CN207703623U - 陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陶瓷‑金属封接抗拉强度测试用夹具，包括固定在压力机工作承台上用于承载待测陶瓷试样件的下夹具以及沿竖向固定在压力机压头上用于从上方贯穿待测陶瓷试样件并顶抵在待测陶瓷试样件底部的电极帽上以对电极帽施加静压力测试待测陶瓷试样件底部金属封接抗拉强度的上夹具，下夹具底部设有用于竖向承载下夹具并沿水平向调节下夹具水平位置以控制下夹具与上夹具对中的固定座，固定座通过底部的固定台装配固定在压力机工作承台上。整个测试过程简单，操作简单；易损件少，成本低；能够多次快速的实现多个待测陶瓷试样件的测试，测试效率高且测试精度高。

Description

陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具

技术领域

本实用新型涉及陶瓷产品加工技术领域，特别地，涉及一种陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具。

背景技术

随着电子陶瓷器件、真空电子器件的发展，有时需要将陶瓷与金属牢靠地封接在一起。由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊料不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的粘结，因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法，即金属化的方法，先在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属的焊接。

评价陶瓷金属化质量的两个关键技术指标是测量陶瓷封接件的抗拉强度和气密性，由于大多数陶瓷厂家都不具备整管封接的条件，也就无法检测陶瓷金属封接的气密性。在实际生产过程中，往往采用测量陶瓷金属封接件的抗拉强度的方法来检测陶瓷金属化的质量。

现有技术是将两件陶瓷产品的金属面相对封接后的标准封接试样放于抗拉试样夹具中，如图7和图8所示，在夹具与试样圆角接触的地方垫上弹性材料——橡皮圈，使接触面受力均匀分布。调整好拉力试验机，将夹具固定于拉力机钩头上，夹具和试样保持良好的对中，使试样的中心线和力的作用线相重合，这样试样在断裂时就只承受单向应力，以确保测试数据的准确性。

现有测试夹具存在以下缺点：

1、现有的如图8所示的夹具，试样活动放置于夹具内，当拉力偏斜时，钳口与试样存在相对滑移的现象，从而导致测试数据不准。

2、夹具与试样圆角接触的地方垫上弹性材料，橡皮圈受环境温度、湿度的影响，存在易老化的现象，属易损件，需经常更换；测试成本高。

3、拉力是通过夹具间接作用到试样上的，因橡皮圈的易老化变形，造成夹具与试样接触面的受力不能均匀分布，导致测试数据的不准确。

实用新型内容

本实用新型提供了一种陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，以解决现有测试夹具的陶瓷-金属封接抗拉强度测试容易导致测试数据不准确；测试成本高的技术问题。

本实用新型提供一种陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，包括固定在压力机工作承台上用于承载待测陶瓷试样件的下夹具以及沿竖向固定在压力机压头上用于从上方贯穿待测陶瓷试样件并顶抵在待测陶瓷试样件底部的电极帽上以对电极帽施加静压力测试待测陶瓷试样件底部金属封接抗拉强度的上夹具，下夹具底部设有用于竖向承载下夹具并沿水平向调节下夹具水平位置以控制下夹具与上夹具对中的固定座，固定座通过底部的固定台装配固定在压力机工作承台上。

进一步地，上夹具采用最大径向尺寸小于待测陶瓷试样件的中心通孔的直杆结构，直杆结构的上端设有用于连接装配在压力机压头上的连接部，直杆结构下端设有用于与待测陶瓷试样件底部的电极帽顶抵接触以对电极帽施加静压力测试待测陶瓷试样件底部金属封接抗拉强度的锥形触头；锥形触头与电极帽之间为面接触。

进一步地，下夹具采用圆柱体结构，圆柱体结构的中轴线上开设有上下贯通用于容纳待测陶瓷试样件的小径部分的贯通孔，贯通孔的上开口部位设置为用于容纳待测陶瓷试样件的大径部分的扩口沉台。

进一步地，固定座上表面为用于承载下夹具的承台面，承台面上方设有多个用于沿下夹具的径向伸缩调节以调节下夹具水平位置与上夹具对中的水平调节单元，多个水平调节单元沿下夹具的周向等间距排布。

进一步地，水平调节单元包括沿固定座外壁面向上延伸用于构成调节支撑的外环基座以及螺纹连接于外环基座上的伸缩调节螺栓；或者水平调节单元采用固定在承台面上的伸缩气缸；或者水平调节单元采用固定在承台面上的伸缩顶杆。

进一步地，承台面中部开设有用于承接从待测陶瓷试样件底部掉落的电极帽并方便电极帽及时取出的承接槽，承接槽的槽宽小于下夹具底部的最小外径尺寸。

进一步地，承台面上与下夹具接触的部位开设有用于下夹具在承台面上取放时透气以减小下夹具取放阻碍的透气孔。

进一步地，固定座与固定台之间设有彼此连接固定的连接件，连接件处于固定座和固定台的中轴线上或者处于固定座和固定台的四周部位并均匀分布；或者固定座、固定台和压力机工作承台三者之间设有彼此连接固定的连接件，连接件处于固定座、固定台和压力机工作承台的中轴线上或者处于固定座、固定台和压力机工作承台的四周部位并均匀分布。

进一步地，固定台上开设有多个用于固定台在压力机工作承台上的布设位置定位的定位孔，定位孔开设于固定台上处于固定座外围的部分。

进一步地，固定台上表面还设有用于承载固定座并防止固定座装配在固定台上时滑动的防滑条纹。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，通过下夹具以承插套设的方式承载待测陶瓷试样件，以确保待测陶瓷试样件的径向稳定性。采用固定座进行及时微调，以使下夹具与上夹具对中。采用上夹具贯穿待测陶瓷试样件的中心孔并直接作用于待测陶瓷试样件底部的电极帽上，并对电极帽持续施加静压力，由于施加的静压力直接作用于待测陶瓷试样件底部，因此待测陶瓷试样件不易产生位移，从而确保测试数据的准确性；并且上夹具施加的静压力是直接作用于待测陶瓷试样件的电极帽上，受到外界影响因素小，从而能够确保测试数据的精度。测试过程包括套设装配待测陶瓷试样件，控制下夹具与上夹具对中，上夹具贴合电极帽并持续施加静压力获取测试数据。整个测试过程简单，操作简单；易损件少，成本低；能够多次快速的实现多个待测陶瓷试样件的测试，测试效率高且测试精度高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的上夹具的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例的下夹具的结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例的固定座的结构示意图；

图5是本实用新型优选实施例的固定台的结构示意图；

图6是本实用新型优选实施例的待测陶瓷试样件的结构示意图；

图7是现有陶瓷试样件的结构示意图；

图8是现有陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具的结构示意图。

图例说明：

1、下夹具；101、圆柱体结构；102、贯通孔；103、扩口沉台；2、上夹具；201、直杆结构；202、连接部；203、锥形触头；3、固定座；301、承台面；3011、承接槽；3012、透气孔；302、水平调节单元；3021、外环基座；3022、伸缩调节螺栓；4、固定台；401、定位孔；402、防滑条纹；5、压力机工作承台；6、压力机压头；7、待测陶瓷试样件；701、电极帽；702、小径部分；703、大径部分；8、连接件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型优选实施例的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具的结构示意图；图2是本实用新型优选实施例的上夹具的结构示意图；图3是本实用新型优选实施例的下夹具的结构示意图；图4是本实用新型优选实施例的固定座的结构示意图；图5是本实用新型优选实施例的固定台的结构示意图；图6是本实用新型优选实施例的待测陶瓷试样件的结构示意图。

如图1和图6所示，本实施例的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，包括固定在压力机工作承台5上用于承载待测陶瓷试样件7的下夹具1以及沿竖向固定在压力机压头6上用于从上方贯穿待测陶瓷试样件7并顶抵在待测陶瓷试样件7底部的电极帽701上以对电极帽701施加静压力测试待测陶瓷试样件7底部金属封接抗拉强度的上夹具2。下夹具1底部设有用于竖向承载下夹具1并沿水平向调节下夹具1水平位置以控制下夹具1与上夹具2对中的固定座3。固定座3通过底部的固定台4装配固定在压力机工作承台5上。本实用新型陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，通过下夹具1以承插套设的方式承载待测陶瓷试样件，以确保待测陶瓷试样件的径向稳定性。采用固定座3进行及时微调，以使下夹具1与上夹具2对中。采用上夹具2贯穿待测陶瓷试样件的中心孔并直接作用于待测陶瓷试样件底部的电极帽701上，并对电极帽701持续施加静压力，由于施加的静压力直接作用于待测陶瓷试样件底部，因此待测陶瓷试样件不易产生位移，从而确保测试数据的准确性；并且上夹具2施加的静压力是直接作用于待测陶瓷试样件的电极帽701上，受到外界影响因素小，从而能够确保测试数据的精度。测试过程包括套设装配待测陶瓷试样件，控制下夹具1与上夹具2对中，上夹具2贴合电极帽701并持续施加静压力获取测试数据。整个测试过程简单，操作简单；易损件少，成本低；能够多次快速的实现多个待测陶瓷试样件的测试，测试效率高且测试精度高。

如图1、图2和图6所示，本实施例中，上夹具2采用最大径向尺寸小于待测陶瓷试样件7的中心通孔的直杆结构201。直杆结构201的上端设有用于连接装配在压力机压头6上的连接部202。直杆结构201下端设有用于与待测陶瓷试样件7底部的电极帽701顶抵接触以对电极帽701施加静压力测试待测陶瓷试样件7底部金属封接抗拉强度的锥形触头203。锥形触头203与电极帽701之间为面接触。

如图1、图3和图6所示，本实施例中，下夹具1采用圆柱体结构101，圆柱体结构101的中轴线上开设有上下贯通用于容纳待测陶瓷试样件7的小径部分702的贯通孔102。贯通孔102的上开口部位设置为用于容纳待测陶瓷试样件7的大径部分703的扩口沉台103。

如图1和图4所示，本实施例中，固定座3上表面为用于承载下夹具1的承台面301。承台面301上方设有多个用于沿下夹具1的径向伸缩调节以调节下夹具1水平位置与上夹具2对中的水平调节单元302。多个水平调节单元302沿下夹具1的周向等间距排布。

如图1和图4所示，本实施例中，水平调节单元302包括沿固定座3外壁面向上延伸用于构成调节支撑的外环基座3021以及螺纹连接于外环基座3021上的伸缩调节螺栓3022。可选地，水平调节单元302采用固定在承台面301上的伸缩气缸。可选地，水平调节单元302采用固定在承台面301上的伸缩顶杆。

如图1、图4和图6所示，本实施例中，承台面301中部开设有用于承接从待测陶瓷试样件7底部掉落的电极帽701并方便电极帽701及时取出的承接槽3011。承接槽3011的槽宽小于下夹具1底部的最小外径尺寸。

如图1和图4所示，本实施例中，承台面301上与下夹具1接触的部位开设有用于下夹具1在承台面301上取放时透气以减小下夹具1取放阻碍的透气孔3012。

如图1、图4和图5所示，本实施例中，固定座3与固定台4之间设有彼此连接固定的连接件8，连接件8处于固定座3和固定台4的中轴线上或者处于固定座3和固定台4的四周部位并均匀分布。可选地，固定座3、固定台4和压力机工作承台5三者之间设有彼此连接固定的连接件8，连接件8处于固定座3、固定台4和压力机工作承台5的中轴线上或者处于固定座3、固定台4和压力机工作承台5的四周部位并均匀分布。

如图1和图5所示，本实施例中，固定台4上开设有多个用于固定台4在压力机工作承台5上的布设位置定位的定位孔401。定位孔401开设于固定台4上处于固定座3外围的部分。

如图1和图5所示，本实施例中，固定台4上表面还设有用于承载固定座3并防止固定座3装配在固定台4上时滑动的防滑条纹402。

实施时，提供一种陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，优化测拉脱力的方式，将原有剥离的测力方式改为往下顶开分离的方式，解决钳口与试样之间出现相对滑移的问题。改变夹具的结构，优化夹具与试样之间的接触吻合方式，经优化后的夹具与试样接触面在无需垫橡皮圈的情况下，能确保接触面受力的均匀分布。优化了试样的结构，且在试样上增加了电极帽。焊接电极帽是真空电子管客户的工艺过程，能够将产品的需求前移，进行试验测封接拉力，确保了金属化陶瓷产品交付客户后质量的稳定性。采用夹具与试样的尺寸大小相互吻合的设计思路，从而夹具与试样之间无需垫橡皮圈，解决了需经常更换易损件橡皮圈的问题。

陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具结构如下：

如图5所示，固定台4开有螺纹孔(连接件8)，下夹具1的固定座3也开有螺纹孔(连接件8)，下夹具1的固定座3通过螺栓与固定台4相连。

如图4所示，固定座3是一个特殊的结构，固定座3下端开有螺纹孔(连接件8)，与固定台4相连。固定座3上端中部开有横槽(承接槽3011)，方便拾取做测试时被顶开的电极帽701。固定座3上端圆形端面均匀开有四个螺纹孔，方便用螺栓(伸缩调节螺栓3022)固定下夹具1，且便于操作调整与上夹具2的对中。

如图3所示，下夹具1采用圆柱形结构，中间开有带沉台(扩口沉台103)的贯通孔102，沉台(扩口沉台103)用于放置试样的大外径部分(大径部分703)，贯通孔102用于放置试样的小外径部分(小径部分702)。

如图6所示，试样(待测陶瓷试样件7)的陶瓷件由大外径、小外径两部分组成，大外径与下夹具1的沉台尺寸吻合，小外径与下夹具1的通孔尺寸吻合。陶瓷件的小外径下部端面进行金属化，便于陶瓷与金属的焊接。电极帽701焊接于陶瓷金属化层。

如图2所示，上夹具2上部采用螺纹结构(连接部202)，便于与荷重传感器相连。上夹具2的下部采用楔形结构，上粗下锐，这种结构便于把向下的力量转化成对物件水平的力量。上夹具2在封接力测试台的驱动下往下运动，并调整与试样对中，上夹具2在向下匀速运动过程中顶开焊接的电极帽701，荷重传感器测得顶开电极帽701的力的大小，用测得的顶开压力除以受力面积，即可得到金属化层抗拉强度数值。

陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，包括固定台4、固定座3、下夹具1、待测陶瓷试样件7、上夹具2。固定台4通过螺栓与下夹具1的固定座3可靠连接，固定座3与下夹具1之间通过四周的四个定位螺栓固定，且方便调整下夹具1的对中位置。在整个测封接拉力的过程中，固定台4、下夹具1的固定座3、下夹具1保持位置不动。上夹具2通过螺纹与荷重传感器硬连接，上夹具2在测试台电驱动的作用下匀速下降，直至顶开试样金属化焊接的电极帽701，顶开的过程中荷重传感器跟随记录顶开的拉脱力数值。下夹具1的固定座3开横槽，便于拾取顶开拉脱的电极帽701。

固定台4通过螺栓与下夹具1的固定座3可靠连接，固定座3与下夹具1之间通过四周的四个定位螺栓固定，且方便调整下夹具1的对中位置。在整个测封接拉力的过程中，固定台4、固定座3、下夹具1保持位置不动。上夹具2通过螺纹与荷重传感器硬连接，上夹具2在测试台电驱动的作用下匀速下降，直至顶开试样金属化焊接的电极帽701，顶开的过程中荷重传感器跟随记录顶开的拉脱力数值。下夹具1固定座3开横槽，便于拾取顶开拉脱的电极帽701。

下夹具1与固定座3的连接采用四周4个定位螺栓进行定位固定，便于调整下夹具1与上夹具2的对中位置，使试样的中心线和力的作用线相重合，确保测试数据的准确性，且易于调整对中位置。采用下夹具1固定，上夹具2在电驱动的作用下匀速下移直至顶开拉脱电极帽701的测试方式，解决了以往技术方案中夹具钳口与试样出现相对滑移现象的问题。下夹具1采用带沉台的通孔的结构形式，沉台的尺寸与试样的大外径吻合，通孔的尺寸与试样的小外径吻合，从而使夹具与试样之间的接触在无需添加橡皮圈的情况下，能确保夹具与试样接触面受力的均匀分布。

陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具的有益效果：

优化测拉脱力的方式，将原有剥离的测力方式改为往下顶开分离的方式，解决钳口与试样之间出现相对滑移的问题。

改变夹具的结构，优化夹具与试样之间的接触吻合方式，经优化后的夹具与试样接触面在无需垫橡皮圈的情况下，能确保接触面受力的均匀分布。

优化了试样的结构，且在试样上增加了电极帽701，焊接电极帽701是真空电子管客户的工艺过程，我们把客户的需求前移，进行试验测封接拉力，确保了金属化陶瓷产品交付客户后质量的稳定性。

采用夹具与试样的尺寸大小相互吻合的设计思路，从而夹具与试样之间无需垫橡皮圈，解决了需经常更换易损件橡皮圈的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

包括固定在压力机工作承台(5)上用于承载待测陶瓷试样件(7)的下夹具(1)以及沿竖向固定在压力机压头(6)上用于从上方贯穿所述待测陶瓷试样件(7)并顶抵在所述待测陶瓷试样件(7)底部的电极帽(701)上以对所述电极帽(701)施加静压力测试待测陶瓷试样件(7)底部金属封接抗拉强度的上夹具(2)，

所述下夹具(1)底部设有用于竖向承载所述下夹具(1)并沿水平向调节所述下夹具(1)水平位置以控制所述下夹具(1)与所述上夹具(2)对中的固定座(3)，

所述固定座(3)通过底部的固定台(4)装配固定在所述压力机工作承台(5)上。

2.根据权利要求1所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述上夹具(2)采用最大径向尺寸小于所述待测陶瓷试样件(7)的中心通孔的直杆结构(201)，

所述直杆结构(201)的上端设有用于连接装配在压力机压头(6)上的连接部(202)，所述直杆结构(201)下端设有用于与所述待测陶瓷试样件(7)底部的所述电极帽(701)顶抵接触以对所述电极帽(701)施加静压力测试所述待测陶瓷试样件(7)底部金属封接抗拉强度的锥形触头(203)；

所述锥形触头(203)与所述电极帽(701)之间为面接触。

3.根据权利要求1所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述下夹具(1)采用圆柱体结构(101)，

所述圆柱体结构(101)的中轴线上开设有上下贯通用于容纳所述待测陶瓷试样件(7)的小径部分(702)的贯通孔(102)，

所述贯通孔(102)的上开口部位设置为用于容纳所述待测陶瓷试样件(7)的大径部分(703)的扩口沉台(103)。

4.根据权利要求3所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述固定座(3)上表面为用于承载所述下夹具(1)的承台面(301)，

所述承台面(301)上方设有多个用于沿所述下夹具(1)的径向伸缩调节以调节所述下夹具(1)水平位置与所述上夹具(2)对中的水平调节单元(302)，

多个所述水平调节单元(302)沿所述下夹具(1)的周向等间距排布。

5.根据权利要求4所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述水平调节单元(302)包括沿所述固定座(3)外壁面向上延伸用于构成调节支撑的外环基座(3021)以及螺纹连接于所述外环基座(3021)上的伸缩调节螺栓(3022)；或者

所述水平调节单元(302)采用固定在承台面(301)上的伸缩气缸；或者

所述水平调节单元(302)采用固定在承台面(301)上的伸缩顶杆。

6.根据权利要求4所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述承台面(301)中部开设有用于承接从所述待测陶瓷试样件(7)底部掉落的所述电极帽(701)并方便所述电极帽(701)及时取出的承接槽(3011)，

所述承接槽(3011)的槽宽小于所述下夹具(1)底部的最小外径尺寸。

7.根据权利要求4所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述承台面(301)上与所述下夹具(1)接触的部位开设有用于所述下夹具(1)在所述承台面(301)上取放时透气以减小所述下夹具(1)取放阻碍的透气孔(3012)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述固定座(3)与所述固定台(4)之间设有彼此连接固定的连接件(8)，所述连接件(8)处于所述固定座(3)和所述固定台(4)的中轴线上或者处于所述固定座(3)和所述固定台(4)的四周部位并均匀分布；或者

所述固定座(3)、所述固定台(4)和所述压力机工作承台(5)三者之间设有彼此连接固定的连接件(8)，所述连接件(8)处于所述固定座(3)、所述固定台(4)和所述压力机工作承台(5)的中轴线上或者处于所述固定座(3)、所述固定台(4)和所述压力机工作承台(5)的四周部位并均匀分布。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述固定台(4)上开设有多个用于所述固定台(4)在所述压力机工作承台(5)上的布设位置定位的定位孔(401)，

所述定位孔(401)开设于所述固定台(4)上处于所述固定座(3)外围的部分。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的陶瓷-金属封接抗拉强度测试用夹具，其特征在于，

所述固定台(4)上表面还设有用于承载所述固定座(3)并防止所述固定座(3)装配在所述固定台(4)上时滑动的防滑条纹(402)。