CN110346289A - 材料切向冻粘强度试验的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

一种材料切向冻粘强度试验的测试装置及测试方法，能够可靠地测得材料表面的切向冻粘强度，不易因其它外界条件导致测试精度下降。本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)包括底板(130)和多个结冰腔组装件，所述底板(130)和多个所述结冰腔组装件通过组装形成为供所述测试件(110)插入并在其中进行材料切向冻粘强度的测定的结冰腔(S)。

Description

材料切向冻粘强度试验的测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及冰粘附性能测试领域，更具体地涉及一种材料切向冻粘强度试验的测试装置及测试方法。

背景技术

寒区冰与不同材料表面的冻粘会对航空飞行、道路交通、煤矿运输以及输电线路等诸多领域带来巨大经济损失、甚至人员伤亡，研究冰与材料的切向冻粘强度等粘附性能可以为材料表面的防冰、除冰提供一定的依据和指导。

非专利文献1(“结冰表面冻粘特性的试验研究”丁金波上海交通大学2012年)根据直接切拉法，设计了一种测试切向冻粘强度试验的方法。在这种切向冻粘强度试验的方法中，利用冷柜将盛满水的水杯和试样件冻粘在一起，然后对水杯进行切向拉脱试验，根据试验测得临界力和冻粘面积，计算得到切向冻粘强度。

但是，上述方法的不足之处在于：水杯上的实际施力点与冻粘界面之间存在一定高度差，进行拉脱试验时，冻粘界面除了存在切向力之外，还受到一定的弯矩作用，因此，最终所得的临界力和实际界面的剪切临界力之间存在一定误差。

除此之外，专利文献1(CN204177723U)公开了一种用于测试冻粘剪切强度的拉拔仪具，该拉拔仪具是将圆柱形剪切拉拔杆伸入一个柱状筒体形成的冰腔内，另一端与试验机连接，通过拉伸操作得到界面切向冻粘强度。

但是，上述方法的局限性在于：柱状筒体为封闭空间，在该封闭空间内水结冰的过程中，体积的逐渐膨胀会对剪切拉拔杆造成挤压作用力，该作用力可能会导致冻粘界面提前破裂，从而对试验结果造成较大误差。

因此，当下之急是如何建立一套能够可靠地测得材料的切向冻粘强度(或切向力)，而不易因其它外界条件导致测试精度下降的试验(测试方法)。

另外，如何制造出能够在上述试验方法中使用的测试装置亦是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种材料切向冻粘强度试验的测试装置及测试方法，所述测试装置及所述测试方法能够可靠地测得材料表面的切向冻粘强度，不易因其它外界条件导致测试精度下降。

为了实现上述发明目的，本发明的第一方面提供一种材料切向冻粘强度试验的测试装置，其特征是，包括底板和多个结冰腔组装件，所述底板和多个所述结冰腔组装件通过组装形成为供所述测试件插入并在其中进行材料切向冻粘强度的测定的结冰腔。

根据如上所述构成，本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置能与高低温电子万能试验机配套使用，来对冰块在材料表面的切向冻粘强度进行测定，以表征材料表面冰块脱落难易程度，因此，能为材料的防冰、除冰工作提供一定的研究基础。

另一方面，由于本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置与现有的其它的材料切向冻粘强度试验的测试装置相比，具有装置构造简单，便于加工和安装的优点。

优选的是，在所述底板上开设有圆孔。

优选的是，所述底板上的所述圆孔底部在结冰完成前粘接有密封件以进行密封。

据如上所述构成，由于在测试装置的底板上开设有圆孔，该圆孔用于供测试件的一端部伸入结冰腔并插入其中，因此，与现有的其它的材料切向冻粘强度试验的测试装置相比，压缩试验无需对测试件进行夹持，因此，具有更换测试件速度快，且同一结冰时间内可进行多组试验，大大提高了试验的效率，缩短试验周期的优点。

另外，由于所述底板上的所述圆孔底部在结冰完成前粘接有密封件以进行密封，因此，能防止用于结冰的液体(例如水)从材料切向冻粘强度试验的测试装置漏出。

优选的是，多个结冰腔组装件是两个筒状半体，所述底板和所述两个筒状半体通过拼装形成为所述结冰腔，在所述两个筒状半体以及所述底板之间的拼装区域采用憎水性的低温润滑脂进行拼接和密封。

通过如上所述构成，由于采用的是拼接式的冰腔设计，因此，避免了冰块对铝棒的挤压作用力，极大程度上保证冻粘界面的良好，提高试验结果的可靠性。

另外，由于在所述两个筒状半体以及所述底板之间的拼装区域采用憎水性的低温润滑脂进行拼接和密封，因此，与采用其它润滑脂仅进行拼接相比，具有在水结冰前装置的密封性能可得到保证，同时拼接式的结冰腔会随着冰块体积膨胀而胀开，避免了冰块对铝棒的挤压作用力以保证冻粘界面的良好的优点。

优选的是，所述测试装置还包括多个支撑件，多个支撑件在结冰完成后对所述底板进行支撑。

本发明的第二方面提供一种材料切向冻粘强度试验的测试方法，采用如前述的材料切向冻粘强度试验的测试装置对材料表面的切向冻粘强度进行测定，其特征是，所述测试方法包括如下步骤：

在准备进行测试时，在底板上的圆孔底部粘贴密封件，并且采用低温润滑脂将所述底板和多个结冰腔组装件组装形成结冰腔；

将待测试的所述测试件的一端部插入到所述圆孔中，使用注射器向所述结冰腔中注入预定水量的水，并将组装完成的材料切向冻粘强度试验的所述测试装置放置于高低温电子万能试验机的环境箱中，设置结冰温度和结冰时间以开始进行结冰；

在完成结冰后，将所述圆孔底部粘贴的所述密封件揭去，并在所述底板上的所述圆孔底部两侧放置支撑块；

对所述高低温电子万能试验机的试验机压头的位置进行调节，使所述试验机压头与所述测试件的位于和所述一端部相反一端的被按压件的贴合，进行压缩试验；

读取压缩试验结果，所得的压力峰值与冻粘面积的比值便是材料切向冻粘强度。

通过如上所述构成，除了具有材料切向冻粘强度试验的测试装置本身所带来的特征之外，还能够可靠地测得材料表面的切向冻粘强度，而不会因其它外界条件使得测试精度下降。

附图说明

图1是表示本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置的结构示意图。

图2是表示本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置中的各部件拆分后的示意图。

图3是表示在结冰时的本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置的放置示意图。

图4是表示本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置的加载示意图。

具体实施方式

以下，参照图1至图4对本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置100的结构进行说明。

如图1所示，本发明的材料切向冻粘强度试验的测试装置100包括：测试件110；两个筒状半体120-a、120-b；底板130；以及两个支撑件140-a、140-b。

两个筒状半体120-a、120-b和底板130通过拼装形成为结冰腔S。

测试件110例如是主体呈棒状的铝制压剪棒，测试件110的一端部能伸入至结冰腔S，并能插入到开设于底板130中心的圆孔131中，该圆孔131的内壁与测试件110的一端部的外周面贴合，而在测试件110的另一端设置直径比棒体的直径大的圆柱形的被按压件111，。

另外，测试件110的上述被按压件111能通过高低温电子万能试验机加载。

上述两个筒状半体120-a、120-b以及底板130之间的拼装区域121-a、121-b、130a、130b采用憎水性的低温润滑脂进行拼接和密封。

上述底板130上的圆孔131底部在结冰完成前粘接密封件(例如透明胶带)以进行密封。

上述两个支撑件140-a、140-b用于对底板130进行支承。

以下，结合图3和图4，对本发明的材料切向冻粘强度试验的测试方法进行说明。

在准备进行测试时，在底板130上的圆孔131底部粘贴密封件(例如透明胶带)，并且采用低温润滑脂将筒状半体120-a、120-b以及底板130如图3所示拼接起来。

接着，将测试件110的、与被按压件111相反一侧的端部(一端部)插入到圆孔131中，使用注射器向通过拼装形成为结冰腔S中注入预定水量的水，并将材料切向冻粘强度试验的测试装置放置于高低温电子万能试验机(未图示)的环境箱中，设置结冰温度和结冰时间以开始进行结冰。

接着，在完成结冰后，将圆孔131底部粘贴的密封件(透明胶带)揭去，并如图4所示在底板130上的圆孔131底部两侧放置支撑块140-a、140-b，并放在试验机支撑墙210上。

再接着，对图4所示的试验机压头200的位置进行调节，使之与测试件110的位于与上述一端部相反一端的被按压件1110的贴合，进行压缩试验。

最后，读取压缩试验结果，所得的压力峰值与冻粘面积的比值便是材料切向冻粘强度。

熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的总体发明概念的精神或范围的前提下做出修改。

例如，在本发明的上述说明中，作为测试件的压剪棒是铝制的，但本发明不局限于此，其它材料制成的压剪棒也可通过本发明装置和方法实施切向冻粘强度的测试。

另外，在本发明的上述说明中，例如由两个筒状半体120-a、120-b和底板130通过拼装形成为结冰腔S，但不局限于两个筒状半体，安装方式也不局限于拼装，可采用将多个结冰腔组装件与底板组装形成。

另外，在本发明的上述说明中，例如具有两个支撑件140-a、140-b，但支撑件的数量不局限于此，也可以是三个以上。

Claims (6)

1.一种材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)，其特征在于，

所述测试装置(100)包括底板(130)和多个结冰腔组装件，所述底板(130)和多个所述结冰腔组装件通过组装形成为在其中进行材料切向冻粘强度的测定的结冰腔(S)。

2.如权利要求1所述的材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)，其特征在于，

在所述底板(130)上开设有圆孔(131)。

3.如权利要求2所述的材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)，其特征在于，

所述底板(130)上的所述圆孔(131)底部在结冰完成前粘接有密封件以进行密封。

4.如权利要求1所述的材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)，其特征在于，

多个所述结冰腔组装件是两个筒状半体(120-a、120-b)，

所述底板(130)和所述两个筒状半体(120-a、120-b)通过拼装形成为所述结冰腔(S)，

在所述两个筒状半体(120-a、120-b)以及所述底板(130)之间的拼装区域(121-a、121-b、130a、130b)采用憎水性的低温润滑脂进行拼接和密封。

5.如权利要求1所述的材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)，其特征在于，

所述测试装置(100)还包括多个支撑件(140-a、140-b)，多个所述支撑件(140-a、140-b)在结冰完成后对所述底板(130)进行支撑。

6.一种材料切向冻粘强度试验的测试方法，采用如权利要求1至5中任一项所述的材料切向冻粘强度试验的测试装置(100)对材料表面的切向冻粘强度进行测定，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：

在准备进行测试时，在底板(130)上的圆孔(131)底部粘贴密封件，并且采用低温润滑脂将所述底板(130)和多个结冰腔组装件组装形成结冰腔(S)；

将待测试的测试件(110)的一端部插入到所述圆孔(131)中，使用注射器向所述结冰腔(S)中注入预定水量的水，并将组装完成的材料切向冻粘强度试验的所述测试装置(100)放置于高低温电子万能试验机的环境箱中，设置结冰温度和结冰时间以开始进行结冰；

在完成结冰后，将所述圆孔(131)底部粘贴的所述密封件揭去，并在所述底板(130)上的所述圆孔(131)底部两侧放置支撑块(140-a、140-b)；

对所述高低温电子万能试验机的试验机压头的位置进行调节，使所述试验机压头与所述测试件(110)的位于和所述一端部相反一端的被按压件(111)的贴合，进行压缩试验；

读取压缩试验结果，所得的压力峰值与冻粘面积的比值便是材料切向冻粘强度。