CN208383605U - 一种用于木质素拉伸试验的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于木质素拉伸试验的装置，包括：将木质素粉末压成圆柱形试样的粉末制样模具、对粉末制样模具内木质素进行加热干燥制得木质素圆柱的加热烘干箱、装夹木质素圆柱两端的拉伸夹具、驱动拉伸夹具的拉伸试验机。本实用新型用于木材原料中木质素与半纤维素的拉伸性能测试，为制浆造纸行业提供材料性能测量的方法，属于木质素的拉伸性能测试领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及木材组成材料之一木质素的拉伸性能测试领域，具体涉及用于木质素拉伸试验的装置。
背景技术
木材纤维自古以来应用甚广，其最广泛的应用在于纸浆造纸，由于其可再生、无污染、含量丰富等优点，一致以来都备受关注。木材纤维从里到外由空腔、S3、S2、S1和P层组成，而各层均由纤维素与半纤维素、木质素组成。木质素在木材中的含量为15％至35％，含量丰富，但是其工程应用却相对缺乏。
针对木材的宏观性能研究很多，针对纤维素材料的机械性能的研究也十分丰富，但是针对木质素机械性能特别是拉伸性能的研究则相对缺乏。主要是在木材处理中，很难对木质素进行有效提取，大部分情况下提取得到的木质素含量较低，并且纯度不足。现有专利也鲜有公开针对木材中木质素拉伸性能进行测量的方法。所以需要研究者们提供测量木质素材料的机械性能的装置以及方法。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种可对木质素进行拉伸试验的用于木质素拉伸试验的装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于木质素拉伸试验的装置，包括：将木质素粉末压成圆柱形的粉末制样模具、对粉末制样模具内木质素进行加热干燥制得木质素圆柱的加热烘干箱、装夹木质素圆柱两端的拉伸夹具、驱动拉伸夹具的拉伸试验机。
粉末制样模具包括凸模和凹模；凸模包括相互连接的顶座和圆柱压头；凹模包括圆筒和底座，底座上设有圆形槽，圆筒放置在圆形槽内；顶座和底座上均设有一组用于螺栓固定的通孔，顶座和底座通过螺栓和螺母连接，旋紧螺母时，圆柱压头与圆筒配合。
圆筒和底座的圆形槽之间间隙配合。
顶座和底座上均设有三个通孔，三个通孔沿着圆周均布，圆形槽位于底座的正中位置，圆柱压头位于顶座的正中位置。
一种用于木质素拉伸试验的装置，还包括调整螺母的扭矩扳手；螺栓采用M8双头螺栓，螺母采用M8六角螺母。
拉伸夹具包括上下对称设置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具结构相同。
上夹具和下夹具均包括夹头和安装头；安装头为圆柱形，一端与夹头一体式固定，另一端设有圆形凹槽；木质素圆柱的端部粘在圆形凹槽内；夹头为T字形，水平板部位与安装头连接，竖直板部位与拉伸试验机装夹夹头连接。
一种用于木质素拉伸试验的装置的试验方法，包括如下步骤：(1)使用粉末制样模具和加热烘干箱进行木质素圆柱制样；(2)将木质素圆柱装夹在拉伸夹具之间；(3)通过拉伸试验机对木质素圆柱进行拉伸试验，并记录试验数据。
步骤(1)具体为：a)装配凹模，将圆筒与底座装配在一起；b)称量一定量的木质素粉末置于圆筒内；c)装配凸模与凹模，使用螺栓与螺母进行固定；d)使用扭矩扳手进行锁紧，并根据材料的压力要求控制锁紧力；e)将粉末制样模具与木质素粉末一同放进加热烘干箱，控制温度在粉末材料玻璃化温度的20℃以上；f)在玻璃化温度保持10分钟，将粉末制样模具从加热烘干箱中取出，室温下冷却至室温；g)取出凹模，拆卸底座，使用直径略小于圆筒内径的铁棒将试样轻轻戳出即可。
步骤(2)具体为：a)将拉伸夹具装夹于拉伸试验机装夹夹头上；b)将木质素圆柱两端涂覆环氧树脂，粘贴在上、下夹具的圆形凹槽处，静置一段时间直至环氧树脂风干。
总的说来，本实用新型具有如下优点：
1.粉末制样模具借助扭矩扳手进行螺母螺栓锁紧，可以通过扭矩计算螺母锁紧力，从而确定压制试样所需要的准确压力值。
2.粉末制样模具的凹模采用分体式结构，便于试样的提取脱出。
3.粉末制样模具可以与试样一同放进加热烘干箱中进行加热，因为粉末试样需要通过加热达到玻璃化温度才能制备固体试样。
4.圆筒和底座的圆形槽之间间隙配合，因为压制粉末对除压力方向外其余方向的位移精度要求不高，允许存在移动，为了便于装配与拆卸，两个零件之间采用间隙配合。
5.上夹具和下夹具结构相同，便于装夹时的对准。
6.用于木材原料中木质素与半纤维素的拉伸性能测试，为制浆造纸行业提供材料性能测量的方法。
附图说明
图1是粉末制样模具的立体图。
图2是凹模的立体图。
图3是拉伸夹具的立体图。
其中，1是凸模，2是圆筒，3是底座，4是螺栓，5是螺母，6是扭矩扳手，7是上夹具，8是下夹具，9是木质素圆柱，10是环氧树脂，11是粉末。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。
一种用于木质素拉伸试验的装置，包括：将木质素粉末压成圆柱形的粉末制样模具、对粉末制样模具内木质素进行加热干燥制得木质素圆柱的加热烘干箱、装夹木质素圆柱两端的拉伸夹具、驱动拉伸夹具的拉伸试验机、扭矩扳手。
粉末制样模具包括凸模和凹模。凸模包括相互连接的一体式的顶座和圆柱压头；凹模包括圆筒和底座，底座上设有圆形槽，圆筒放置在圆形槽内，圆筒的横截面是圆环形；顶座和底座均为圆板形，顶座和底座上均设有一组用于螺栓固定的通孔，顶座和底座通过螺栓和螺母连接，旋紧螺母时，圆柱压头与圆筒配合。圆筒和底座的圆形槽之间间隙配合。顶座和底座上均设有三个通孔，三个通孔沿着圆周均布，圆形槽位于底座的正中位置，圆柱压头位于顶座的正中位置。螺栓采用M8双头螺栓，螺母采用M8六角螺母。扭矩扳手用于锁紧螺栓以及确定螺母螺栓的锁紧力，从而保证试样粉末压力。
拉伸夹具包括上下对称设置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具结构相同，即几何参数相同，便于装夹时的对准。上夹具和下夹具均包括夹头和安装头；安装头为圆柱形，一端与夹头一体式固定，另一端设有圆形凹槽；木质素圆柱的端部粘在圆形凹槽内；夹头为T字形，夹头的水平板部位与安装头连接，夹头的竖直板部位与拉伸试验机装夹夹头连接。
一种用于木质素拉伸试验的装置的试验方法，包括如下步骤：
(1)使用粉末制样模具和加热烘干箱进行木质素圆柱制样；步骤(1)具体为：
a)装配凹模，将圆筒与底座装配在一起；
b)称量一定量的木质素粉末置于圆筒内；
c)装配凸模与凹模，使用螺栓与螺母进行固定；
d)使用扭矩扳手进行锁紧，并根据材料的压力要求控制锁紧力；
e)将粉末制样模具与木质素粉末一同放进加热烘干箱，控制温度在粉末材料玻璃化温度的20℃以上，本实施例中木质素玻璃化温度为190℃，所以加热温度为210℃；
f)在玻璃化温度保持10分钟，将粉末制样模具从加热烘干箱中取出，室温下冷却至室温；
g)取出凹模，拆卸底座，使用直径略小于圆筒内径的铁棒将试样轻轻戳出即可。
(2)将木质素圆柱装夹在拉伸夹具之间；步骤(2)具体为：
a)将拉伸夹具装夹于拉伸试验机装夹夹头上；
b)将木质素圆柱两端涂覆环氧树脂，粘贴在上、下夹具的圆形凹槽处，静置一段时间直至环氧树脂风干。
(3)通过拉伸试验机对木质素圆柱进行拉伸试验，并记录试验数据。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：包括
-将木质素粉末压成圆柱形的粉末制样模具、
-对粉末制样模具内木质素进行加热干燥制得木质素圆柱的加热烘干箱、
-装夹木质素圆柱两端的拉伸夹具、
-驱动拉伸夹具的拉伸试验机。
2.按照权利要求1所述的一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：粉末制样模具包括凸模和凹模；凸模包括相互连接的顶座和圆柱压头；凹模包括圆筒和底座，底座上设有圆形槽，圆筒放置在圆形槽内；顶座和底座上均设有一组用于螺栓固定的通孔，顶座和底座通过螺栓和螺母连接，旋紧螺母时，圆柱压头与圆筒配合。
3.按照权利要求2所述的一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：圆筒和底座的圆形槽之间间隙配合。
4.按照权利要求2所述的一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：顶座和底座上均设有三个通孔，三个通孔沿着圆周均布，圆形槽位于底座的正中位置，圆柱压头位于顶座的正中位置。
5.按照权利要求2所述的一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：还包括调整螺母的扭矩扳手；螺栓采用M8双头螺栓，螺母采用M8六角螺母。
6.按照权利要求1所述的一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：拉伸夹具包括上下对称设置的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具结构相同。
7.按照权利要求6所述的一种用于木质素拉伸试验的装置，其特征在于：上夹具和下夹具均包括夹头和安装头；安装头为圆柱形，一端与夹头一体式固定，另一端设有圆形凹槽；木质素圆柱的端部粘在圆形凹槽内；夹头为T字形，水平板部位与安装头连接，竖直板部位与拉伸试验机装夹夹头连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN108709804A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-10-26 | 华南理工大学 | 一种用于木质素拉伸试验的装置及其试验方法 |
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