CN105388060A - 一种毫牛量级仪器化压入仪 - Google Patents
一种毫牛量级仪器化压入仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105388060A CN105388060A CN201510818871.9A CN201510818871A CN105388060A CN 105388060 A CN105388060 A CN 105388060A CN 201510818871 A CN201510818871 A CN 201510818871A CN 105388060 A CN105388060 A CN 105388060A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- spring
- sleeve
- follower
- vertical direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 52
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 38
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000007373 indentation Methods 0.000 abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 21
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010432 diamond Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000007546 Brinell hardness test Methods 0.000 description 1
- 101150082208 DIABLO gene Proteins 0.000 description 1
- 102100033189 Diablo IAP-binding mitochondrial protein Human genes 0.000 description 1
- 238000007545 Vickers hardness test Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种毫牛量级仪器化压入仪，包括底座，底座顶端的左侧沿竖直方向设有左支架，左支架的顶端与顶梁板的左端安装相连，底座顶端的右侧沿竖直方向设有右支架，右支架的顶端与顶梁板的右端安装相连，顶梁板的顶端安装有调整板，调整板可通过水平调控组件调整调整板板面的水平位置，调整板前端的中部设有托板，托板的板面位于水平方向，托板的后端与调整板的前端固定相连，托板的顶端固定有上弹簧安装架，上弹簧安装架的中部沿竖直方向安装有音圈电机。其目的在于提供一种载荷测试范围为5-100mN的金刚石压头压入试样的压入载荷与压入深度，为深度为最小至0.1um的表层材料杨氏模量、硬度等力学性能参数的确定提供可靠的基础数据的一种毫牛量级仪器化压入仪。
Description
技术领域
本发明属于材料力学性能测试领域。具体涉及一种载荷测试范围为5-100mN的毫牛量级仪器化压入仪。
背景技术
随着表面改性材料、薄膜材料、MEMS(微电子微机械系统)材料、复合材料、纳米材料等领域的快速发展，表面、界面及微尺度材料的工作可靠性由于面临苛刻工作条件的挑战，越来越引起人们的重视，成为国内外研究的热点。然而受尺寸限制，传统的材料力学性能测试技术及手段已经无法满足上述材料的力学性能测试需要，使得材料微区力学性能的测试成为亟待解决的关键问题。
仪器化压入技术是在传统布氏硬度和维氏硬度试验基础上发展起来的一种新的材料力学性能测试技术，它通过同步测试和记录特定几何形状的压头压入试样及撤离试样时的载荷与位移数据，可以提供比传统硬度试验更为丰富的反映被测试材料力学性能的有用信息，这为材料诸多基本力学性能参数的识别提供了重要的技术手段。通过构建精细的力学模型并借助大型有限元数值分析软件，材料的诸多基本力学性能参数如杨氏模量、屈服强度、硬化指数、断裂韧性、蠕变参数等均可能被识别。鉴于该技术的价值，美国纳米技术公司(先并入MTS公司，后并入Agilent公司)于上世纪九十年代率先开发了被誉为“材料显微力学性能探针”的“纳米压入仪”。近年来发达国家很多知名公司参与了类似仪器的研制，产品多达数十种，然而根据位移测量所选择参照系的不同，可以把众多已经商品化的压入仪分为两类：“机架参照型压入仪”和“试样参照型压入仪”。前者指压入仪工作时位移传感器所测位移系压杆相对于机架某点的位移，在该类仪器的位移测量数值中既包含了测试所希望获得的压头尖端压入被测试样表面的深度，又包含了仪器的机架变形、试样支撑或夹持导致的可恢复及不可恢复变形。其中机架变形和试样支撑或夹持导致的可恢复变形目前主要通过仪器柔度的标定来消除，但试样的材料类型、柔度标定时所选择的试样表面不同标定区域以及试样支撑或夹持方式甚至夹持力的大小均会影响仪器的柔度值，导致精确标定仪器柔度既麻烦又困难。不仅如此，不可恢复的支撑或夹持变形无论如何都不可能通过柔度标定来确定和排除，因此对于“机架参照型压入仪”，不能准确确定压头尖端压入被测试样表面的深度是该类仪器硬件设计的固有问题。
对于“试样参照型压入仪”，其位移传感器所测位移系压杆相对于试样表面某点或相对静止于试样表面上的参照物某点的位移。显然，该类仪器的测量位移可以排除试样在压入过程中因支撑或夹持因素导致的试样表面沿铅垂方向发生的任何平动位移(包括可恢复及不可恢复位移)，但试样表面在压入过程中(加载或卸载)发生小角度倾斜所构成的对测量位移的影响在目前的所有“试样参照型压入仪”中均无法排除，而这将影响确定压头尖端压入被测试样表面深度的准确性。
针对上述商用仪器化压入仪存在的压头尖端压入被测试样表面深度的测不准问题，本发明提供了一种高精度mN量级仪器化压入仪的设计，该设计可以排除试样在被压入过程中因支撑或夹持因素导致试样表面相对水平面发生小角度倾斜和试样表面沿铅垂方向发生平动位移对压头压入试样深度测量的影响；同时，弹性装置来柔性分配载荷传感器量程之外的重力，确保载荷测试的高灵敏度要求，保证了该压入仪测试压头压入试样深度和压入载荷的精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能高精度地测试金刚石压头压入试样的压入载荷与压入深度，为深度为最小至0.1um的表层材料杨氏模量、硬度等力学性能参数的确定提供可靠的基础数据的一种毫牛量级仪器化压入仪。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，包括底座，底座顶端的左侧沿竖直方向设有左支架，左支架的顶端与顶梁板的左端安装相连，底座顶端的右侧沿竖直方向设有右支架，右支架的顶端与顶梁板的右端安装相连，顶梁板的板面位于水平方向，顶梁板的顶端安装有调整板，调整板可通过水平调控组件调整调整板板面的水平位置，调整板前端的中部设有托板，托板的板面位于水平方向，托板的后端与调整板的前端固定相连，托板的顶端固定有上弹簧安装架，上弹簧安装架的中部沿竖直方向安装有音圈电机，音圈电机的下部向下穿过托板的中部，音圈电机的伸缩杆沿竖直方向向下伸出；
所述音圈电机的左侧沿竖直方向设有左上拉簧，左上拉簧的顶端通过左连接件安装在上弹簧安装架顶部的左侧，左连接件可上下调整位置以调控左上拉簧的张紧力，左上拉簧的下部经由左通孔向下穿过所述托板，左上拉簧的底端与左下调整螺栓的顶端安装相连，左下调整螺栓的轴线位于竖直方向，左下调整螺栓通过螺纹连接旋装在弹簧定位板板面的左侧；
所述音圈电机的右侧沿竖直方向设有右上拉簧，右上拉簧的顶端通过右连接件安装在上弹簧安装架顶部的右侧，右连接件可上下调整位置以调控右上拉簧的张紧力，右上拉簧的下部经由右通孔向下穿过所述托板，右上拉簧的底端与右下调整螺栓的顶端安装相连，右下调整螺栓的轴线位于竖直方向，右下调整螺栓通过螺纹连接旋装在弹簧定位板板面的右侧；
所述弹簧定位板的板面位于水平方向，所述音圈电机的伸缩杆的底端顶在弹簧定位板上端面的中部，弹簧定位板的下方沿竖直方向设有上压杆，上压杆的顶端顶在弹簧定位板下端面的中部，上压杆顶端的中部与连接螺杆的底端相连为一体，连接螺杆的轴线位于竖直方向，连接螺杆的外侧壁上设有连接螺纹，连接螺杆的中部穿过弹簧定位板的板面的中部，连接螺杆的上部通过螺纹连接旋装在所述音圈电机的伸缩杆的底端端面上的连接孔内；
所述上压杆的底端与应变式拉压载荷传感器的其中一个拉压力输入端安装相连，应变式拉压载荷传感器的另一个拉压力输入端与下压杆的顶端安装相连下压杆沿竖直方向安装在压头组件的中部；
所述压头组件包括沿竖直方向设置的圆筒形的套筒，套筒的顶端具有顶盖，所述下压杆的中部穿过套筒顶盖的中部，套筒利用位于套筒顶盖上方旋装在下压杆上的锁母固定在下压杆上，套筒外侧壁的左侧沿左右横向固定有左横销柱，套筒外侧壁的右侧沿左右横向固定有右横销柱，右横销柱与右下拉簧的底端相连，右下拉簧的顶端与所述右下调整螺栓的底端相连，所述左横销柱与左下拉簧的底端相连，左下拉簧的顶端与所述左下调整螺栓的底端相连；
所述套筒外侧壁的下部环绕设有多个探头式电容位移传感器，每个探头式电容位移传感器分别采用探头夹具固定在套筒外侧壁的下部，每个探头式电容位移传感器的探测方向为竖直向下的方向；
所述套筒的内孔中插装有随动套，随动套的上部吊装在所述下压杆的中下部，随动套下部伸出套筒的内孔，随动套的底端沿水平方向设有随动盘，随动盘的盘面上位于每个探头式电容位移传感器正下方位置处分别设有一个开槽，随动盘的下端面固定有圆环状的随动片，随动片位于每个开槽位置处的上端面与位于其正上方的探头式电容位移传感器的探头相对；
所述随动盘的中部设有通孔，所述下压杆的底端安装有压头，压头的底端可穿过随动盘中部的通孔向下伸出到随动片下端面的下方。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，其中所述随动盘中部的通孔为上端半径大、底端半径小的圆台形，所述压头可插入随动盘的圆台形通孔中。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，其中所述水平调控组件包括3个调整螺栓，3个调整螺栓沿竖直方向旋装在调整板板面的外侧边缘附近，每个调整螺栓的底端分别顶在顶梁板的顶端的板面上。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，其中所述随动片的下方设有电动平台，电动平台设置在所述底座上端面的中部。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，其中所述探头式电容位移传感器的数量为3个，3个探头式电容位移传感器环绕所述套筒均匀布置。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，其中所述右下拉簧和所述左下拉簧同为螺旋圆柱弹簧，在能够分担载荷传感器量程之外的重力的同时确保载荷传感器载荷测试的高灵敏度。
本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，其中所述右下拉簧的刚度和所述左下拉簧的刚度之和为所述上压杆轴向、载荷传感器、下压杆轴向方向刚度的5-10％。
本发明提供了一种毫牛量级仪器化压入仪，其可以排除试样在被压入过程中因支撑或夹持因素导致试样表面相对水平面发生小角度倾斜和试样表面沿铅垂方向发生平动位移对压头压入试样深度测量的影响；同时，右下拉簧和左下拉簧的布置设计，可柔性分配载荷传感器量程之外的重力，确保载荷测试的高灵敏度要求，由此保证了该压入仪测试压头压入试样深度和压入载荷的精度。与现有技术相比，本发明实现了对薄膜、涂层等表层材料的高精度力学性能测试，可以对微小体积材料进行高精度力学性能测试；能高精度地测试金刚石压头压入试样的压入载荷与压入深度，为深度为最小至0.1um的表层材料杨氏模量、硬度等力学性能参数的确定提供可靠的基础数据。本发明的毫牛量级仪器化压入仪还可以按设定工作模式控制金刚石压头对试样表面实施载荷测试范围最小至5mN的压入加载、保载及卸载等试验。因此，本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪相对于各种现有的仪器化压入仪，具有突出的实质性特点和显著的进步。
下面结合附图对本发明一种毫牛量级仪器化压入仪作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种毫牛量级仪器化压入仪的结构示意图的主视图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明一种毫牛量级仪器化压入仪的结构示意图的立体图；
图5为本发明一种毫牛量级仪器化压入仪的压头组件部分放大的零件分解图
图6为本发明一种毫牛量级仪器化压入仪的压头组件部分放大的主视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种毫牛量级仪器化压入仪，包括底座1，底座1顶端的左侧沿竖直方向设有左支架2，左支架2的顶端与顶梁板3的左端安装相连，底座1顶端的右侧沿竖直方向设有右支架4，右支架4的顶端与顶梁板3的右端安装相连，顶梁板3的板面位于水平方向，顶梁板3的顶端安装有调整板5，调整板5可通过水平调控组件调整调整板5板面的水平位置，调整板5前端的中部设有托板6，托板6的板面位于水平方向，托板6的后端与调整板5的前端固定相连，托板6的顶端固定有上弹簧安装架7，上弹簧安装架7的中部沿竖直方向安装有音圈电机8，音圈电机8的下部向下穿过托板6的中部，音圈电机8的伸缩杆沿竖直方向向下伸出；
音圈电机8的左侧沿竖直方向设有左上拉簧9，左上拉簧9的顶端通过左连接件11安装在上弹簧安装架7顶部的左侧，左连接件11可上下调整位置以调控左上拉簧9的张紧力，左上拉簧9的下部经由左通孔向下穿过托板6，左上拉簧9的底端与左下调整螺栓13的顶端安装相连，左下调整螺栓13的轴线位于竖直方向，左下调整螺栓13通过螺纹连接旋装在弹簧定位板14板面的左侧；
音圈电机8的右侧沿竖直方向设有右上拉簧10，右上拉簧10的顶端通过右连接件12安装在上弹簧安装架7顶部的右侧，右连接件12可上下调整位置以调控右上拉簧10的张紧力，右上拉簧10的下部经由右通孔向下穿过托板6，右上拉簧10的底端与右下调整螺栓15的顶端安装相连，右下调整螺栓15的轴线位于竖直方向，右下调整螺栓15通过螺纹连接旋装在弹簧定位板14板面的右侧；
弹簧定位板14的板面位于水平方向，音圈电机8的伸缩杆的底端顶在弹簧定位板14上端面的中部，弹簧定位板14的下方沿竖直方向设有上压杆16，上压杆16的顶端顶在弹簧定位板14下端面的中部，上压杆16顶端的中部与连接螺杆的底端相连为一体，连接螺杆的轴线位于竖直方向，连接螺杆的外侧壁上设有连接螺纹，连接螺杆的中部穿过弹簧定位板14的板面的中部，连接螺杆的上部通过螺纹连接旋装在音圈电机8的伸缩杆的底端端面上的连接孔内；
上压杆16的底端与应变式拉压载荷传感器17的其中一个拉压力输入端安装相连，应变式拉压载荷传感器17的另一个拉压力输入端与下压杆18的顶端安装相连下压杆18沿竖直方向安装在压头组件的中部；
如图1、图4、图5和图6所示，压头组件包括沿竖直方向设置的圆筒形的套筒20，套筒20的顶端具有顶盖，下压杆18的中部穿过套筒20顶盖的中部，套筒20利用位于套筒20顶盖上方旋装在下压杆18上的锁母21固定在下压杆18上，套筒20外侧壁的左侧沿左右横向固定有左横销柱22，套筒20外侧壁的右侧沿左右横向固定有右横销柱23，右横销柱23与右下拉簧24的底端相连，右下拉簧24的顶端与右下调整螺栓15的底端相连，左横销柱22与左下拉簧25的底端相连，左下拉簧25的顶端与左下调整螺栓13的底端相连；
套筒20外侧壁的下部环绕设有多个探头式电容位移传感器26，每个探头式电容位移传感器26分别采用探头夹具27固定在套筒20外侧壁的下部，每个探头式电容位移传感器26的探测方向为竖直向下的方向；
套筒20的内孔中插装有随动套31，随动套31的上部吊装在下压杆18的中下部，随动套31下部伸出套筒20的内孔，随动套31的底端沿水平方向设有随动盘28，随动盘28的盘面上位于每个探头式电容位移传感器26正下方位置处分别设有一个开槽32，随动盘28的下端面固定有圆环状的随动片29，随动片29位于每个开槽32位置处的上端面与位于其正上方的探头式电容位移传感器26的探头相对；
随动盘28的中部设有通孔，下压杆18的底端安装有压头30，压头30的底端可穿过随动盘28中部的通孔向下伸出到随动片29下端面的下方。
作为本发明的改进，上述随动盘28中部的通孔为上端半径大、底端半径小的圆台形，压头30可插入随动盘28的圆台形通孔中。
作为本发明的进一步改进，上述水平调控组件包括3个调整螺栓，3个调整螺栓沿竖直方向旋装在调整板5板面的外侧边缘附近，每个调整螺栓的底端分别顶在顶梁板3的顶端的板面上。
作为本发明的进一步改进，上述随动片29的下方设有电动平台19，电动平台19设置在底座1上端面的中部。在使用时，可利用电动平台19来固定试样并调整试样的位置，令压头30在落下时能对准试样。
作为本发明的进一步改进，上述探头式电容位移传感器26的数量为3个，3个探头式电容位移传感器26环绕套筒20均匀布置。
作为本发明的进一步改进，上述右下拉簧24和左下拉簧25同为螺旋圆柱弹簧，在能够分担载荷传感器量程之外的重力的同时确保载荷传感器载荷测试的高灵敏度。
作为本发明的进一步改进，上述右下拉簧24的刚度和左下拉簧25的刚度之和为上压杆16轴向、载荷传感器、下压杆18轴向方向刚度的5-10％。
本发明的载荷传感器17下方加载系统的重力，可以通过上述两个对称布置的右下拉簧24和左下拉簧25予以分担，通过调整左下调整螺栓13、右下调整螺栓15沿竖直方向的位置，可以调整右下拉簧24和左下拉簧25的预紧力，进而可调整载荷传感器17在未测试状态下的初始载荷大小，一般应使其为+80mN左右。其中，所述“金刚石压头压入试样的压入载荷、金刚石压头压入试样的压入深度及时间三者关系”中的最大压入载荷为5-100mN载荷量程范围内。
本发明的毫牛量级仪器化压入仪在使用时，可将试样固定在压头30的正下方，然后启动音圈电机8，让音圈电机8的伸缩杆沿竖直方向向下运动，由此让上压杆16、载荷传感器、下压杆18和压头30一起随之向下运动，当随动片29底端端面接触到被测试样表面后，随动片29、随动盘28、随动套31便不再随上压杆16、载荷传感器、下压杆18、压头30和多个探头式电容位移传感器26一同运动，而是落座于试样被测试表面上；当音圈电机8驱动压头30继续向下趋近被测试样表面时，随动片29上表面与多个探头式电容位移传感器26之间的距离会进入探头式电容位移传感器26有效测量范围之内，随后压头30在音圈电机8驱动下与试样表面接触并按设定工作模式对试样实施加载、保载和卸载作用；当完全卸载后，压头30会在音圈电机8驱动下向上运动，当下压杆18的吊装轴肩接触到随动套31后，下压杆18将带动随动套31、随动片29、随动盘28一同向上运动，待到达某一设定位置后停止运动。上述过程代表对被测试材料完成一次压入试验。
本发明的毫牛量级仪器化压入仪可以按设定工作模式控制金刚石压头对试样表面实施载荷测试范围为5-100mN的压入加载、保载及卸载等试验，同时能高精度地测试金刚石压头压入试样的压入载荷与压入深度，为表层(深度约为0.1um-1um)材料杨氏模量、硬度等力学性能参数的确定提供可靠的基础数据。
对于最大压入载荷为5-100mN量程范围的高精度mN量级仪器化压入仪的设计，可以选择美国SMAC公司生产的型号为CAL12-010-5的音圈电机及相应驱动器控制器作为驱动装置，其最大推力为1.5N，最大持续力为0.4N，最大行程为10mm；载荷测量可以选美国FUTEK公司型号为FSH02534的应变式拉压载荷传感器，其量程为±100mN、测试精度为±0.1％；圆柱螺旋拉伸弹簧的刚度应在0.5～2N/mm范围内。位移传感器可选用德国Micro-Epsilon公司capaNCDT6500系列中型号为CS05的探头式电容位移传感器。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)顶端的左侧沿竖直方向设有左支架(2)，左支架(2)的顶端与顶梁板(3)的左端安装相连，底座(1)顶端的右侧沿竖直方向设有右支架(4)，右支架(4)的顶端与顶梁板(3)的右端安装相连，顶梁板(3)的板面位于水平方向，顶梁板(3)的顶端安装有调整板(5)，调整板(5)可通过水平调控组件调整调整板(5)板面的水平位置，调整板(5)前端的中部设有托板(6)，托板(6)的板面位于水平方向，托板(6)的后端与调整板(5)的前端固定相连，托板(6)的顶端固定有上弹簧安装架(7)，上弹簧安装架(7)的中部沿竖直方向安装有音圈电机(8)，音圈电机(8)的下部向下穿过托板(6)的中部，音圈电机(8)的伸缩杆沿竖直方向向下伸出；
所述音圈电机(8)的左侧沿竖直方向设有左上拉簧(9)，左上拉簧(9)的顶端通过左连接件(11)安装在上弹簧安装架(7)顶部的左侧，左连接件(11)可上下调整位置以调控左上拉簧(9)的张紧力，左上拉簧(9)的下部经由左通孔向下穿过所述托板(6)，左上拉簧(9)的底端与左下调整螺栓(13)的顶端安装相连，左下调整螺栓(13)的轴线位于竖直方向，左下调整螺栓(13)通过螺纹连接旋装在弹簧定位板(14)板面的左侧；
所述音圈电机(8)的右侧沿竖直方向设有右上拉簧(10)，右上拉簧(10)的顶端通过右连接件(12)安装在上弹簧安装架(7)顶部的右侧，右连接件(12)可上下调整位置以调控右上拉簧(10)的张紧力，右上拉簧(10)的下部经由右通孔向下穿过所述托板(6)，右上拉簧(10)的底端与右下调整螺栓(15)的顶端安装相连，右下调整螺栓(15)的轴线位于竖直方向，右下调整螺栓(15)通过螺纹连接旋装在弹簧定位板(14)板面的右侧；
所述弹簧定位板(14)的板面位于水平方向，所述音圈电机(8)的伸缩杆的底端顶在弹簧定位板(14)上端面的中部，弹簧定位板(14)的下方沿竖直方向设有上压杆(16)，上压杆(16)的顶端顶在弹簧定位板(14)下端面的中部，上压杆(16)顶端的中部与连接螺杆的底端相连为一体，连接螺杆的轴线位于竖直方向，连接螺杆的外侧壁上设有连接螺纹，连接螺杆的中部穿过弹簧定位板(14)的板面的中部，连接螺杆的上部通过螺纹连接旋装在所述音圈电机(8)的伸缩杆的底端端面上的连接孔内；
所述上压杆(16)的底端与应变式拉压载荷传感器(17)的其中一个拉压力输入端安装相连，应变式拉压载荷传感器(17)的另一个拉压力输入端与下压杆(18)的顶端安装相连下压杆(18)沿竖直方向安装在压头组件的中部；
所述压头组件包括沿竖直方向设置的圆筒形的套筒(20)，套筒(20)的顶端具有顶盖，所述下压杆(18)的中部穿过套筒(20)顶盖的中部，套筒(20)利用位于套筒(20)顶盖上方旋装在下压杆(18)上的锁母(21)固定在下压杆(18)上，套筒(20)外侧壁的左侧沿左右横向固定有左横销柱(22)，套筒(20)外侧壁的右侧沿左右横向固定有右横销柱(23)，右横销柱(23)与右下拉簧(24)的底端相连，右下拉簧(24)的顶端与所述右下调整螺栓(15)的底端相连，所述左横销柱(22)与左下拉簧(25)的底端相连，左下拉簧(25)的顶端与所述左下调整螺栓(13)的底端相连；
所述套筒(20)外侧壁的下部环绕设有多个探头式电容位移传感器(26)，每个探头式电容位移传感器(26)分别采用探头夹具(27)固定在套筒(20)外侧壁的下部，每个探头式电容位移传感器(26)的探测方向为竖直向下的方向；
所述套筒(20)的内孔中插装有随动套(31)，随动套(31)的上部吊装在所述下压杆(18)的中下部，随动套(31)下部伸出套筒(20)的内孔，随动套(31)的底端沿水平方向设有随动盘(28)，随动盘(28)的盘面上位于每个探头式电容位移传感器(26)正下方位置处分别设有一个开槽(32)，随动盘(28)的下端面固定有圆环状的随动片(29)，随动片(29)位于每个开槽(32)位置处的上端面与位于其正上方的探头式电容位移传感器(26)的探头相对；
所述随动盘(28)的中部设有通孔，所述下压杆(18)的底端安装有压头(30)，压头(30)的底端可穿过随动盘(28)中部的通孔向下伸出到随动片(29)下端面的下方。
2.根据权利要求1所述的一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：所述随动盘(28)中部的通孔为上端半径大、底端半径小的圆台形，所述压头(30)可插入随动盘(28)的圆台形通孔中。
3.根据权利要求2所述的一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：所述水平调控组件包括3个调整螺栓，3个调整螺栓沿竖直方向旋装在调整板(5)板面的外侧边缘附近，每个调整螺栓的底端分别顶在顶梁板(3)的顶端的板面上。
4.根据权利要求3所述的一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：所述随动片(29)的下方设有电动平台(19)，电动平台(19)设置在所述底座(1)上端面的中部。
5.根据权利要求4所述的一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：所述探头式电容位移传感器(26)的数量为3个，3个探头式电容位移传感器(26)环绕所述套筒(20)均匀布置。
6.根据权利要求5所述的一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：所述右下拉簧(24)和所述左下拉簧(25)同为螺旋圆柱弹簧，在能够分担载荷传感器量程之外的重力的同时确保载荷传感器载荷测试的高灵敏度。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的一种毫牛量级仪器化压入仪，其特征在于：所述右下拉簧(24)的刚度和所述左下拉簧(25)的刚度之和为所述上压杆(16)轴向、载荷传感器、下压杆(18)轴向方向刚度的5-10％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510818871.9A CN105388060B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种毫牛量级仪器化压入仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510818871.9A CN105388060B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种毫牛量级仪器化压入仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105388060A true CN105388060A (zh) | 2016-03-09 |
| CN105388060B CN105388060B (zh) | 2018-02-16 |
Family
ID=55420601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510818871.9A Expired - Fee Related CN105388060B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种毫牛量级仪器化压入仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105388060B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110260771A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-20 | 浙江工业大学 | 适用于便携式压入仪的非接触式位移传感器的安装夹具 |
| CN111982727A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-24 | 浙江工业大学 | 适用于实验室和野外测试的双立柱双横梁便携式压入仪 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5063785A (en) * | 1990-08-07 | 1991-11-12 | Regents Of The University Of Minnesota | Plane-strain apparatus |
| JP2002214101A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-31 | Kuon Doniru | 連続圧入試験のための圧入試験機、これを用いた物性測定方法及び物性計算方法 |
| CN2575656Y (zh) * | 2002-10-22 | 2003-09-24 | 长春市智能仪器设备有限公司 | 塑料球压痕硬度计 |
| CN1746653A (zh) * | 2004-09-07 | 2006-03-15 | 中国科学院力学研究所 | 电磁式微力学压痕测试仪及其测试方法 |
| CN1963446A (zh) * | 2006-12-06 | 2007-05-16 | 莱州华银试验仪器有限公司 | 硬度计自动加卸荷及测量单元 |
| KR100976765B1 (ko) * | 2010-05-27 | 2010-08-18 | 주식회사 알앤비 | 레버와 공압 실린더를 이용한 하이브리드 타입의 고정밀 일정 하중 제어 장치 |
| CN201903480U (zh) * | 2010-11-30 | 2011-07-20 | 天水红山试验机有限公司 | 一种水平向应力作用下的垂直向随动装置 |
| CN102288500A (zh) * | 2011-05-09 | 2011-12-21 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 一种高精度仪器化压入仪及金刚石压头压入试样深度的计算方法 |
| CN103487342A (zh) * | 2013-08-13 | 2014-01-01 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 激光洛氏硬度标准装置及测量方法 |
| CN203443871U (zh) * | 2013-08-28 | 2014-02-19 | 吉林大学 | 面向自由面的超精密纳米压痕划痕加工系统 |
| CN203849120U (zh) * | 2014-05-21 | 2014-09-24 | 吴绍明 | 组合式硬度测量仪 |
| CN203908862U (zh) * | 2014-06-05 | 2014-10-29 | 广州万尔真空科技有限公司 | 一种线性磨耗仪的磨损头压力调控结构 |
-
2015
- 2015-11-24 CN CN201510818871.9A patent/CN105388060B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5063785A (en) * | 1990-08-07 | 1991-11-12 | Regents Of The University Of Minnesota | Plane-strain apparatus |
| JP2002214101A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-31 | Kuon Doniru | 連続圧入試験のための圧入試験機、これを用いた物性測定方法及び物性計算方法 |
| CN2575656Y (zh) * | 2002-10-22 | 2003-09-24 | 长春市智能仪器设备有限公司 | 塑料球压痕硬度计 |
| CN1746653A (zh) * | 2004-09-07 | 2006-03-15 | 中国科学院力学研究所 | 电磁式微力学压痕测试仪及其测试方法 |
| CN1963446A (zh) * | 2006-12-06 | 2007-05-16 | 莱州华银试验仪器有限公司 | 硬度计自动加卸荷及测量单元 |
| KR100976765B1 (ko) * | 2010-05-27 | 2010-08-18 | 주식회사 알앤비 | 레버와 공압 실린더를 이용한 하이브리드 타입의 고정밀 일정 하중 제어 장치 |
| CN201903480U (zh) * | 2010-11-30 | 2011-07-20 | 天水红山试验机有限公司 | 一种水平向应力作用下的垂直向随动装置 |
| CN102288500A (zh) * | 2011-05-09 | 2011-12-21 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 一种高精度仪器化压入仪及金刚石压头压入试样深度的计算方法 |
| CN103487342A (zh) * | 2013-08-13 | 2014-01-01 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 激光洛氏硬度标准装置及测量方法 |
| CN203443871U (zh) * | 2013-08-28 | 2014-02-19 | 吉林大学 | 面向自由面的超精密纳米压痕划痕加工系统 |
| CN203849120U (zh) * | 2014-05-21 | 2014-09-24 | 吴绍明 | 组合式硬度测量仪 |
| CN203908862U (zh) * | 2014-06-05 | 2014-10-29 | 广州万尔真空科技有限公司 | 一种线性磨耗仪的磨损头压力调控结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 宋仲康 等: "材料力学性能纳米压入测试仪器发展综述", 《装甲兵工程学院学报》 * |
| 马德军 等: "高精度仪器化压入仪设计与应用", 《仪器仪表学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110260771A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-20 | 浙江工业大学 | 适用于便携式压入仪的非接触式位移传感器的安装夹具 |
| CN111982727A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-24 | 浙江工业大学 | 适用于实验室和野外测试的双立柱双横梁便携式压入仪 |
| CN111982727B (zh) * | 2020-08-14 | 2024-07-19 | 浙江工业大学 | 适用于实验室和野外测试的双立柱双横梁便携式压入仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105388060B (zh) | 2018-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103487315B (zh) | 一种材料力学性能测试装置 | |
| CN102221499B (zh) | 一种用于纳、微米级薄膜材料拉伸测试的对中加载装置 | |
| CN105203394B (zh) | 测定板料应力‑应变曲线的装置 | |
| CN104297065B (zh) | 一种压电驱动微拉伸测试装置 | |
| CN206095777U (zh) | 一种蠕变、持久试验断裂试样的测量辅助装置 | |
| CN104833631B (zh) | 自平衡式钢筋混凝土粘结锚固性能测试仪 | |
| CN102645370A (zh) | 双轴向拉伸/压缩模式扫描电镜下力学测试装置 | |
| CN105910908A (zh) | 一种测量岩石直接拉伸力学参数的装置及其测量方法 | |
| CN101936859A (zh) | 岩石径向变形传感器标定装置 | |
| CN106124313A (zh) | 混凝土及类似材料受压下综合变形性能的测试装置及方法 | |
| CN202869895U (zh) | 一种使用pc机控制的载荷-位移曲线压痕测试装置 | |
| CN105547858A (zh) | 一种玻璃微通道弯曲力学性能的测量装置及测试方法 | |
| CN103983526A (zh) | 跨尺度微纳米级原位剪切力学性能测试平台 | |
| CN105388060B (zh) | 一种毫牛量级仪器化压入仪 | |
| CN204389368U (zh) | 自平衡式钢筋混凝土粘结锚固性能测试仪 | |
| CN206258327U (zh) | 一种路基蠕变强度点荷载测试装置 | |
| CN105466760B (zh) | 岩石空心圆柱扭剪应变测量装置 | |
| CN103575439B (zh) | 用于键合引线拉力测试的装置 | |
| CN207556748U (zh) | 拉压双向测试力标准机 | |
| CN101975745B (zh) | 金属箔板微成形摩擦系数测试装置 | |
| CN206479406U (zh) | 一种可测量变形的压缩夹具 | |
| KR101463685B1 (ko) | 금속 및 플라스틱 재료의 표면상태 검사 장치 | |
| CN201449358U (zh) | 蠕变试验机 | |
| CN103439198A (zh) | 一种软弱煤岩材料剪切蠕变试验装置 | |
| CN110082209A (zh) | 一种含水率可控木材微力学测量装置及其测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ma Dejun Inventor after: Zhang Chuanqing Inventor after: Song Zhongkang Inventor after: Tang Donghong Inventor after: Sun Liang Inventor after: Gao Tengteng Inventor after: Shi Xinzheng Inventor before: Ma Dejun Inventor before: Zhang Chuanqing Inventor before: Song Zhongkang Inventor before: Tang Donghong Inventor before: Sun Liang Inventor before: Gao Tengteng |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180216 Termination date: 20191124 |