CN2239029Y - 聚合物长时标开裂试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种聚合物长时标开裂试验装置，试验工作位为二个或二个以上，分别由液槽、试样夹持机构组成，液槽视窗用耐热橡胶垫密封，并安于工作台上；每个试验工作位都配有加热器并由温度调节控制仪调节、控制、行程显微镜由导轨支撑，与光源相对置于试验工作位两侧，可沿导轨移动，其上安装有照象机；试验工作位与载荷机构之间连接有一载荷导向机构。该装置可对预置裂纹试样的裂纹演化过程和裂端细观特点进行观察、测定和拍照。

Description

聚合物长时标开裂试验装置

本实用新型是一种测定聚合物长时标开裂过程和裂端细观特点的试验装置。

聚合物制品在小载荷作用下，短时标内通常是安全的，但在长时标条件下，小载荷也可能使制品开裂导致破坏。小载荷长时标开裂的典型例子之一是蠕变开裂。这种蠕变开裂如在环境试剂，尤其是带腐蚀性环境试剂作用下将加速进行。由于聚合物材料在远低于其屈服强度的小载荷长时标作用下的开裂特点与其制品的长期寿命密切相关，故一直是人们关心的问题。

工业上评价聚合物材料长时标开裂的方法，通常是在一定条件下对聚合物样条施加一恒定应变后观察开裂破坏时间，如GB1842-80(中华人民共和国国家标准《聚乙烯环境应力开裂试验方法》)、ASTMD1693(美国材料测试学会标准《乙烯塑料的环境应力开裂》)。由于不同的聚合物样品只有不同的模量，加之还存在应力松弛现象，因此，这些方法既不能在环境应力开裂性较好的样品中比较出优劣来，又得不到有关开裂的动力学过程和裂端细观特点的信息，只能用作常规分析。

国外在深入研究聚合物长时标开裂特点时，研制了一些试验装置。这些试验装置的共同原理是对样条施加恒定载荷，用显微镜不断地观察样条上预置裂纹的演变过程。但现报导的试验装置都分别存在一些问题。

如文献“材料科学杂志”(J.Mater.Sci.，26(1991)881-888)报导的试验装置。由于该装置样条是置于空气介质中，显微镜观察方向又与样条裂纹延伸方向一致，故该装置适用范围窄，而且不能直接得到有关裂纹长度和裂端细观特点的信息。

又如文献“聚合物科学杂志，物理卷”(J.Polymer Sci.，Polymer Physics Edition，19(1981)749-761)报导的试验装置。该装置虽能在恒定载荷和液体介质存在下，用行程显微镜直接追踪观察数毫米尺寸裂纹的长度变化和裂端细观特点，但未配备加热和温度调节控制系统，不能进行高温条件下的开裂试验。

除此之外，文献报导的试验装置都是一个试验工作位配置一台显微镜，加之长时标开裂试验需要长时间占用试验工作位，因而都存在试验成本高，试验效率低等缺点。

本实用新型的目的旨在解决已有技术存在的问题，提供一种多个试验工作位共用一台行程显微镜的聚合物长时标开裂试验装置。该装置可对浸泡在不同液体介质中，控制在不同温度下，施加以不同拉伸应力的预置裂纹样条的裂纹演化过程和裂端细观特点进行跟踪观察、测定和拍照。

本实用新型的目的是通过下述技术方案达到的。

本技术方案展示的聚合物长时标开裂试验装置包括工作台、试验工作位、载荷机构、行程显微镜、光源、照象机、加热器和温度调节控制仪。

试验工作位为二个或二个以上，排列于工作台上。每个试验工作位都由液槽、试样夹持机构组成。液槽上与光学通路相配合的部位开有视窗，该视窗用玻璃加耐热橡胶垫密封，以解决高温条件下盛装液体介质，尤其是腐蚀性液体介质的问题。试验时，试样由试样夹持机构固定于液槽中，夹持机构一端与载荷机构相连，使试样承受到拉伸应力。

行程显微镜由导轨支撑，并可沿导轨平稳迅速地移动至指定试验工作位。光源和行程显微镜相对置于其中安置了试样的液槽视窗两侧，照象机安于行程显微镜上。

每个试验工作位都配备有加热器，每个加热器的加热温度由通过导线相连的温度调节控制仪调节、控制。

本实用新型与已有技术相比，其主要优点有：①可在高温下进行聚合物长时标开裂试验；②可在较低试验装置成本条件下用多个试验工作位同时安排大量试验，效率高、节省时间。

附图说明：

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型侧视结构示意图；

图3为本实用新型俯视结构示意图；

图4为本实用新型液槽和液槽盖剖视结构示意图。

下面结合附图给出实施例并对本实用新型作进一步说明。

由图1可知，本实用新型主要包括工作台1、试验工作位、载荷机构、行程显微镜22、光源28、照象机29、加热器35和温度调节控制仪36。

试验工作位可为二个或二个以上，本实施例的试验工作位为十个，水平方向平行排列于工作台1上，见图1、3。每个试验工作位都由液槽2、液槽盖3和试样夹持机构组成，见图4。液槽2为矩形，短边槽沿上开有对应的缺口，另一侧槽边上焊接有一伸入槽中的温度计套管7。液槽盖3也为矩形，其中部与液槽2底部同光学通路相配合的部位对应开有视窗4，视窗4用玻璃5加耐热橡胶垫6密封。考虑到液槽2与液槽盖3接触的液体介质可能是腐蚀性液体，且又可能处在高温条件下，故液槽2、液槽盖3需选用耐高温、耐腐蚀的材料加工，最好用不锈钢，而视窗4的密封最好用氟橡胶垫6密封。为了使液槽盖3视窗4的玻璃5能与液槽2中盛装的液体介质接触，以消除因液体蒸发而造成的视野模糊现象，液槽盖3中部呈凹形。试样夹持机构由一对呈“

”形的动、静夹具8、9构成。动、静夹具8、9分别通过凸起部份与液槽2短边槽沿的缺口配合，骑跨其上并限位，见图2。静夹具9由其外沿边通过连接件38固连在一根横梁11上。动夹具8的外沿边通过连接件38与载荷机构相连，并可在载荷的拉力下运动。动、静夹具8、9的内沿边及其上各带的活动夹板10，都开有对应的连接孔，可通过连接件38的配合把试样夹持其中。试样夹持机构最好也选用不锈钢材料制作。

载荷机构由砝码12、滑轮13、滑轮架14和钢丝绳15构成，见图2。滑轮13由固连在工作台1后侧的滑轮架14支撑固定，钢丝绳15一端与动夹具8相连，另一端绕过滑轮13与悬挂在工作台1后侧下方的砝码12相连。砝码12可根据需要增减。

为了保证预置裂纹试样在受力后不致因裂纹张开改变力的方向，导致试验误差，在每个试验工作位的动夹具8和载荷机构的钢丝绳15之间还连接有保证加载线平行移动的载荷导向传递机构16，见图2、3。该机构由负荷杆17、轴承18和与之配合的限位通道构成。轴承18每二个一组，相对固连在负荷杆17两侧。负荷杆17上的轴承18至少为四组，每组轴承18相互交错垂直安装。本实施例为四组轴承，限位通道由底座19和“

”形盖板20构成，“ ”形盖板20通过两沿边螺孔用螺钉与底座19相连。当安装有轴承18的负荷杆17在此形成的通道内移动时，既不会造成力的传导损耗，又能保证试样沿力的拉伸方向平行移动。此外，在通道两端还各固连了一块带孔的档板21以防尘。负荷杆17两端从档板21的孔中伸出，与钢丝绳15相连的端头为一个环套，与动夹具8相连的端头为一上有连接孔的连接板。

为达到多个试验工作位共用一台行程显微镜的目的，行程显微镜22由导轨30支撑，位于排列的试验工作位上方，见图1、2。本实施例的导轨30为一对平行的圆柱形导轨，由位于工作台1两侧的导轨支撑座31固定支撑。行程显微镜22通过底座上安装的四组轴承18分别与两根导轨30滑动连接，并可沿导轨30迅速平稳地移动至指定试验工作位。轴承18每二个一组，相互垂直安装。考虑试验观察时行程显微镜22易在导轨30移动的影响，在行程显微镜22底座前侧固连了一块呈反“L”形的定位板32，板32的垂直段下端有一带弹簧的定位销33，该定位销33与工作台1板前侧上开的销孔34配合，可使行程显微镜22定位。定位板32的水平段伸入工作台1下方，光源28固定其上。当行程显微镜22移动时，光源28也随之移动。照象机29安装在行程显微镜22上。固定各个试验工作位静夹具9的横梁11焊接于导轨支撑座31上。

每个试验工作位的液槽2下都配备了一个加热器35，每个加热器35都通过导线与温度调节控制仪36相连，并由其控制加热温度，以根据需要做不同温度下的试验。加热器35为电炉。温度调节控制仪36选用市售的TDA系列电子式温度显示调节仪，与其配用的热电偶或热电阻温度计插在液槽上的温度计套管7中温度可在室温至150℃间调节。由于本实用新型的行程显微镜22是按透射光方式对试样进行观察、测定的，故在与液槽2底视窗4对应的工作台1板和加热器35部位开有光线通路。

试验时，首先将试样37制成单边预置裂纹的长条形样条，两端开夹持孔并分别固定于动、静夹具8、9中；然后根据需要加入液体介质并升温；其次加上砝码12重力通过载荷导向传递机构16使样条37承受到拉伸应力，这时，裂纹按张开型方式开裂；再次拉动定位销33将行程显微镜22移至观察试验工作位，松开定位销33使之和工作台1板前侧的销孔34锁定，这时再根据观察的视场情况，分别旋动旋钮I、II23、24，使显微镜22下的主、付燕尾机构26、27动作，从而带动显微镜22沿导轨30平行方向或垂直方向运动。焦距由旋钮III25调节。观察、测定后需拍照，即可通过安装在显微镜22上的照象机29进行。需要观察、测定另一个试样时，拉动定位销33将行程显微镜22移至另一个试验工作位锁定即可。

在本实用新型提供的装置上进行聚合物长时标开裂试验，可得到裂纹长度、切口张开位移、裂端钝化、银纹区尺寸、二次裂纹、银纹区空化为裂纹、开裂诱导期、开裂稳定增长期、开裂活化能等参数和现象的试验资料。

Claims (6)

1、一种聚合物长时标开裂试验装置，包括工作台(1)、试验工作位、载荷机构、行程显微镜(22)、光源(28)和照象机(29)，试验工作位、行程显微镜(22)和光源(28)位于工作台(1)上，试样(37)固定于试验工作位上，一端与载荷机构相连，光源(28)和行程显微镜(22)相对置于试样(37)两侧，照象机(29)安于行程显微镜(22)上，其特征在于：

①试验工作位为二个或二个以上，每个试验工作位都由液槽(2)、试样夹持机构组成，液槽(2)上开有视窗(4)，视窗(4)由玻璃(5)加耐热橡胶垫(6)密封；

②行程显微镜(22)由导轨(30)支撑；

③每个试验工作位配备有加热器(35)，每个加热器(35)通过导线与温度调节控制仪(36)相连。

2、根据权利要求1所述的聚合物长时标开裂试验装置，其特征在于每个试验工作位与对应的载荷机构之间还连接有载荷导向传递机构(16)，该机构由负荷杆(17)、轴承(18)和与之配合的限位通道构成，轴承(18)每二个一组，相对固连在负荷杆(17)两侧，负荷杆(17)上的轴承(18)至少为四组，且相互交错垂直安装。

3、根据权利要求1或2所述的聚合物长时标开裂试验装置，其特征在于：

①试验工作位平行排列，其液槽(2)水平放置，其上有一中部呈凹形的液槽盖(3)，与液槽(2)底视窗对位的液槽盖(3)上也有一视窗(4)，该视窗(4)也由玻璃(5)加耐热橡胶垫(6)密封；

②导轨(30)为一对平行的圆柱型导轨，由位于工作台(1)两侧的导轨支撑座(31)固定支撑，行程显微镜(22)通过底座上安装的四组轴承(18)分别与两根导轨(30)滑动连接，行程显微镜(22)底座前侧固连有一块呈反“L”形的定位板(32)，板(32)的垂直段下端有一带弹簧的定位销(33)，该定位销(33)与工作台(1)前侧上开的销孔(34)配合，可使行程显微镜(22)定位，板(32)的水平段伸入工作台(1)下方，光源(28)固定其上；

③试样夹持机构由一对呈“

”形的动、静夹具(8、9)构成，动、静夹具(8、9)分别骑跨在液槽(2)短边槽沿的缺口上，静夹具(9)由其外沿边通过连接件(38)固连在一根横梁(11)上，该横梁(11)两端又固连在导轨(30)支撑座上，动夹具(8)的外沿边通过连接件(38)与负荷杆(17)相连，动、静夹具(8、9)的内沿边及其上的活动夹板(10)开有对应的连接孔，试样(37)通过连接孔与连接件(38)的配合被夹持在动、静夹具(8、9)内沿边和活动夹板(10)之间；

④载荷机构由砝码(12)、滑轮(13)、滑轮架(14)和钢丝绳(15)构成，滑轮(13)由固连在工作台(1)后侧的滑轮架(14)支撑固定，钢丝绳(15)一端与载荷导向传递机构(16)的负荷杆(17)相连，另一端绕过滑轮(13)与悬挂在工作台(1)后侧下方的砝码(12)相连；

⑤与液槽(2)底视窗(4)对应的工作台(1)板和加热器(35)部位开有光线通路。

4、根据权利要求1所述的聚合物长时标开裂试验装置，其特征在于：

①加热器(35)为电炉；

②液槽(2)上焊接有一伸入槽中的温度计套管(7)。

5、根据权利要求3所述的聚合物长时标开裂试验装置，其特征在于：

①加热炉(35)为电炉；

②液槽(2)上焊有一伸入槽中的温度计套管(7)。

6、根据权利要求2所述的聚合物长时标开裂试验装置，其特征在于限位通道由底座(19)和“

”形盖板(20)构成，“

”形盖板(20)通过沿边螺孔用螺钉与底座(19)相连，通道两端各有一块带孔档板(21)。

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