂层粘接试件的剪切强度。测试时可通过旋转调节螺钉，调整被测涂层与压块的相对位置，由于压块与被测涂层间设计有台阶，使压块很容易实现和涂层被测位置的准确接触，从而能够在材料试验机压力的作用下，准确获得涂层试件的剪切强度。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是拉伸强度试验装置的结构示意图；

图2是剪切强度试验装置的结构示意图；

其中：1是拉伸柱、2是压紧螺栓、3是压板、4是连接销、5是粘接柱、6是试件、7是夹具座、 8是夹持杆、9是压块、10是卡具座、11是调节螺钉、12是粘接件、13是涂层。

具体实施方式

如图1 所示，本发明一种用于测试涂层试件拉伸强度的试验装置包括：夹具座、夹持杆、压板、压紧螺栓、连接销、拉伸柱和粘接柱。所述夹具座为两相对面的边缘加工有滑槽的矩形钢板，夹具座底部中心位置焊接有圆柱形夹持杆，所述压板为中部加工有滑槽的矩形板条。

夹具座底部中心位置的夹持杆用于将夹具座固定在材料试验机的下夹具中。由于所述压板中部加工有滑槽，通过压紧螺栓固定压板、涂层试件和夹具座，就可以对涂层试件上任意需测试涂层粘接强度的部位，实现在夹具座上的可靠夹持，并保证其受力方向与拉伸轴线重合。

所述粘接柱一端为圆柱面用于和涂层件粘接，另一端为矩形并加工有销孔用于和拉伸柱连接。所述拉伸柱夹持在试验机夹具上的一端为圆柱形，另一端沿轴线的中部加工有矩形槽，槽端部加工有销孔，通过圆柱销和粘接柱连接。在上述技术方案中，拉伸柱和粘接柱通过圆柱销连接，使夹具在装夹中具有一定的自由度，以此可消除涂层试件装夹过程中可能产生的附加力，提高夹具沿拉伸方向的对中效果，保证涂层试件结合强度测试数据的准确性。

进行涂层试件结合强度测试时，先将夹具座通过其下端的夹持杆安装在材料试验机的下夹具上，用粘接剂将粘接柱粘接在试件需要测试涂层结合强度的部位并固化（可同时粘接若干个粘接柱），将涂层试件放置在夹具座上。通过圆柱销将粘接柱和安装在材料试验机夹具中的拉伸柱连接在一起，用两个压板分别压住涂层试件并通过压紧螺栓固定在夹具座上，即可进行涂层试件进行拉伸强度测试

如图2所示，一种用于涂层剪切强度的试验装置包括卡具座、压块、调节螺钉和粘接件。所述卡具座的一个侧面加工有可插入压块的通槽，在通槽的一个侧面沿横向加工有可插入粘接件的矩形槽，在槽的中部加工有垂直于矩形槽的调节螺钉孔。测试时将涂层粘接件插入卡具座的矩形槽中，将压块插入压块槽，通过调节螺钉调整涂层粘接件的剪切位置，使压块卡在涂层与粘接件粘接后形成的台阶处（需测试剪切涂层的位置），将卡具座放在材料试验机压缩盘上，通过材料试验机压头对插入卡具座上的压块加载，即可测出涂层的剪切力及剪切强度。压块与剪切试样的接触部位为直角不能倒钝，否则会失去剪切效果。粘接块件剪切方向的尺寸必须大于被测涂层的尺寸，使二者在粘接后形成台阶，否则压块装入后难以对准被测涂层的位置。

在上述过程中，必须使压块卡在粘接件与涂层形成的台阶处，且只有尽量小的间隙才能保证剪切效果，为此必须通过设置在卡具座上的调节螺钉调整剪切件位置。

粘接件的矩形槽与卡具座底部留有压块与剪切下涂层的行程空隙，否则涂层被压块剪开后，材料试验机不会自动卸载，从而影响对粘接件剪切性能数据测试的准确性。

测试时将粘接试件涂层端，朝压块方向插入卡具座的粘接件矩形槽中，在粘接试件上沿剪切部位，涂层的尺寸小于粘接件的尺寸，在涂层与粘接件的结合处有台阶。将压块插入压块槽，通过调节螺钉调整剪切件位置，使压块卡在粘接涂层与粘接件粘接后形成的台阶处。将卡具座放在材料试验机压缩试验盘上，通过材料试验机压头对插入卡具座压块槽的压块加载，从试验机上可获得涂层的剪切力及剪切强度。当粘接试件上的涂层被压块剪开后，由于粘接件矩形槽与卡具座底部留有行程空隙，材料试验机可自动卸载。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述试验装置用于测试涂层试件的拉伸强度，包括夹具座、压板、夹持杆、拉伸柱、粘接柱和连接销；所述夹具座上设置有两个通槽，所述压板上设置有空心滑槽，压紧螺栓依次穿过压板的空心滑槽和夹具座的通槽将压板固定设置在夹具座的表面；所述试件被固定在压板与夹具座之间，所述粘接柱的粘接端粘结在被测试件的涂层表面，在所述被测试件表面可同时粘接若干个粘接柱。

2.根据权利要求1所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述所述粘接柱的粘接端为圆柱面，粘接柱的另一端是拉伸端为矩形，在垂直于粘接柱轴线方向的拉伸端设置有销孔。

3.根据权利要求1所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述拉伸柱一端为圆柱形，夹持在材料试验的拉伸夹头上，与试验机连接；另一端沿轴线的中部加工有矩形槽，槽端部垂直轴线方向加工有销孔。

4.根据权利要求1、2、3所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于粘接柱的拉伸端插入到拉伸柱的矩形槽内，连接销依次穿过粘接柱、拉伸柱的销控。

5.根据权利要求1所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述压板与夹具座之间的水平位置、垂直高度根据被测试件的外形可调。

6.一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述试验装置用于测试涂层试件的剪切强度，包括卡具座、粘接件、压块和调节螺钉；所述卡具座的一个侧面设置有通槽，所述通槽的一个内侧面设置有矩形槽，垂直于矩形槽的中间位置设置有螺纹孔用于安装调节螺钉；粘接件设置在矩形槽内，粘接件中与通槽相邻的一面为粘接涂层面，压块插入通槽内与粘接件涂层的剪切位置接触。

7.根据权利要求6所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述粘接件沿剪切方向的尺寸必须大于被测涂层的尺寸，粘接件在涂层的被剪部位形成台阶，压块对准涂层的剪切位置。

8.根据权利要求7所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述台阶为剪切试验的接触部位，台阶为直角，非倒钝角。

9.根据权利要求6所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述粘接件与压块的相对位置通过调节螺钉调节。

10.根据权利要求6所述的一种测试涂层试件结合强度的试验装置，其特征在于所述矩形槽设置在通槽的内侧面，且矩形槽的下边缘与通槽的下边缘沿通槽的垂直面不在同一位置。