CN218546402U

CN218546402U - 一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置

Info

Publication number: CN218546402U
Application number: CN202222217565.8U
Authority: CN
Inventors: 鹿启帅; 黄莉
Original assignee: Suzhou Hangyu Jiutian Power Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Hangyu Jiutian Power Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2032-08-23

Abstract

本实用新型涉及一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置，包含底座、分别设置在底座上的加热台、拉伸机构和驱动机构；所述加热台用于对样品进行高温加热；所述拉伸机构包括两根设置在加热台两侧的双螺纹螺杆、两个两端分别设置在两根双螺纹螺杆上的活动块、活动设置在其中一个活动块内的活动夹具、设置在活动块内且与活动夹具连接的力传感器、固定设置在另一个滑动块上的固定夹具；所述双螺纹螺杆两端的螺纹旋向相反，用于同时驱动两个活动块同时靠近或远离；其中一个所述滑动块上安装有真空光栅尺；所述驱动机构用于驱动两根双螺纹螺杆同时转动；本实用新型通过增加力传感器和真空光栅尺，能对位移量和拉力进行全闭环控制，提高测试精度。

Description

一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置

技术领域

本实用新型涉及材料微观力学性能测试领域，特指一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置。

背景技术

材料作为21世纪的三大支柱产业之一，其重要性是不言而喻的。在现代社会中，材料与国民工业的联系也越来越紧密。但是，在实际服役状态下，材料通常不是承受单一载荷的作用。然而传统的测试技术仅仅是在单一载荷作用下测材料的力学性能，所以不能完全反映构件的受力状态，这也是零件提前失效的主要原因之一。随着板壳理论的提出，板材的应用也越来越广泛，尤其在航天以及国防工业中得到广泛应用。板材的受力状态一般是典型的二向应力。显然，如果应用传统的测试装置不能完全体现它的受力状态，所以测得的力学参数也不具有绝对的参考价值。再者通常较薄的板材将表现出一种各向异性，所以单轴拉伸试验很难准确描述薄板的力学性能。

此外，部分航空航天器结构件和机械装备元件经常会在较高的温度下工作，而温度会对材料的力学性能造成较大影响，所以此时在常温下用单向拉伸测得的力学参数是不准确的，依据这样的参数去设计，难以保证结构的安全性。因此，如果能在材料力学性能测试中，开发一种可以提供接近材料真实受力情况，模拟材料所处的真实环境的力学测试仪器，就能更加准确的获得材料在实际服役条件下的力学性能。

如现有技术201510486892.5公开的一种单晶硅小尺寸试件高温力学性能原位拉伸测试系统及方法，虽然能实现小尺寸试件的高温力学性能测试，但无法对位移量和拉力进行全闭环控制，导致测试精度较低。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置，包含底座、分别设置在底座上的加热台、拉伸机构和驱动机构；

所述加热台用于对样品进行高温加热；

所述拉伸机构包括两根水平设置在加热台两侧且平行放置的双螺纹螺杆、两个两端分别设置在两根双螺纹螺杆上且分别位于加热台两侧的活动块、沿加热台径向方向活动设置在其中一个活动块内的活动夹具、设置在活动块内且与活动夹具连接的力传感器、固定设置在另一个滑动块上的固定夹具；所述活动夹具和固定夹具分别与样品的两端连接；所述双螺纹螺杆两端的螺纹旋向相反，用于同时驱动两个活动块同时靠近或远离；其中一个所述滑动块上安装有检测位移量的真空光栅尺；

所述驱动机构用于驱动两根双螺纹螺杆同时转动。

优选的，所述加热台的顶部设置有长条形的定位槽；所述定位槽的两端开口，且分别指向活动夹具和固定夹具。

优选的，所述活动夹具和固定夹具结构相同，均包括下夹具、设置在下夹具上方且通过多颗螺栓固定的上夹具；所述下夹具部分位于活动块内；所述上夹具设置在活动块外侧。

优选的，所述上夹具和下夹具的连接处设置有卡住样品端部的卡槽；所述卡槽呈内宽外窄结构。

优选的，其中设置有力传感器的活动块端部呈开口结构，并安装有端盖；所述力传感器的一端与活动夹具连接，另一端与端盖连接。

优选的，所述驱动机构包括设置在底座上的机箱、水平设置在机箱内且与双螺纹螺杆垂直放置的双螺纹蜗杆、水平设置在机箱内且与双螺纹蜗杆平行放置的真空减速电机、用于连接真空减速电机驱动轴和双螺纹蜗杆的齿轮传动；两根所述双螺纹螺杆伸入机箱内，且均设置有与双螺纹蜗杆啮合的涡轮。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型通过增加力传感器和真空光栅尺，能对位移量和拉力进行全闭环控制，大大提高了测试精度；

2、本实用新型通过加热台可提供1100℃的高温环境，模拟材料所处的真实环境，更加准确的获得材料在实际服役条件下的力学性能；

3、本实用新型更换夹具后，能完成剪切、三点弯、四点弯、压缩、疲劳等试验，用于各种材料研究。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置的结构示意图；

附图2为本实用新型所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置的剖视图；

附图3为本实用新型中设置有力传感器的活动块的结构示意图；

附图4为本实用新型中下夹具的结构示意图。

其中：1、底座；2、加热台；21、定位槽；3、拉伸机构；31、双螺纹螺杆；32、活动块；33、活动夹具；331、下夹具；332、上夹具；333、卡槽；34、力传感器；35、固定夹具；36、端盖；4、驱动机构；41、机箱；42、双螺纹蜗杆；43、真空减速电机；44、齿轮传动；45、涡轮；5、样品；6、真空光栅尺。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图1-4为本实用新型所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置，包含底座1、分别设置在底座1上的加热台2、拉伸机构3和驱动机构4；

所述加热台2用于对样品5进行高温加热；

所述拉伸机构3包括两根水平设置在加热台2两侧且平行放置的双螺纹螺杆31、两个两端分别设置在两根双螺纹螺杆31上且分别位于加热台2两侧的活动块32、沿加热台2径向方向活动设置在其中一个活动块32内的活动夹具33、设置在活动块32内且与活动夹具33连接的力传感器34、固定设置在另一个滑动块上的固定夹具35；所述活动夹具33和固定夹具35分别与样品5的两端连接；所述双螺纹螺杆31两端的螺纹旋向相反，用于同时驱动两个活动块32同时靠近或远离；其中一个所述滑动块上安装有检测位移量的真空光栅尺6；

所述驱动机构4用于驱动两根双螺纹螺杆31同时转动。

工作时：先将样品5的两端分别安装在活动夹具33和固定夹具35上，此时样品5紧贴于加热台2上；然后启动装置，通过加热台2对样品5进行高温加热，同时驱动机构4驱动两根双螺纹螺杆31同时转动，由于双螺纹螺杆31两端的螺纹旋向相反，从而同时驱动两个活动块32相互远离，对样品5高温下进行拉伸，此时，工作人员可在电子显微镜下观察样品5的结构变化；其中真空光栅尺6可实现真空环境下的高精度定位，定位精度优于5um，重复精度优于2um，位移分辨率20nm，而力传感器34的力控制精度优于1％，最小力值分辨率0.05N，能对位移量和拉力进行全闭环控制。

进一步，所述加热台2的顶部设置有长条形的定位槽21；所述定位槽21的两端开口，且分别指向活动夹具33和固定夹具35；工作时：样品5位于定位槽21，通过定位槽21起到定位作用。

进一步，所述活动夹具33和固定夹具35结构相同，均包括下夹具331、设置在下夹具331上方且通过多颗螺栓固定的上夹具332；所述下夹具331部分位于活动块32内；所述上夹具332设置在活动块32外侧；工作时：通过上夹具332和下夹具331对样品5端部进行夹持，且由于上夹具332设置在活动块32外侧，便于拆卸。

进一步，所述上夹具332和下夹具331的连接处设置有卡住样品5端部的卡槽333；所述卡槽333呈内宽外窄结构，能起到限位作用，防止样品5端部脱离卡槽333。

进一步，其中设置有力传感器34的活动块32端部呈开口结构，并安装有端盖36；所述力传感器34的一端与活动夹具33连接，另一端与端盖36连接；本实用新型通过在活动块32端部设置端盖36，便于安装力传感器34。

进一步，所述驱动机构4包括设置在底座1上的机箱41、水平设置在机箱41内且与双螺纹螺杆31垂直放置的双螺纹蜗杆42、水平设置在机箱41内且与双螺纹蜗杆42平行放置的真空减速电机43、用于连接真空减速电机43驱动轴和双螺纹蜗杆42的齿轮传动44；两根所述双螺纹螺杆31伸入机箱41内，且均设置有与双螺纹蜗杆42啮合的涡轮45；工作时：真空减速电机43通过齿轮传动44驱动双螺纹蜗杆42转动，从而通过两个涡轮45同时驱动两根双螺纹蜗杆42转动。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims

1.一种用于真空环境下的小型高温拉伸装置，其特征在于：包含底座、分别设置在底座上的加热台、拉伸机构和驱动机构；

所述加热台用于对样品进行高温加热；

所述驱动机构用于驱动两根双螺纹螺杆同时转动。

2.根据权利要求1所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置，其特征在于：所述加热台的顶部设置有长条形的定位槽；所述定位槽的两端开口，且分别指向活动夹具和固定夹具。

3.根据权利要求2所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置，其特征在于：所述活动夹具和固定夹具结构相同，均包括下夹具、设置在下夹具上方且通过多颗螺栓固定的上夹具；所述下夹具部分位于活动块内；所述上夹具设置在活动块外侧。

4.根据权利要求3所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置，其特征在于：所述上夹具和下夹具的连接处设置有卡住样品端部的卡槽；所述卡槽呈内宽外窄结构。

5.根据权利要求4所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置，其特征在于：其中设置有力传感器的活动块端部呈开口结构，并安装有端盖；所述力传感器的一端与活动夹具连接，另一端与端盖连接。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于真空环境下的小型高温拉伸装置，其特征在于：所述驱动机构包括设置在底座上的机箱、水平设置在机箱内且与双螺纹螺杆垂直放置的双螺纹蜗杆、水平设置在机箱内且与双螺纹蜗杆平行放置的真空减速电机、用于连接真空减速电机驱动轴和双螺纹蜗杆的齿轮传动；两根所述双螺纹螺杆伸入机箱内，且均设置有与双螺纹蜗杆啮合的涡轮。