CN104865141B - 一种表面强度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种表面强度测试装置，它包括机座、薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分。薄膜固定机构通过支架与机座连接，薄膜装卡于左、右夹具体之间；冲压头设计是头部为圆柱体，圆柱体一端面时与薄试件冲压击打接触的为圆弧面，冲压方式设计为两个冲压头固定连接与冲压架上，使得两冲压头循环交替击打薄膜前后表面的方式；冲压驱动部分选择电磁作动器驱动，所述作动器通过伸缩缸与冲压部分相连；力传感器设置于伸缩缸上，作动器、力传感器均与数据采集系统电连接；本发明的疲劳试验机主要用于薄膜试件疲劳特性的测试，其运行周期短、耗能少，且有效提高了疲劳寿命试验的效率。

Description

一种表面强度测试装置

技术领域

本发明涉及一种表面强度测试装置，尤其是涉及到一种用于测试薄膜试件疲劳寿命的疲劳试验测试装置,本发明装置利用将薄膜试件中心冲压击破的疲劳试验，隶属于材料性能测试领域。本装置结构简单，工作效率较高，有广泛的应用性。

背景技术

现代工业中，疲劳断裂是机械零件和工程构件破坏失效的主要原因。因此，事先对这些零部件进行疲劳强度实验是十分重要的。为避免零部件因疲劳断裂造成破坏，在对新设备或运行过程中的设备进行强度校核实验时，只有模拟真实的载荷及环境，才能真正评价他们的疲劳特性。

随着现代工业发展，现在研究发展很快的有对金属薄膜试件的疲劳性能测试，国内外学者设计的疲劳测试装置着重点是对薄膜试件进行的拉伸试验。作疲劳拉伸试验的薄试件，当试件薄到一定程度，很难控制薄膜试件的边缘尖角问题。本发明打破传统拉伸试验方式，采用对薄膜试件周边固定，冲压击打试件中心的试验方式，很好解决薄膜试件边缘尖角问题。

发明内容

1、目的

为了克服上述问题，本发明提供一种表面强度测试装置，本装置可有效解决薄膜试件边缘尖角问题，选择薄膜试件抗冲压击打的疲劳试验方式得到试件疲劳寿命。同时，本方法结构简单、耗能低，可有效提高试件疲劳测试效率。

2、技术方案

为实现上述发明目的，本发明提供一种表面强度测试装置，技术方案特征在于本发明装置包括机座、薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分。它们之间的位置连接关系是：薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分均固定连接在机座上。薄膜固定部分由支架6固定连接悬架于机座1A上，冲压部分通过导杆16固定在导杆支架18上，从而由导杆支架18固定连接悬架在机座1A上，冲压驱动部分固定在机座侧板1B上悬于机座1A上，此三部分位于相对于机座1A的同一水平高度上即薄膜固定部分的薄膜试件20中心线、冲压部分冲压头14圆柱部分中心轴线、冲压驱动部分的电磁作动器8中心轴线重合。冲压驱动部分伸缩缸9与冲压部分冲压架12A固定连接，带动冲压部分振动，通过冲压部分冲压头14作用于薄膜固定部分的薄膜试件20。

所述机座是用于稳定整体装置工作的一个工作平台。

所述薄膜固定部分由左夹具体2、右夹具体3、薄膜试件20组成，他们之间的位置连接关系是：左夹具体2左端面中心轴线有一圆孔(圆孔直径大于冲压头直径、小于薄膜试件直径)，右端面中心轴线位置有与薄膜试件直径相同的沉孔，两圆孔深度和与夹具体整体厚度相等；右夹具体3为法兰形，右端面直径与左夹具体外型直径相同，左端面直径尺寸与薄膜试件直径相同，其厚度与左夹具体2的右端面沉孔深度相同，右夹具体3中心轴线有与左夹具体2左端面中心圆孔直径相同的通孔。薄膜试件20位于左夹具体2与右夹具体3之间，两夹具体由螺栓4固定连接将薄膜试件20挤压在两者之间。

所述冲压部分由冲压架12A、冲压架12B、调位件13、冲压头14组成，他们之间的位置连接关系是：冲压架12A、冲压架12B与调位件13可组成矩形环，冲压架12A两端设有预定深度的凸字型槽，调位件13尾部为凸型、头部为楔形，两调位件13尾部分别嵌入冲压架12A两端的槽内，可通过顶丝13A固定调整调位件13在冲压架12A上嵌入的深度。冲压架12B与冲压架12A通过调位件13组成矩形环，薄膜固定部分在矩形环内。冲压架12B两翼尾端为楔形可扣在调位件13楔形头部，调整调位件13的位置可以改变冲压架12A与冲压架12B所组成矩形环的尺寸，也可调节调位件13将冲压架12A与冲压架12B分离开，调位件13头部楔形结构，使得调整冲压架12A与冲压架12B位置时只有沿导杆16的水平移动，没有沿导杆16垂直方向的移动。冲压架12A与冲压架12B分离开时可将两冲压头14分别固定连接在冲压架12A和冲压架12B上，即两冲压头14头部相对，尾部分别固定在冲压架12A和冲压架12B上，且两冲压头14均在矩形环内，头部分别深入薄膜固定部分左夹具体2、右夹具体3的中心孔内。调整调位件13的位置可以改变冲压架12A与冲压架12B所组成矩形环的尺寸，即调整了两冲压头14头部的距离，从而调整整个冲压部分的位置即可调整两冲压头14头部距薄膜试件20之间的距离。

所述冲压驱动部分由电磁作动器8、伸缩缸9组成，他们之间的位置连接关系是：电磁作动器8固定在机座侧板1B上，伸缩缸9固定连接在电磁作动器8上，伸缩缸9与冲压部分冲压架12A固定连接，电磁作动器8带动伸缩缸9作动，从而带动整个装置开始工作。

本发明提供一种表面强度测试装置，电磁作动器8固定在机座侧板1B上，伸缩缸9固定连接在电磁作动器8上，伸缩缸9与冲压部分冲压架12A固定连接，开动电磁作动器8带动伸缩缸9作动，从而带动整个冲压部分的冲压架12A与冲压架12B右调位件13组成的矩形环沿两导杆16平行左右来回作动，使得矩形环内两冲压头14交替击打薄膜固定部分的薄膜试件20上。伸缩缸9上设置有力传感器，电磁作动器8与力传感器均与数据采集系统电连接，通过薄膜试件被击破时力传感器输出信号会变化，根据数据采集系统输出数据分析薄膜疲劳特性。

3、优点及效果

(1)薄膜固定部分与冲压部分结合，采用挤压圆薄膜试件20的四周，将薄试件固定，冲压击打试件中心位置，很好解决了薄试件疲劳测试边缘尖角问题；

(2)冲压头14有上下相同的两个，头部圆弧面交替冲压击打薄膜试件，可以缩短测试周期，从而很好地提高疲劳寿命测试效率；

(3)冲压部分调整调位件13的位置可以改变冲压架12A与冲压架12B所组成矩形环的尺寸，与冲压驱动部分伸缩缸9结合可调整两冲压头14头部距薄膜试件20之间作动时的距离，应用于不同厚度试件的测试。

(4)冲压头14与薄膜固定部分均可拆卸调换，因此此装置可应用于不同直径尺寸的薄膜试件的测试；

(5)电磁作动器、力传感器均与数据采集系统电连接，可以很好控制作动器的运动及分析薄膜疲劳特性。

附图说明

图1是本发明疲劳试验装置的整体结构立体图。

图2是本发明疲劳试验装置的整体结构俯视图。

图3是本发明疲劳试验装置的整体结构主视图。

图4是本发明疲劳试验装置的冲压部分及薄膜固定部分结构示意图。

图5是本发明疲劳试验装置的冲压部分及薄膜固定部分结构爆炸视图。

图6是本发明疲劳试验装置的冲压部分及薄膜固定部分结构剖视图。

图7是本发明疲劳试验装置的冲压架12A与调位件13位置关系结构示意图。

图中序号说明：机座1A、机架侧板1B、左夹具体2、右夹具体3、六角螺栓4、螺栓5A、螺母5B、支架6、电磁作动器8、伸缩缸9、冲压架12A、冲压架12B、调位件13、顶丝13A、冲压头14、导杆16、顶丝17、导杆支架18、薄膜试件20，7、10、11、15A、15B、19均为不同型号六角螺钉。

具体实施方式

见图1—图7，结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明提供一种表面强度测试装置，它包括机座、薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分。它们之间的位置连接关系是：薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分均固定连接在机座上。

第一步：安装薄膜固定部分。薄膜固定部分左夹具体2、右夹具体3、薄膜试件20组成，左夹具体2整体为圆柱体，左夹具体2左端面中心轴线有一圆孔(圆孔直径大于冲压头直径、小于薄膜试件直径)，右端面中心轴线位置有与薄膜试件直径相同的沉孔，两圆孔深度和与夹具体整体厚度相等；右夹具体3为法兰形，右端面直径与左夹具体外型直径相同，左端面直径尺寸与薄膜试件直径相同，其厚度与左夹具体2的右端面沉孔深度相同，右夹具体3中心轴线有与左夹具体2左端面中心圆孔直径相同的通孔。将薄膜试件20平放入左夹具体2右端面的沉孔中，用右夹具体3左端面压在薄膜试件20上，用六角螺栓4将左夹具体2与右夹具体3进行固定连接。左夹具体2整体为圆柱体，圆柱外有两耳，用螺栓5A、螺母5B两组通过两耳上的孔分别固定连接在两支架6上，支架6由六角螺钉7固定在机座1A上从而将薄膜固定部分架在机座1A上。

第二步：安装冲压部分。冲压架12A两端设有一定深度的凸字型槽，调位件13尾部为凸型、头部为楔形，两调位件13尾部分别嵌入冲压架12A两端的槽内，可通过顶丝13A固定调整调位件13在冲压架12A上嵌入的位置。冲压架12B两翼尾端为楔形可扣在调位件13头部，冲压架12A与冲压架12B通过调位件13可组成矩形环，两冲压架12A、12B均有两个导杆孔。将四个导杆支架18由六角螺钉19固定在机座1A上，再将两导杆16穿过导杆支架18、冲压架12A与冲压架12B上的导杆孔，由顶丝17定位导杆16在导杆支架18上即将冲压架12A与冲压架12B架在机座1A上。将冲压架12A与冲压架12B拉开一定距离，保证两冲压头14能有足够空间安装，两冲压头14头部为圆柱体，与冲压击打薄膜试件20接触的顶端面为圆弧面，头部圆柱体可伸入薄膜固定部分中心通孔位于薄膜试件20两侧，尾部为带有两孔的长方体板，通过六角螺钉15A将其中一冲压头14安装在冲压架12A且与伸缩缸9固定连接，用六角螺钉15B将冲压头14固定连接在冲压架12B上，完成后，将两调位件13尾部分别嵌入冲压架12A两端的槽内，通过顶丝13A固定调位件13在冲压架12上嵌入的位置，将冲压架12A与冲压架12B组成矩形环合上，调整两冲压头14头部圆弧面间距。在调整整个冲压部分保证两冲压头14头部圆弧面顶端与薄膜试件20的距离相等。

第三步：安装冲压驱动部分和开启试验。通过内六角螺钉11将电磁作动器8固定于机座侧板1B上，然后将调整伸缩缸9伸缩长度，伸缩行程保证两冲压头14头部圆弧面顶端与薄膜试件20的距离相等，再将伸缩缸9用六角螺钉10与电磁作动器8固定连接。安装时，保证薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分位于相对于机座1A的同一水平高度上即薄膜固定部分的薄膜试件20中心线、冲压部分冲压头14圆柱部分中心轴线、冲压驱动部分的电磁作动器8中心轴线重合。伸缩缸9上安装有力传感器，将伸缩缸9连接并将电磁作动器8和力传感器与数据采集系统电连接；安装完成后，设置电磁作动器8作动规律，开启电磁作动器8，带动伸缩缸9作动，从而带动整个冲压部分的冲压架12A与冲压架12B右调位件13组成的矩形环沿两导杆16水平方向来回作动，使得矩形环内两冲压头14交替击打薄膜固定部分的薄膜试件20。薄膜被击破后，根据数据采集系统输出数据分析出薄膜疲劳特性。

本发明具体实施(应用)途径很多，以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，任何采用对圆形薄试件四周固定，中心加载荷的疲劳试验装置都属于本专利包含的内容，对于本技术领域的技术人员来说，任何在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种表面强度测试装置，其特征在于：它包括机座、薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分；薄膜固定部分、冲压部分、冲压驱动部分均固定连接在机座上；薄膜固定部分由支架(6)固定连接悬架于机座(1A)上，冲压部分通过导杆(16)固定在导杆支架(18)上，从而由导杆支架(18)固定连接悬架在机座(1A)上，冲压驱动部分固定在机座侧板(1B)悬于机座(1A)上，此三部分位于相对于机座(1A)的同一水平高度上即薄膜固定部分的薄膜试件(20)中心线、冲压部分冲压头(14)圆柱部分中心轴线、冲压驱动部分的电磁作动器(8)中心轴线重合；冲压驱动部分伸缩缸(9)与冲压部分第一冲压架(12A)固定连接，带动冲压部分振动，通过冲压部分冲压头(14)作用于薄膜固定部分的薄膜试件(20)；

所述机座是用于稳定整体装置工作的一个工作平台；

所述薄膜固定部分由左夹具体(2)、右夹具体(3)、薄膜试件(20)组成，左夹具体(2)左端面中心轴线有一圆孔，圆孔直径大于冲压头直径、小于薄膜试件直径，右端面中心轴线位置有与薄膜试件直径相同的沉孔，圆孔和沉孔深度和与夹具体整体厚度相等；右夹具体(3)为法兰形，右端面直径与左夹具体外型直径相同，左端面直径尺寸与薄膜试件直径相同，右夹具体(3)的左端面厚度与左夹具体(2)的右端面沉孔深度相同，右夹具体(3)中心轴线有与左夹具体(2)左端面中心圆孔直径相同的通孔；薄膜试件(20)位于左夹具体(2)与右夹具体(3)之间，两夹具体由螺栓(4)固定连接将薄膜试件(20)挤压在两者之间；

所述冲压部分由第一冲压架(12A)、第二冲压架(12B)、调位件(13)、冲压头(14)组成，第一冲压架(12A)、第二冲压架(12B)与调位件(13)组成矩形环，第一冲压架(12A)两端设有预定深度的凸字型槽，调位件(13)尾部为凸型、头部为楔形，两调位件(13)尾部分别嵌入第一冲压架(12A)两端的槽内，通过顶丝(13A)固定调整调位件(13)在第一冲压架(12A)上嵌入的深度；第二冲压架(12B)与第一冲压架(12A)通过调位件(13)组成矩形环，薄膜固定部分在矩形环内；第二冲压架(12B)两翼尾端为楔形扣在调位件(13)楔形头部，调整调位件(13)的位置能改变第一冲压架(12A)与第二冲压架(12B)所组成矩形环的尺寸，也能调节调位件(13)将第一冲压架(12A)与第二冲压架(12B)分离开，调位件(13)头部楔形结构，使得调整第一冲压架(12A)与第二冲压架(12B)位置时只有沿导杆(16)的水平移动，没有沿导杆(16)垂直方向的移动；第一冲压架(12A)与第二冲压架(12B)分离开时将两冲压头(14)分别固定连接在第一冲压架(12A)和第二冲压架(12B)上，即两冲压头(14)头部相对，尾部分别固定在第一冲压架(12A)和第二冲压架(12B)上，且两冲压头(14)均在矩形环内，头部分别深入薄膜固定部分左夹具体(2)、右夹具体(3)的中心孔内；调整调位件(13)的位置能改变第一冲压架(12A)与第二冲压架(12B)所组成矩形环的尺寸，即调整了两冲压头(14)头部的距离，从而调整整个冲压部分的位置即调整两冲压头(14)头部距薄膜试件(20)之间的距离；

所述冲压驱动部分由电磁作动器(8)、伸缩缸(9)组成，电磁作动器(8)固定在机座侧板(1B)上，伸缩缸(9)固定连接在电磁作动器(8)上，伸缩缸(9)与冲压部分第一冲压架(12A)固定连接，电磁作动器(8)带动伸缩缸(9)作动，从而带动整个装置开始工作。