CN113049378B - 陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料测试设备技术领域，具体涉及一种陶瓷材料力学性能测试用压力‑清理装置及测试方法。装置包括：底座、支撑板、横梁；施压组件，其安装在横梁上，位于支撑板侧方，施压组件包括纵向伸缩杆和施压板；样品放置清理组件，其安装在底座上，位于施压组件下方，样品放置清理组件包括样品台、样品板、横向伸缩杆、承重台和阻隔层。本发明利用施压组件施加压力，利用样品放置清理组件放置样品和清理碎裂后的样品物料，利用控制器自动控制装置工作，无需人工清理测试后的碎片粉末，节约劳动力，提高工作效率；样品板上的样品物料经过湿润，在刮动过程各种不会造成粉尘飞扬，保护的环境空气，利于环保。

Description

陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置及测试方法

技术领域

本发明属于材料测试设备技术领域，具体涉及一种陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置及测试方法。

背景技术

陶瓷材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。最常见的测试项目为抗压强度。

现有技术的抗压强度测试装置有多种结构，比如中国专利CN205352845U公开了一种抗压强度测试装置，包括支架和设置在该支架上的压力模块，该支架上具有一用于放置待测物品的样品放置部，该抗压强度测试装置还包括一用于驱动压力模块相对该支架移动的驱动机构，所述压力模块包括压力传感器和用于实时显示压力数据的显示屏，该压力传感器具有一用于与待测物品接触的受力部，该驱动机构可驱动所述压力模块移动以使该受力部对待测抗压强度物品施加不同大小的压力。该抗压强度测试装置结构简单同时也方便操作，可适用于测试应用在电子烟雾化器中的陶瓷棒的抗压强度。再比如中国专利CN110726622A公开的一种金属片抗压强度测试装置，该金属片抗压强度测试装置包括：装载机构和按压机构，装载机构上设置有深度可调的金属片装载槽，按压机构的按压端与装载槽同轴设置，按压机构的按压端能够朝向靠近或远离装载槽的方向上移动。该金属片抗压强度测试装置可以限定金属片的活动范围，通过对装载金属片的装载槽的深度调节使得更多厚度的金属片可以被更为直观的测试。

上述装置均包含施加压力的机构和承载样品的机构，通过施加压力的机构来改变压力大小，以测试样本的抗压强度。但是它们均忽略了一个问题，陶瓷材料多有粉末原料高温烧结而成，材料经抗压强度测试后，会有断裂或者粉碎的情况，则承载样品的机构台面上的碎片粉末需要经过人工清理才能进行下一个材料的测试，清理过程中既会造成粉末飞扬，污染环境，对测试人员呼吸系统也会造成损伤，不利于环保，又浪费人工。因此，需要开发一种既能自动清理材料测试后碎片粉末，又不易造成粉末飞扬的压力-清理一体化装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置及测试方法。

本发明的目的是提供一种陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，包括：

底座，所述底座的内腔为空心；

支撑板，其安装在所述底座上；

横梁，其安装在所述支撑板上端；

施压组件，其安装在所述横梁上，位于所述支撑板侧方，所述施压组件包括纵向伸缩杆和施压板，所述纵向伸缩杆的一端安装在所述横梁上，另一端安装有所述施压板；

样品放置清理组件，其安装在所述底座上，位于所述施压组件下方，所述样品放置清理组件包括样品台、样品板、横向伸缩杆、承重台和阻隔层，所述样品台的中心部位为空心，所述样品板滑动连接在所述样品台上，并能将所述样品台的中心的空心部位封闭，所述样品板的侧边安装有所述横向伸缩杆的一端，所述横向伸缩杆的另一端安装在与其同侧的所述支撑板上，所述承重台的内部为空心，且所述承重台的上端与所述样品台下端连接，且二者的空心部位连通，所述承重台安装在所述底座上，所述底座的内腔设有进水口，所述底座的内腔连通有所述水管的一端，所述水管另一端连接在所述样品台上，所述水管上安装有提升泵，所述样品台靠近所述横向伸缩杆的一侧安装有所述阻隔层，所述阻隔层位于样品台的空心处上方，所述阻隔层的下边缘与所述样品板上表面接触；

压力传感器，其安装在所述样品板上；

控制器，所述控制器分别与所述纵向伸缩杆、所述横向伸缩杆、所述提升泵、所述压力传感器连接，所述控制器上还分别连接有显示屏、开关和电源。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述水管位于所述样品台处的一端设有喷头。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述样品台的靠近所述横向伸缩杆的侧面开设有滑动通槽，所述样品台的其余内侧面开设有搁置槽，所述样品板从所述滑动通槽内插入，并且可滑动至各边缘搁置在相应的搁置槽内，将所述样品台的中心的空心部位封闭。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述样品板上设有样品放置区和围绕所述样品放置区设置的平行线围挡，所述样品板将所述样品台的中心的空心部位封闭时，所述样品放置区位于所述施压板正下方，所述样品板的位于平行线围挡的一侧开口处设有所述滑动通槽，所述阻隔层与所述滑动通槽同侧设置，所述样品台内设有与所述平行线围挡匹配滑接的滑槽，所述样品板的与所述滑动通槽同侧的边缘安装有所述横向伸缩杆。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述承重台内部从上到下设有过滤孔直径依次减小的过滤网。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述承重台的下端开口与所述底座的内腔连通。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，还包括振动电机，其安装在所述样品台上，与所述阻隔层接触，所述振动电机与控制器电连接。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述阻隔层由内向外依次由支撑层、干燥层和刮层组成，当所述样品板向所述样品台外部移动时，所述刮层首先与物料接触。

优选的，上述陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，所述刮层和所述干燥层底部均可弯曲，所述支撑层为刚性层，三者的上部连接在一起，下部可分离。

本发明还提供了利用所述的陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置测试的方法，包括以下步骤：

步骤1，将陶瓷材料置于所述样品板上，位于所述施压板正下方，打开开关，则装置自动进行测试工作，当显示器显示陶瓷材料的最大承受压力值，测试人员记录该值；

步骤2，当显示器显示“待机”状态时，则测试人员更换新的材料样品，重复步骤1，完成新的材料测试；

步骤3，所有材料样品测试完毕后，关闭开关。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的底座、支撑板、横梁具有承重作用，施压组件用于施加压力，样品放置清理组件用于放置样品和清理碎裂后的样品物料。

2、本发明的阻隔层将样品板上的样品物料刮掉，并使样品物料落入承重台内被收集，尺寸不同的过滤网，分别用于截留不同尺寸的碎片，由于样品板上的样品物料经过了喷雾湿润，在刮动过程各种不会造成粉尘飞扬，保护的环境空气，保护了测试人员呼吸系统，利于环保。

3本发明的压力传感器用于测量施压板施加压力，控制器分别与纵向伸缩杆、横向伸缩杆、提升泵、压力传感器、显示器、开关、电源连接，利用控制器自动控制装置工作，无需人工清理测试后的碎片粉末，节约劳动力，提高了工作效率。

4、为了提高清理洁净度，本发明的阻隔层由内向外依次由支撑层、干燥层和刮层组成，为了防止阻隔层及刮层上粘附的固体颗粒无法掉落，本发明的样品台上还设置了振动电机。

附图说明

图1为本发明陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置的结构示意图；

图2为本发明的样品台与样品板的连接俯视图；

图3为本发明的模块连接图；

图4为本发明样品台与样品板的连接结构侧视图；

图5为本发明样品台与样品板的连接工作状态图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供了一种陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，参见图1-5，包括底座1，底座1的内腔为空心，底座1上安装有支撑板2，支撑板2上端安装有横梁3，横梁3上位于支撑板2侧方安装有施压组件，底座1上位于支撑板2侧方安装有样品放置清理组件，样品放置清理组件位于施压组件下方；为了提高稳定性，支撑板2的数量为两个，施压组件和样品放置清理组件位于两个支撑板2之间。

施压组件包括纵向伸缩杆4和施压板41，纵向伸缩杆4为电动伸缩杆，纵向伸缩杆4的一端安装在横梁3底部，另一端安装有施压板41；具体的，纵向伸缩杆4的固定端安装在横梁3底部，纵向伸缩杆4的活动端安装有施压板41，施压板41为刚性材料制备的板材。

样品放置清理组件包括样品台5、样品板51、横向伸缩杆52、承重台53和阻隔层54；样品台5的中心部位为空心，其中一个支撑板2上安装有横向伸缩杆52，样品台5的靠近横向伸缩杆52的侧面开设有滑动通槽，样品台5的其余内侧面开设有搁置槽，样品板51从滑动通槽内插入，并且可滑动至各边缘搁置在相应的搁置槽内，将样品台5的中心的空心部位封闭，样品板51用于放置待测试陶瓷材料，其上设有样品放置区和平行线围挡511，平行线围挡511在图2中的样品板51上、下端分布，样品板51将样品台5的中心的空心部位封闭时，样品板51用于搁置待测试陶瓷材料的样品放置区位于施压板41正下方，且样品板51的位于平行线围挡511的一侧开口处设有滑动通槽，样品台5内设有与平行线围挡511匹配滑接的滑槽；样品板51的边缘安装有横向伸缩杆52的一端，横向伸缩杆52的另一端安装在与其同侧的支撑板2上，具体的，样品板51的边缘安装有横向伸缩杆52的活动端，横向伸缩杆52的固定端安装在与其同侧的支撑板2上，横向伸缩杆52也为电动伸缩杆；承重台53的内部为空心，且上下端均开口，承重台53的上端开口边缘与样品台5下端边缘连接，且二者的空心部位连通，即样品台5的空心处位于承重台53的上端开口上方，使得从样品台5的空心处掉落的粉末、碎片等样品物料可进入承重台53内，承重台53的下端安装在底座1上，且承重台53的下端开口与底座1的内腔连通，底座1的内腔设有进水口，进水口用于向底座1的内腔注入清洗液，清洗液为水或者其他具有清洗功能但却不影响陶瓷材料压力测试的液体，经由承重台53掉落至底座1内的样品物料可被收集；优选的，为了防止底座1的清洗液被粉碎的陶瓷材料样品物料过度污染，承重台53内部从上到下设有过滤孔直径依次减小的过滤网55，分别用于截留不同尺寸的碎片，则最终落入底座1内的样品物料减少；在本发明中，其中一个支撑板2上安装有水管21，水管21上安装有提升泵22，提升泵22固定在底座1或者与其同侧的支撑板2上；水管21的一端开口与底座1的内腔连通，另一端沿支撑板2和横向伸缩杆52铺设，并最终镶嵌于样品台5的滑动通槽上方；或者水管21的一端开口与底座1的内腔连通，另一端连接在样品台5上；样品台5设有滑动通槽的一侧安装有阻隔层54，阻隔层54位于样品台5的空心处和承重台53内腔上方，阻隔层54的下边缘与样品板51上边缘接触，用于在样品板51滑动时刮掉其上的样品物料，水管21位于样品台5处的一端设有喷头211，喷头211的喷液方向朝向样品板51的上表面。

样品板51上安装有用于测量施压板41施加压力的压力传感器，具体的，样品板51内部设有搁置腔，搁置腔内安装有压力传感器；其中一个支撑板2或者底座1上安装有控制器，控制器分别与纵向伸缩杆4、横向伸缩杆52、提升泵22、压力传感器连接，控制器上还连接有显示屏、开关和电源，开关和显示屏均位于支撑板2的外壁，电源接线是能与室内插座匹配的插头，或者电源接线上连接有电池，电源也可替换为电源接线。初始状态下，样品板51将样品台5的空心处封口，施压板41位于样品板51上方且不与其接触，提升泵22处于停止工作状态，底座1内腔并未注清洗液；当需要测试陶瓷材料抗压强度时，将陶瓷材料置于样品板51的样品放置区，使陶瓷材料位于施压板41正下方，打开开关，则控制器控制纵向伸缩杆4向下移动，带动施压板41向陶瓷材料方向移动，逐渐接触，压力传感器用于测试陶瓷材料受到的压力，随着压力逐渐增大至达到陶瓷材料的最大承受压力，则陶瓷材料断裂或者粉碎，此时压力传感器的信号发生突变，控制器记录下压力传感器信号发生突变前瞬间的压力值，并控制显示器显示该压力值，之后控制器接着控制纵向伸缩杆4向上移动一段距离，再接着控制器控制提升泵22工作，使喷头211向样品板51上表面喷雾，使样品物料表面湿润，接着控制器控制横向伸缩杆52向其同侧的支撑板2方向移动一端距离，使样品板51逐渐向样品台5外部滑动，随着滑动的进行，样品台5的空心处逐渐和承重台53的上端开口暴露，且阻隔层54将样品板51上的样品物料刮掉，并使样品物料落入承重台53内被收集，由于样品板51上的样品物料经过了喷雾湿润，在刮动过程各种不会造成粉尘飞扬，保护的环境空气，保护了测试人员呼吸系统，利于环保，且本发明的装置为控制器自动控制，无需人工清理测试后的碎片粉末，节约劳动力，提高了工作效率。当横向伸缩杆52伸缩至最短距离，也就是清理工作完毕后，控制器再控制横向伸缩杆52伸长相同距离，使样品板51复位，最后控制器控制显示器显示“待机”状态，则测试人员可进行下一陶瓷材料的测试。待所有陶瓷材料样品测试完毕后，关闭开关。

需要说明的是，控制器中预先写入纵向伸缩杆4向上移动的时间和速度、向下移动的速度，并写入横向伸缩杆52移动的时间和速度，则控制器工作时二者移动的距离是恒定的。控制器中预先写入提升泵22的工作时长和流量，即喷头211的喷雾量基本恒定。

为了提高清理洁净度，本发明的阻隔层54由内向外依次由支撑层541、干燥层542和刮层543组成，三者的上半部经粘接而连接在一起，刮层543底部可弯曲，其为橡胶板或者塑料板，干燥层542底部可弯曲，其为海绵层，支撑层541为刚性层，比如为金属层，其不可形变，当样品板51向样品台5外部移动时，刮层543首先与样品物料接触，然后依次是干燥层542和支撑层541，在支撑层541的刚性阻挡下，干燥层542和刮层543底部无法弯曲，参见图4，刮层543刮掉样品板51上的样品物料后，干燥层542将样品板51上残留的液滴吸附，使样品板51干燥，图4中是干燥层542和刮层543的右侧先与样品板51接触，即二者的右侧先变为污浊，左侧是干净的；当样品板51向样品台5内部移动时，支撑层541不形变，但是在摩擦力的作用下，干燥层542和刮层543由于没有了支撑层541的阻挡，二者的底部发生弯曲，参见图5，此时成为干燥层542和刮层543的左侧先与样品板51接触，则可保证再次回入样品台5内的样品板51上表面是干净的。优选的，所述支撑层541可拆卸安装在样品台5上。

为了防止阻隔层54及刮层543上粘附的固体颗粒无法掉落，本发明的样品台5上还设置了振动电机6，并与阻隔层54接触，优选的是与支撑层541顶部接触，振动电机6与控制器电连接，当横向伸缩杆52伸缩至最短距离，也就是清理工作完毕后，控制器控制振动电机6工作特定的时间t，t的时长可以预先设定，则阻隔层54及刮层543上粘附的固体颗粒在震动作用下掉落，之后控制器在控制显示器显示“待机”状态。

需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。

需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，其特征在于，包括：

底座（1），所述底座（1）的内腔为空心；

支撑板（2），其安装在所述底座（1）上；

横梁（3），其安装在所述支撑板（2）上端；

施压组件，其安装在所述横梁（3）上，位于所述支撑板（2）侧方，所述施压组件包括纵向伸缩杆（4）和施压板（41），所述纵向伸缩杆（4）的一端安装在所述横梁（3）上，另一端安装有所述施压板（41）；

样品放置清理组件，其安装在所述底座（1）上，位于所述施压组件下方，所述样品放置清理组件包括样品台（5）、样品板（51）、横向伸缩杆（52）、承重台（53）和阻隔层（54），所述样品台（5）的中心部位为空心，所述样品板（51）滑动连接在所述样品台（5）上，并能将所述样品台（5）中心的空心部位封闭，所述样品板（51）的侧边安装有所述横向伸缩杆（52）的一端，所述横向伸缩杆（52）的另一端安装在与其同侧的所述支撑板（2）上，所述承重台（53）的内部为空心，且所述承重台（53）的上端与所述样品台（5）下端连接，且二者的空心部位连通，所述承重台（53）安装在所述底座（1）上，所述底座（1）的内腔设有进水口，所述底座（1）的内腔连通有水管（21）的一端，所述水管（21）另一端连接在所述样品台（5）上，所述水管（21）上安装有提升泵（22），所述样品台（5）靠近所述横向伸缩杆（52）的一侧安装有所述阻隔层（54），所述阻隔层（54）位于样品台（5）的空心处上方，所述阻隔层（54）的下边缘与所述样品板（51）上表面接触，所述承重台（53）内部从上到下设有过滤孔直径依次减小的过滤网（55）；所述承重台（53）的下端开口与所述底座（1）的内腔连通；所述阻隔层（54）由内向外依次由支撑层（541）、干燥层（542）和刮层（543）组成，当所述样品板（51）向所述样品台（5）外部移动时，所述刮层（543）首先与物料接触；所述刮层（543）和所述干燥层（542）底部均可弯曲，所述支撑层（541）为刚性层，三者的上部连接在一起，下部可分离；

压力传感器，其安装在所述样品板（51）上；

控制器，所述控制器分别与所述纵向伸缩杆（4）、所述横向伸缩杆（52）、所述提升泵（22）、所述压力传感器连接，所述控制器上还分别连接有显示屏、开关和电源；

振动电机（6），其安装在所述样品台（5）上，与所述阻隔层（54）接触，所述振动电机（6）与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，其特征在于，所述水管（21）位于所述样品台（5）处的一端设有喷头（211）。

3.根据权利要求2所述的陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，其特征在于，所述样品台（5）的靠近所述横向伸缩杆（52）的侧面开设有滑动通槽，所述样品台（5）的其余内侧面开设有搁置槽，所述样品板（51）从所述滑动通槽内插入，并且可滑动至各边缘搁置在相应的搁置槽内，将所述样品台（5）的中心的空心部位封闭。

4.根据权利要求3所述的陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置，其特征在于，所述样品板（51）上设有样品放置区和围绕所述样品放置区设置的平行线围挡（511），所述样品板（51）将所述样品台（5）的中心的空心部位封闭时，所述样品放置区位于所述施压板（41）正下方，所述样品板（51）的位于平行线围挡（511）的一侧开口处设有所述滑动通槽，所述阻隔层（54）与所述滑动通槽同侧设置，所述样品台（5）内设有与所述平行线围挡（511）匹配滑接的滑槽，所述样品板（51）的与所述滑动通槽同侧的边缘安装有所述横向伸缩杆（52）。

5.利用权利要求1所述的陶瓷材料力学性能测试用压力-清理装置测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将陶瓷材料置于所述样品板（51）上，位于所述施压板（41）正下方，打开开关，则装置自动进行测试工作，当显示器显示陶瓷材料的最大承受压力值，测试人员记录该值；

步骤2，当显示器显示“待机”状态时，则测试人员更换新的材料样品，重复步骤1，完成新的材料测试；

步骤3，所有材料样品测试完毕后，关闭开关。