CN108318358A - 汽车灯体塑件材料疲劳试验机及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车灯体塑件材料疲劳试验机及试验方法，属于塑料材料疲劳性能测试技术领域。它包括底座，底座上设有用于固定样条的样条固定架，所述的底座上设有一个能周向转动的捶打机构且该捶打机构的位置与样条固定架的位置相对应从而能与样条固定架上的样条相接触并使样条发生形变，在样条固定架的侧部还设有一个能对固定在样条固定架上的样条加热的样条加热器，捶打机构包括固定在底座上的电机以及连接电机输出轴的捶打件，所述的捶打件与样条固定架上的样条位置相对应。本发明可以通过试验可以绘制材料形变与时间，温度，自身应力，形变距离之间的关系曲线，来研究材料的疲劳性。
Description
技术领域
本发明属于塑料材料疲劳性能测试技术领域，涉及一种汽车灯体塑件材料疲劳试验机及试验方法。
背景技术
在车灯正常使用和性能检测过程中，特别是振动试验时，经常出现安装脚断裂、装饰框开裂等现象；这些现象均是材料在长时间产生形变过程中产生的，因此单从已知的材料的冲击强度、弯曲强度、拉伸强度、材料应力等已说明不了这些现象的原因，借鉴于金属材料疲劳性这一特点，考虑到材料的疲劳性能，而现阶段没有针对材料疲劳性能的测试标准和测试仪器。现有材料测试仪器只能对材料的冲击强度，弯曲强度、拉伸强度等进行测试，对材料震动产生的疲劳性无法测试。因此，材料疲劳试验机的研制有着非常实际的意义和广泛的用途。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种汽车灯体塑件材料疲劳试验机。
本发明的另一目的是提供一种汽车灯体塑件材料疲劳试验方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种汽车灯体塑件材料疲劳试验机，包括底座，底座上设有用于固定样条的样条固定架，所述的底座上设有一个能周向转动的捶打机构且该捶打机构的位置与样条固定架的位置相对应从而能与样条固定架上的样条相接触并使样条发生形变，在样条固定架的侧部还设有一个能对固定在样条固定架上的样条加热的样条加热器，
捶打机构包括固定在底座上的电机以及连接电机输出轴的捶打件，所述的捶打件与样条固定架上的样条位置相对应，
所述的捶打件包括与电机的输出轴连接的转盘，以及设置在转盘上的若干捶打头，若干捶打头沿转盘的周向间隔均匀设置。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机中，所述的捶打头与转盘转动连接，所述的捶打头为轴承，轴承与转盘转动连接，所述的电机与变频器电连接，变频器固定在底座上。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机中，所述的轴承通过螺栓固定在转盘上，轴承的内圈与螺栓固定连接。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机中，所述的样条固定架包括固定在底座上的样条架，所述的样条架上设有一个穿设样条的样条安装槽，在样条架上设有一个沿竖直方向上下往复运动从而将样条安装槽上的样条压紧的样条压紧件。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机中，所述的样条压紧件与样条架顶部螺接，且样条压紧件能延伸到样条安装槽中。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机中，所述的样条加热器包括固定在底座上的加热架，以及设置在加热架上的加热器，所述的加热器与样条固定架的位置相对应。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机中，所述的加热架上设有加热罩，加热器位于加热罩内，所述的加热罩朝向样条固定架。
一种汽车灯体塑件材料疲劳试验方法，包括环境温度下测试的步骤和加热环境下测试的步骤，其中：
环境温度下测试的步骤：将待测试的样条调整与轴承的接触位置后，固定在样条固定架2上，调节电机5的转速，使转盘7转动从而带动轴承与样条接触，样条发生形变，持续一段时间后，观察样条是否能恢复形变或者是否断裂，如样条不能恢复形变或，则试验结束，得到样条在常温下的疲劳性数据；
加热环境下测试的步骤：将待测试的样条调整与轴承的接触位置后，固定在样条固定架2上，开启样条加热器4，对样条加热，调节电机5的转速，使转盘7转动从而带动轴承与样条接触，样条发生形变，持续一段时间后，观察样条是否能恢复形变或者是否断裂，如样条不能恢复形变或，则试验结束加热后重复步骤A，得到样条在不同温度下的疲劳性数据。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验方法中，所述的样条的宽度为2-30mm，厚度为1-10mm，长度为50-100mm，样条震动高度为1-60mm，样条震动频率为2-200Hz，电机的转速为30-1200rpm，当开启样条加热器4时，加热样条周围温度至40-100℃。
在上述的汽车灯体塑件材料疲劳试验方法中，在测试过程中，电机5为一直正转、一直反转或者正转和反转间隔切换。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、可以通过试验可以绘制材料形变与时间，温度，自身应力，形变距离之间的关系曲线，来研究材料的疲劳性。
2、可以对比不同材料的疲劳强度，也可以对比相同材料不同牌号或不同色号之间的疲劳性差异，相同材料不同应力的疲劳性差异，也可以通过加热管测试相同材料常温和高温下疲劳性的差异，为以后设计车灯的结构、选材方面提供一定的参考。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图；
图2是图1另一个方向的结构示意图；
图3是图1另一个方向的结构示意图；
图4是图1另一个方向的结构示意图。
图中，底座1、样条固定架2、捶打机构3、样条加热器4、电机5、捶打件6、转盘7、捶打头8、变频器9、螺栓10、样条架11、样条安装槽12、样条压紧件13、加热架14、加热器15、加热罩16、样条100。
具体实施方式
实施例1
如图2和图3所示，一种汽车灯体塑件材料疲劳试验机，包括底座1，底座1上设有用于固定样条100的样条固定架2，所述的底座1上设有一个能周向转动的捶打机构3且该捶打机构3的位置与样条固定架2的位置相对应从而能与样条固定架2上的样条相接触并使样条发生形变，在样条固定架2的侧部还设有一个能对固定在样条固定架2上的样条加热的样条加热器4。
在常温下，样条100固定在样条固定架2上，捶打机构3在轴向转动过程中接触样条，样条100发生形变，捶打机构3的转动时间由短向长逐渐增加，直到样条发生形变后不能恢复或者断裂，试验结束，完成样条的常温疲劳试验。
常温疲劳试验完成后，取另外的样条，同样固定在样条固定架2上，开启样条加热器4对样条加热，温度的设定也从高到底逐渐升高，其余条件与常温试验相同，可以测试在不同温度下样条100不能恢复或者断裂的时间，完成不同温度的疲劳试验。
通过改变样条的长度，或者改变样条与捶打机构3的接触位置，可以调整样条与捶打机构3之间的距离。
通过上述试验可以绘制材料形变与时间，温度，自身应力，形变距离之间的关系曲线，来研究材料的疲劳性。
捶打机构3可以是电机的输出轴连接一根曲柄，曲柄转动过程中与样条接触，在本实施例中，捶打机构3包括固定在底座1上的电机5以及连接电机5输出轴的捶打件6，所述的捶打件6与样条固定架2上的样条位置相对应。
如图3所示，捶打件6包括与电机5的输出轴连接的转盘7，以及设置在转盘7上的若干捶打头8，若干捶打头8沿转盘7的周向间隔均匀设置。
结合图4所示，若干捶打头8间隔均匀的沿转盘7周向设置，且捶打头8的边缘延伸出转盘7外部。
优选方案，捶打头8与转盘7转动连接。更有选的，捶打头8为轴承，轴承与转盘7转动连接，所述的电机5与变频器9电连接，变频器9固定在底座1上。
结合图1所示，轴承通过螺栓10固定在转盘7上，轴承的内圈与螺栓10固定连接，螺栓10与轴承一一对应。轴承的数量在1-10个之间。在轴承与样条接触过程中，轴承与样条为滚动摩擦，从而去除样条收到刚性作用力的噪音，使试验结构更准确。
结合图1所示，样条固定架2包括固定在底座1上的样条架11，所述的样条架11上设有一个穿设样条的样条安装槽12，样条安装槽12底部设有呈条状的凹槽图中未示出，样条卡入到凹槽中，在样条架11上设有一个沿竖直方向上下往复运动从而将样条安装槽12上的样条压紧的样条压紧件13。
样条压紧件13与样条架11顶部螺接，且样条压紧件13能延伸到样条安装槽12中。样条压紧件13可以是螺栓，也可以是带有弹性的压紧件，或者是扣件等。
结合图1所示，样条加热器4包括固定在底座1上的加热架14，以及设置在加热架14上的加热器15，所述的加热器15与样条固定架2的位置相对应。
加热架14上设有加热罩16，加热器15位于加热罩16内，所述的加热罩16朝向样条固定架2。加热器15可以是加热棒，或者远红外灯光。
本发明的工作原理是：
样条100卡入到安装槽12的凹槽中，在凹槽内调整样条与轴承接触的位置，转动样条压紧件13压紧样条，调节变频器9调整电机5的转速至30rpm-1200rpm，样条的震动频率调节至2Hz-200Hz，轴承与样条接触，样条形变，初始时，样条形变可恢复，当持续一段时间后，样条形变不可恢复或断裂，记录时间，试验结束；
在做高温试验时，其他条件不变，打开加热器15对样条加热，加热至40-100℃，之后开启电机，进行疲劳试验，至样条形变不可恢复或断裂，记录时间，试验结束。
通过样条的不同温度、转盘不同转速、样条与轴承不同的接触距离，样条自身应力以及样条的不同震动频率等数据，绘制出相关曲线，从而研究材料的疲劳性。
实施例2
本实施例是基于实施例1提供的汽车灯体塑件材料疲劳试验机得到的测试方法，本实施例为一种汽车灯体塑件材料疲劳试验方法，包括以下步骤：
包括环境温度下测试的步骤和加热环境下测试的步骤，其中：
环境温度下测试的步骤：将待测试的样条调整与轴承的接触位置后，固定在样条固定架2上，调节电机5的转速，使转盘7转动从而带动轴承与样条接触，样条发生形变，持续一段时间后，观察样条是否能恢复形变或者是否断裂，如样条不能恢复形变或，则试验结束，得到样条在常温下的疲劳性数据；
加热环境下测试的步骤：将待测试的样条调整与轴承的接触位置后，固定在样条固定架2上，开启样条加热器4，对样条加热，调节电机5的转速，使转盘7转动从而带动轴承与样条接触，样条发生形变，持续一段时间后，观察样条是否能恢复形变或者是否断裂，如样条不能恢复形变或，则试验结束加热后重复步骤A，得到样条在不同温度下的疲劳性数据；通过样条加热器4加热样条周围环境，在不同的环境温度下多次重复加热环境下测试的步骤，得到不同环境温度下的试验数据。
本领域技术人员应当理解，在环境温度下测试的步骤中，可以调节环境温度，从而实现在低温下对样条疲劳性的测试。
在本实施例中，样条的宽度为2-30mm，厚度为1-10mm，长度为50-100mm，样条震动高度为1-60mm，样条震动频率为2-200Hz，电机的转速为30-1200rpm，当开启样条加热器4时，加热样条周围温度至40-100℃，在测试过程中，电机5为一直正转、一直反转或者正转和反转间隔切换。
本领域技术人员还应当理解，加热环境下测试的步骤中并非只能测试一个环境温度，可以通过调节样条加热器4的功率，得到不同的环境温度，从而得到不同温度下样品疲劳性的测试数据。
实施例3
本实施例是基于实施例1提供的汽车灯体塑件材料疲劳试验机得到的测试方法，本实施例为一种汽车灯体塑件材料疲劳试验方法，包括以下步骤：
样条100卡入到安装槽12的凹槽中，在凹槽内调整样条与轴承接触的位置，转动样条压紧件13压紧样条，调节变频器9调整电机5的转速至30rpm-1200rpm，样条的震动频率调节至2Hz-200Hz。轴承与样条接触，样条形变，初始时，样条形变可恢复，当持续一段时间后，样条形变不可恢复或断裂，记录时间，试验结束。
多次重复上述步骤，所有条件不变，只改变电机的转速，记录样条在电机5的不同转速下形变不可恢复或断裂的时间。
多次重复上述步骤，其他条件不变，通过调节轴承的数量和电机的转速，改变样条的震动频率，记录样条在不同震动频率下形变不可恢复或断裂的时间。
在做高温试验时，其他条件不变，打开加热器15对样条加热，加热至40-100℃，之后开启电机，进行疲劳试验，至样条形变不可恢复或断裂，记录时间，试验结束。
其他条件不变，改变加热器15对样条加热温度，记录不同温度下样条形变不可恢复或断裂的时间。
其他调节不变，改变样条与轴承的接触距离，记录不同的接触距离下样条形变不可恢复或断裂的时间。
通过样条的不同温度、转盘不同转速、样条与轴承不同的接触距离，样条自身应力以及样条的不同震动频率等数据，绘制出相关曲线，从而研究材料的疲劳性。
应用例
选取不同的材料，制成长宽厚为80mm*10mm*4mm的样条。
分别在常温下和80℃下试验材料的疲劳性，试验条件为：电机转速60rpm，样条震动频率为4Hz。
常温下材料试验结果见下表1：
表1
在常温下对不同材料的疲劳性进行了测试，可见PA6-1013和PBT-4300的抗疲劳性最好，PP-99822、pp-873、PP-99822、pp-156次之，ABS-121H和PBT-807的抗疲劳性最差。
80℃下材料试验结果见下表2：
表2
由上表可知，ABS-121H在80℃高温下，抗疲劳性明显提高，而PC-1303在高温下的抗疲劳性明显降低，从而可以得到这两种材料适用不同的温度。其他材料在高温下未发生抗疲劳性的变化，可见温度适应性较广。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了底座1、样条固定架2、捶打机构3、样条加热器4、电机5、捶打件6、转盘7、捶打头8、变频器9、螺栓10、样条架11、样条安装槽12、样条压紧件13、加热架14、加热器15、加热罩16、样条100等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种汽车灯体塑件材料疲劳试验机，包括底座(1)，底座(1)上设有用于固定样条的样条固定架(2)，其特征在于，所述的底座(1)上设有一个能周向转动的捶打机构(3)且该捶打机构(3)的位置与样条固定架(2)的位置相对应从而能与样条固定架(2)上的样条相接触并使样条发生形变，在样条固定架(2)的侧部还设有一个能对固定在样条固定架(2)上的样条加热的样条加热器(4)，
捶打机构(3)包括固定在底座(1)上的电机(5)以及连接电机(5)输出轴的捶打件(6)，所述的捶打件(6)与样条固定架(2)上的样条位置相对应，
所述的捶打件(6)包括与电机(5)的输出轴连接的转盘(7)，以及设置在转盘(7)上的若干捶打头(8)，若干捶打头(8)沿转盘(7)的周向间隔均匀设置。
2.根据权利要求1所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机，其特征在于，所述的捶打头(8)与转盘(7)转动连接，所述的捶打头(8)为轴承，轴承与转盘(7)转动连接，所述的电机(5)与变频器(9)电连接，变频器(9)固定在底座(1)上。
3.根据权利要求2所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机，其特征在于，所述的轴承通过螺栓(10)固定在转盘(7)上，轴承的内圈与螺栓(10)固定连接。
4.根据权利要求1所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机，其特征在于，所述的样条固定架(2)包括固定在底座(1)上的样条架(11)，所述的样条架(11)上设有一个穿设样条的样条安装槽(12)，在样条架(11)上设有一个沿竖直方向上下往复运动从而将样条安装槽(12)上的样条压紧的样条压紧件(13)。
5.根据权利要求4所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机，其特征在于，所述的样条压紧件(13)与样条架(11)顶部螺接，且样条压紧件(13)能延伸到样条安装槽(12)中。
6.根据权利要求1所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机，其特征在于，所述的样条加热器(4)包括固定在底座(1)上的加热架(14)，以及设置在加热架(14)上的加热器(15)，所述的加热器(15)与样条固定架(2)的位置相对应。
7.根据权利要求6所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机，其特征在于，所述的加热架(14)上设有加热罩(16)，加热器(15)位于加热罩(16)内，所述的加热罩(16)朝向样条固定架(2)。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验机的试验方法，其特征在于，包括环境温度下测试的步骤和加热环境下测试的步骤，其中：
环境温度下测试的步骤：将待测试的样条调整与轴承的接触位置后，固定在样条固定架(2)上，调节电机(5)的转速，使转盘(7)转动从而带动轴承与样条接触，样条发生形变，持续一段时间后，观察样条是否能恢复形变或者是否断裂，如样条不能恢复形变或，则试验结束，得到样条在常温下的疲劳性数据；
加热环境下测试的步骤：将待测试的样条调整与轴承的接触位置后，固定在样条固定架(2)上，开启样条加热器(4)，对样条加热，调节电机(5)的转速，使转盘(7)转动从而带动轴承与样条接触，样条发生形变，持续一段时间后，观察样条是否能恢复形变或者是否断裂，如样条不能恢复形变或，则试验结束加热后重复步骤A，得到样条在不同温度下的疲劳性数据。
9.根据权利要求8所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验方法，其特征在于，所述的样条的宽度为2-30mm，厚度为1-10mm，长度为50-100mm，样条震动高度为1-60mm，样条震动频率为2-200Hz，电机的转速为30-1200rpm，当开启样条加热器(4)时，加热样条周围温度至40-100℃。
10.根据权利要求8所述的汽车灯体塑件材料疲劳试验方法，其特征在于，在测试过程中，电机(5)为一直正转、一直反转或者正转和反转间隔切换。
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