CN110595873B - 一种拉伸试样标距及断后标距测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料力学性能测试领域，并具体公开了一种拉伸试样标距及断后标距测量设备，其包括断前试样标距标定装置和断后试样标距测定装置，断前试样标距标定装置为一凹形结构夹具，用于标定断前试样标距；断后试样标距测定装置用于测量断后试样的标距，其包括X方向距离调节套件、Y方向距离调节套件、两个Z方向距离调节套件、图像传感器和底座，X方向距离调节套件、Y方向距离调节套件固定在底座上，两个Z方向距离调节套件分别固定在X方向距离调节套件和Y方向距离调节套件上，通过调整三个方向的距离调节套件使断后试样断面准确吻合，并由图像传感器获取断后试样的图片，从而完成断后试样标距测量；设备结构简单、操作简便、测量误差小。

Description

一种拉伸试样标距及断后标距测量设备

技术领域

本发明属于材料力学性能测试领域，更具体地，涉及一种拉伸试样标距及断后标距测量设备。

背景技术

拉伸试验是目前普遍的材料力学性能评价试验之一，通过拉伸试验测得的试样伸长率、断面收缩率对材料力学性能的评价具有重要的参考价值。现有的检测过程是：测试人员利用游标卡尺等测量工具，手工完成断前标距划定，然后拉断试样通过一名试验操作人员拼合试样，另一操作员手持游标卡尺进行测量。但是试样断面往往不是很平整，人手操作也会出现抖动，这些因素都会造成测量结果不可避免的偶然误差；同时为了提高试验结果的准确性，往往需要富有经验的实验员来进行标距和测量，由此造成人力成本上升。因此，需要一种可以实现简单机械化的拉伸试样标距标定和断后标距测量的装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种拉伸试样标距及断后标距测量设备，其包括断前试样标距标定装置和断后试样标距测定装置，断前试样标距标定装置为一凹形结构夹具，断后试样标距测定装置通过三个方向的距离调节套件使断后试样断面准确吻合，从而完成试样标距及断后标距测量，装置结构简单、操作简便、测量误差小。

为实现上述目的，本发明提出了一种拉伸试样标距及断后标距测量设备，包括断前试样标距标定装置和断后试样标距测定装置，其中：

所述断前试样标距标定装置用于标定断前试样的标距，其包括基座和两个悬臂，两个所述悬臂位于所述基座上，与所述基座共同组成一凹形结构，且两个悬臂与基座间形成一个卡槽；

所述断后试样标距测定装置用于测量断后试样的标距，其包括X方向距离调节套件、Y方向距离调节套件、两个Z方向距离调节套件、图像传感器和底座，其中，所述X方向距离调节套件包括X向固定架和安装在该X向固定架上的X向丝杆，该X向丝杆上有与其配套的X向螺母；所述Y方向距离调节套件包括Y向固定架和安装在该Y向固定架上的Y向丝杆，该Y向丝杆上有与其配套的Y向螺母；所述X向固定架和Y向固定架均安装在所述底座上，且所述X向丝杆和Y向丝杆相互垂直；所述Z方向距离调节套件包括Z向固定架、安装在该Z向固定架内的Z向丝杆和夹紧块，Z向丝杆上有与其配套的Z向螺母，所述夹紧块用于夹紧固定断后试样，其分为两部分，其中一部分固定在所述Z向固定架上，另一部分固定在所述Z向螺母上；两个Z向固定架分别固定在所述X向螺母和Y向螺母上，且两根所述Z向丝杆与X向丝杆和Y向丝杆均垂直；所述图像传感器位于所述Z方向距离调节套件上方，用于获取断后试样的图片。

作为进一步优选的，根据断前试样长度确定所述卡槽长度，根据断前试样厚度确定所述卡槽宽度，根据标准标定距离确定两个悬臂间的距离。

作为进一步优选的，所述断前试样标距标定装置壁厚为3-5mm。

作为进一步优选的，所述断前试样标距标定装置通过3D打印一体成形。

作为进一步优选的，所述断前试样标距标定装置优选由树脂或ABS材料制成。

作为进一步优选的，所述夹紧块两部分中间加工有大小相同、位置对应的V形槽。

作为进一步优选的，所述夹紧块附近固定有刻度尺，该刻度尺方向与所述X向丝杆方向一致。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过低成本的拉伸试样标距及断后距离测量装置实现了标距标定与测量过程，有效降低了传统手工操作带来的偶然误差，同时结构简单、操作简便，大大减轻了试验人员的工作量，提高了工作效率，能够适应大批量拉伸试验结果的高效获得需求。

2.本发明断前试样标距标定装置的尺寸可根据试样形状、长度和标距长度的不同改变，进而满足多样化的标距标定需求。

3.本发明断前试样标距标定装置根据三维模型通过3D打印快速制造，并采用的树脂、ABS等材料，制造快速、成本低廉。

4.本发明断后试样标距测定装置中的夹紧块两部分中间加工有大小相同、位置对应的V形槽，该V形槽一方面可对试样在Y方向进行粗定位，同时可在Z方向上卡紧片状或棒状试样，适用于多种形状试样的夹紧测定。

5.本发明断后试样标距测定装置，在X方向与试样同一平面位置附近固定一刻度尺，以实现对图像采集区域标距参考值的标定，进一步地提高图像识别测量标距的精度。

附图说明

图1是本发明实施例断前试样标距标定装置斜二测视图；

图2是本发明实施例断前试样标距标定装置正视图；

图3是本发明实施例断后试样标距测定装置示意图；

图4是图3的左后方视图；

图5是本发明实施例断后试样标距测定装置的夹紧块结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-Y方向距离调节套件，2-Z方向距离调节套件，3-图像传感器，4-断后试样，5-夹紧块，6-X方向距离调节套件，7-底座，8-计算机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供的一种拉伸试样标距及断后标距测量设备，包括断前试样标距标定装置和断后试样标距测定装置，其中：

所述断前试样标距标定装置用于标定拉伸试验前试样的标距，如图1所示，其包括基座和两个悬臂，两个所述悬臂位于所述基座上，与所述基座共同组成一凹形结构，且两个悬臂与基座间形成一个卡槽；

具体的，断前试样标距标定装置壁厚为3-5mm，并根据断前试样长度确定所述卡槽长度l(公差范围±0.2mm)，根据断前试样厚度确定所述卡槽宽度d(公差范围±0.3mm)，根据标准标定距离确定两个悬臂间的距离d₀(公差范围±0.3mm)，如图2所示；优选的，断前试样标距标定装置由树脂或ABS材料通过3D打印一体成形。

所述断后试样标距测定装置用于测量拉伸试验后试样的标距，如图3和图4所示，其包括X方向距离调节套件6、Y方向距离调节套件1、两个Z方向距离调节套件2、图像传感器3、计算机8和底座7，其中，X方向距离调节套件6与Y方向距离调节套件6结构相同，X方向距离调节套件6包括X向固定架和安装在该X向固定架上的X向丝杆，该X向丝杆上有与其配套的X向螺母，Y方向距离调节套件1包括Y向固定架和安装在该Y向固定架上的Y向丝杆，该Y向丝杆上有与其配套的Y向螺母；所述X向固定架和Y向固定架均安装在所述底座7上，且X向丝杆和Y向丝杆相互垂直；每个所述Z方向距离调节套件2包括Z向固定架、安装在该Z向固定架内的Z向丝杆和夹紧块5，Z向丝杆上有与其配套的Z向螺母，所述夹紧块5用于夹紧固定断后试样4，其分为两部分，其中一部分固定在所述Z向固定架上，另一部分固定在所述Z向螺母上；两个Z向固定架分别固定在X向螺母和Y向螺母上，且两根Z向丝杆均与垂直于X向丝杆和Y向丝杆；所述图像传感器3位于所述Z方向距离调节套件2上方，用于获取断后试样4的图片并传输给计算机8，其包括图像采集装置(如摄像头)和相应的固定件，固定件可在绕X、Z方向调整其角度，保证能采集到中央位置清晰的试样图片。

进一步的，所述夹紧块5两部分中间加工有大小相同、位置对应的V形槽，用于粗定位和固定不同形状的试样；所述夹紧块5附近固定有刻度尺，该刻度尺方向与X向丝杆方向一致。

进一步的，在X方向距离调节套件6、Y方向距离调节套件1和Z方向距离调节套件2上均加装距离传感器、压力传感器、步进电机及其驱动系统形成闭环控制，实现远距离高速进给、近距离低速进给、压紧力反馈停止，进而实现夹紧、测量过程的自动化；并通过计算机8自动记录试样编号、试样原始信息和拉伸断裂后测量信息，同时实现数据自动处理，进行伸长率、断面收缩率等相关参数计算，实现拉伸试验数据记录、报表生成、数据处理过程的自动化。

采用上述设备进行拉伸试样标距及断后标距测量时，首先将断前试样卡入断前试样标距标定装置的卡槽中，利用标距笔紧靠两悬臂在断前试样上进行标距标定；该试样进行拉伸实验后被拉断，将断裂的两部分试样分别放置于两个夹紧块5中间位置(通过V形槽大致定位)，调整两个Z向螺母的位置使两部分断后试样在Z方向上夹紧，然后调整X向螺母和Y向螺母的位置，从而通过Z向固定架带动两个夹紧块5在X方向和Y方向上移动，使两部分断后试样的断裂面对齐；通过图像传感器3获取断后试样4的图片，并通过USB线缆传输到与其连接的计算机8上，从而得到试样断后标距值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种拉伸试样标距及断后标距测量设备，其特征在于，包括断前试样标距标定装置和断后试样标距测定装置，其中：

所述断前试样标距标定装置用于标定断前试样的标距，其包括基座和两个悬臂，两个所述悬臂位于所述基座上，与所述基座共同组成一凹形结构，且两个悬臂与基座间形成一个卡槽；

根据断前试样长度确定所述卡槽长度，根据断前试样厚度确定所述卡槽宽度，根据标准标定距离确定两个悬臂间的距离；

所述断后试样标距测定装置用于测量断后试样的标距，其包括X方向距离调节套件(6)、Y方向距离调节套件(1)、两个Z方向距离调节套件(2)、图像传感器(3)和底座(7)，其中，所述X方向距离调节套件(6)包括X向固定架和安装在该X向固定架上的X向丝杆，该X向丝杆上有与其配套的X向螺母；所述Y方向距离调节套件(1)包括Y向固定架和安装在该Y向固定架上的Y向丝杆，该Y向丝杆上有与其配套的Y向螺母；所述X向固定架和Y向固定架均安装在所述底座(7)上，且所述X向丝杆和Y向丝杆相互垂直；所述Z方向距离调节套件(2)包括Z向固定架、安装在该Z向固定架内的Z向丝杆和夹紧块(5)，Z向丝杆上有与其配套的Z向螺母，所述夹紧块(5)用于夹紧固定断后试样(4)，其分为两部分，其中一部分固定在所述Z向固定架上，另一部分固定在所述Z向螺母上；两个Z向固定架分别固定在所述X向螺母和Y向螺母上，且两根所述Z向丝杆与X向丝杆和Y向丝杆均垂直；所述图像传感器(3)位于所述Z方向距离调节套件(2)上方，用于获取断后试样(4)的图片；

在X方向距离调节套件（6）、Y方向距离调节套件（1）和Z方向距离调节套件（2）上均加装距离传感器、压力传感器、步进电机及其驱动系统形成闭环控制，实现远距离高速进给、近距离低速进给、压紧力反馈停止；

所述夹紧块(5)两部分中间加工有大小相同、位置对应的V形槽；所述夹紧块(5)附近固定有刻度尺，该刻度尺方向与所述X向丝杆方向一致。

2.如权利要求1所述的拉伸试样标距及断后标距测量设备，其特征在于，所述断前试样标距标定装置壁厚为3-5mm。

3.如权利要求1所述的拉伸试样标距及断后标距测量设备，其特征在于，所述断前试样标距标定装置通过3D打印一体成形。

4.如权利要求1所述的拉伸试样标距及断后标距测量设备，其特征在于，所述断前试样标距标定装置由树脂制成。

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