專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能材料表面性能試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及檢測(cè)設(shè)備，具體的涉及一種用于材料表面機(jī)械性能檢測(cè)的多功能材料表 面性能試驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的大載荷球-盤(pán)摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)具有小載荷測(cè)量精度不夠、高速測(cè)量穩(wěn)定性差的 缺陷，并且設(shè)備自身體積較大、使用成本高、自動(dòng)化程度較低、運(yùn)動(dòng)形式單一。而目前市場(chǎng) 上現(xiàn)有的劃痕試驗(yàn)機(jī)雖然體積小，但又具有加載范圍小、操作繁雜、測(cè)量精度不高、檢測(cè)方 式單一的技術(shù)缺陷。上述試驗(yàn)機(jī)都具有檢測(cè)模式單一、不能實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的多種機(jī)械性能進(jìn)行
的檢測(cè)的問(wèn)題。而且，上述試驗(yàn)機(jī)或采用彈簧加載方式，或釆用砝碼加載方式。采角彈簧加 載方式的試驗(yàn)機(jī)加載的線形度不好，采用砝碼加載方式的試驗(yàn)機(jī)又存在對(duì)較大量程加載操作 困難、不能實(shí)現(xiàn)可變加載的摩擦試驗(yàn)、且設(shè)備體積大、造價(jià)高的缺陷。
因此，需要一種具有多種檢測(cè)方式，能夠?qū)Σ牧媳砻娑喾N機(jī)械性能進(jìn)行檢測(cè)的試驗(yàn)儀， 尤其是適合于檢測(cè)離子鍍涂層各項(xiàng)機(jī)械性能的多功能試驗(yàn)儀。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠克服上述缺點(diǎn)的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，該試驗(yàn) 儀在小載荷、高速度測(cè)量工作模式下，具有精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，并且設(shè)備自身體積較 小、采用計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理技術(shù)，具有自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。該試驗(yàn)儀可以實(shí)現(xiàn) 在一臺(tái)設(shè)備上通過(guò)使用不同組件，實(shí)現(xiàn)了直線往復(fù)模式檢測(cè)和旋轉(zhuǎn)模式檢測(cè)。該試驗(yàn)儀在用 于劃痕試驗(yàn)時(shí)，可以加大載荷范圍，并可以結(jié)合采用聲傳感器、摩擦力傳感器、微米位移檢 測(cè)、光學(xué)顯微觀察等多種檢測(cè)手段，大大提高了檢測(cè)精度。該試驗(yàn)儀具有多種檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?可以進(jìn)行劃痕試驗(yàn)、壓痕試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)、往復(fù)摩擦試驗(yàn)、粗糙度試驗(yàn)、彈性模量試驗(yàn)、 臺(tái)階儀試驗(yàn)等多種試驗(yàn)。下面首先說(shuō)明本實(shí)用新型試驗(yàn)儀的工作方式。
劃痕試驗(yàn)通過(guò)自動(dòng)加載機(jī)構(gòu)將負(fù)荷連續(xù)加至金剛石壓頭上，同時(shí)移動(dòng)試樣，使金剛石 壓頭劃過(guò)涂層表面。通過(guò)生傳感器獲取涂層脫落時(shí)的聲信號(hào)，通過(guò)摩擦力傳感器獲得摩擦力 變化信號(hào)，由此可得到涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度臨界載荷，還可以進(jìn)一步采用光學(xué)顯微鏡組件觀察確定上述兩種試驗(yàn)結(jié)果。
壓痕試驗(yàn)?zāi)Ｊ酵ㄟ^(guò)金剛石壓頭作用于試樣表面，在逐漸增大載荷過(guò)程中，通過(guò)顯微鏡 組件觀察壓痕變化，當(dāng)壓痕周?chē)繉硬牧铣霈F(xiàn)較大裂紋時(shí)，表明涂層的結(jié)合力失效，此時(shí)的 壓力載荷為涂層壓應(yīng)力結(jié)合強(qiáng)度的臨界載荷。
旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ竭\(yùn)用球-盤(pán)摩擦原理，將砝碼或可變加載機(jī)構(gòu)所施加的載荷加載在 磨球上，材料試樣隨試驗(yàn)臺(tái)模組以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)摩擦副的旋轉(zhuǎn)摩擦。通過(guò)摩擦力傳 感器獲取摩擦過(guò)程的摩擦力信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到材料表面在不同載荷、速度條件下的 摩擦系數(shù)曲線，再通過(guò)輪廓儀測(cè)量其磨損深度，即可得到材料表面的耐磨強(qiáng)度。當(dāng)材料表面 具有涂層時(shí)，摩擦系數(shù)曲線發(fā)生跳變，表明磨球已摩擦到涂層下的底層材料，此時(shí)即可得到 涂層在特定條件下的耐磨強(qiáng)度。
往復(fù)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ竭\(yùn)用球-盤(pán)摩擦原理，將砝碼或可變加載機(jī)構(gòu)所施加的載荷加載在 磨球上，材料試樣隨試驗(yàn)臺(tái)模組左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)摩擦副的往復(fù)直線摩擦。通過(guò)摩擦力傳感器 獲取摩擦?xí)r的摩擦力信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到材料表面在不同載荷、速度條件下的摩擦系 數(shù)曲線。
粗糙度試驗(yàn)?zāi)Ｊ綄⒗?.05牛頓的微小載荷施加到金剛石壓頭上，作用于試樣表面， 試樣隨試樣臺(tái)模組做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)位移傳感器得到劃針的微小波動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī) 處理得到材料表面的粗糙度曲線。
彈性模量檢測(cè)將載荷按設(shè)定的加載速率由壓頭作用于試樣表面，通過(guò)位移傳感器感應(yīng) 壓頭位移信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到材料的載荷-深度曲線，再按設(shè)定的卸載速率得到卸載時(shí) 的載荷-深度曲線，通過(guò)兩組數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到材料的彈性模量。
臺(tái)階儀將例如0.05牛頓的微小載荷施加到金剛石壓頭上，作用于涂層表面，試樣隨 試樣臺(tái)模組以勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)位移傳感器獲得劃針的微小波動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理得 到涂層和基體的落差曲線，即可得到涂層的厚度。
高速往復(fù)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ竭\(yùn)用球-盤(pán)摩擦原理，將砝碼或可變加載機(jī)構(gòu)所施加的載荷加 載在磨球上，材料試樣隨試驗(yàn)臺(tái)模組作高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，提供設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)摩擦副的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。通過(guò)摩擦力傳感器獲取摩擦?xí)r的摩擦力信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到材料表面 在不同載荷、不同速度條件下的摩擦系數(shù)曲線。
本實(shí)用新型的一種多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，包括部件砝碼定位桿、砝碼托盤(pán)、加 載梁、聲傳感器、壓頭、試樣畫(huà)定夾具、基座、加載梁平衡調(diào)整蠊釘、加載梁固定旋鈕、加 載梁升降調(diào)整手輪、升降架定位螺釘、試樣臺(tái)模組、加載渦輪、加載蝸桿；其特征在于可以通過(guò)加載渦輪、加載蝸桿自動(dòng)地動(dòng)態(tài)連續(xù)加載；或通過(guò)砝碼靜態(tài)加載；為劃痕試驗(yàn)、壓痕 試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⑼鶑?fù)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⒋植诙仍囼?yàn)?zāi)Ｊ?、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階 儀、高速往復(fù)摩擦試驗(yàn)配置多種基座，每種基座內(nèi)設(shè)置電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模 組運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于加載梁內(nèi)設(shè)置加載桿，
加載桿下端通過(guò)壓頭連接架固定壓頭和聲傳感器，加載梁通過(guò)加載桿將載荷施加到壓頭，加
載梁內(nèi)靠近加載桿處設(shè)置摩擦力傳感器；該摩擦力傳感器感應(yīng)加載桿位移，檢測(cè)壓頭所受摩
擦力，并將摩擦力信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)；聲傳感器感應(yīng)涂層脫落時(shí)所發(fā)聲響，將聲音信號(hào)傳輸
給計(jì)算機(jī)。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于在加載梁一鄉(xiāng)設(shè)置光 學(xué)顯微鏡，旋轉(zhuǎn)加載梁可使光學(xué)顯微鏡對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)以便對(duì)試樣直接觀察。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于位移傳感器通過(guò)位移 傳感器固定旋鈕固定在位移傳感器支架上，通過(guò)調(diào)節(jié)位移傳感器高度調(diào)節(jié)旋鈕使該傳感器接 觸加載梁頂部，位移傳感器支架通過(guò)位移傳感器支架固定旋鈕被圓定在基座一側(cè)。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于第一基座內(nèi)電機(jī)通過(guò) 傳動(dòng)鏈帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組左右移動(dòng)，和前后移動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組前后移動(dòng)； 或者，通過(guò)左右移動(dòng)手輪和前后移動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組移動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于第二基座內(nèi)電機(jī)通過(guò) 連桿驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組高速左右移動(dòng)，通過(guò)前后移動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組前后移動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于第三基座內(nèi)電機(jī)通過(guò) 傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)加載蝸 桿以帶動(dòng)加載渦輪按照設(shè)定的加載速率加載，和按照設(shè)定的卸載速率卸載。
本實(shí)用新型的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，運(yùn)用聲檢測(cè)技術(shù)、摩擦力檢測(cè)、微米位移測(cè) 量技術(shù)及微機(jī)自控技術(shù)，在一臺(tái)試驗(yàn)儀上，以配置不同基座和試樣臺(tái)模組方式實(shí)現(xiàn)了壓痕試 驗(yàn)、劃痕試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)、往復(fù)摩擦試驗(yàn)、粗糙度檢測(cè)、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階儀、高速 往復(fù)摩擦試驗(yàn)等模式，由一臺(tái)設(shè)備就可以完成對(duì)材料表面多項(xiàng)機(jī)械性能的檢測(cè)。由于采用了 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)自動(dòng)采集、分析、計(jì)算和記錄。


圖1為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于劃痕試驗(yàn)、往復(fù)摩擦試驗(yàn)、粗糙度試驗(yàn)、臺(tái)階儀試 驗(yàn)所配置的試樣臺(tái)模組、基座、加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖3A、 3B為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀的光學(xué)顯微鏡組件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀的加載梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖5為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于高速往復(fù)摩擦試驗(yàn)所配置的試樣臺(tái)模組、塞座、加 載裝置結(jié)構(gòu)示意圖6A、 6B為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于粗糙度試驗(yàn)、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階儀所配置 的位移傳感器裝置結(jié)構(gòu)示意圖7為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)所配置的試樣臺(tái)模組、基座結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1至7中，相同的附圖標(biāo)記代表同樣的結(jié)構(gòu)部件。具體附圖標(biāo)記所代表的結(jié)構(gòu)部件如 下l砝碼定位桿，2砝碼托盤(pán)，3加載梁，4聲傳感器，5壓頭，6試樣固定夾具，7左右移 動(dòng)手輪，8基座，9前后移動(dòng)手輪，IO加載梁平衡調(diào)整螺釘，ll加載梁固定旋鈕，12加載梁 升降調(diào)整手輪，13升降架定位螺釘，14試樣臺(tái)模組，15第一基座內(nèi)置電機(jī)，16加載渦輪， 17加載蝸桿，18光學(xué)顯微鏡組件，19加載桿，20摩擦力傳感器，21第二基座內(nèi)置電機(jī)，22 連桿，23位移傳感器，24位移傳感器固定旋鈕，25位移傳感器高度調(diào)節(jié)旋鈕，26位移傳感 器支架，27位移傳感器支架固定旋鈕，28水平移動(dòng)絲杠，29第三基座內(nèi)置電機(jī),30傳動(dòng)鏈。 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)Ｊ讲煌?，壓頭可采用倒圓錐形金剛石，也可采用鋼球或圓鋼柱。
如圖l所示，本實(shí)用新型的多功能試驗(yàn)儀，其中基座部分為可拆卸結(jié)構(gòu)，為不同試驗(yàn)?zāi)?的可以配置不同基座，各種基座內(nèi)均設(shè)置電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組以所需要的方 式運(yùn)動(dòng)，可以完成多功能的材料表面性能試驗(yàn)。該試驗(yàn)儀的加載梁可以通過(guò)加載梁升降調(diào)整 手輪調(diào)整高度位置，加載梁高度位置被升降架定位螺釘固定；加載梁可以圍繞升降架轉(zhuǎn)動(dòng)以 調(diào)節(jié)壓頭與試樣之間相對(duì)位置，該相對(duì)位置用加載梁固定旋鈕固定。
圖2所示為用于劃痕試驗(yàn)、往復(fù)摩擦試驗(yàn)、粗糙度試驗(yàn)、臺(tái)階儀試驗(yàn)所配置的試樣臺(tái)模 組、基座、加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中所使用的基座稱(chēng)為第一基座，該第一基座內(nèi)設(shè)置電機(jī)， 由電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)試樣臺(tái)模組向左或向右移動(dòng)。加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)加載蝸桿 帶動(dòng)加載渦輪，為加載梁連續(xù)動(dòng)態(tài)加載或卸載，也可以利用砝碼托盤(pán)靜態(tài)加載。圖2為簡(jiǎn)潔 起見(jiàn)，沒(méi)有具體圖示加載電機(jī)，盡用虛線框表示了加載電機(jī)的安裝位置，加載電機(jī)與加載升 降調(diào)整手輪都用于驅(qū)動(dòng)加載蝸桿。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制加載電機(jī)，可以按照預(yù)先設(shè)置的加載速率加載，也可以按照設(shè)置的加載速率卸載。
圖3A和3B為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀的光學(xué)顯微鏡組件配置結(jié)構(gòu)示意圖。光學(xué)顯微鏡 組件安裝在加載梁一側(cè)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)加載梁可以將光學(xué)顯微鏡對(duì)準(zhǔn)試樣，進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，例如 觀察材料表明裂紋。光學(xué)顯微鏡配備攝像裝置，將圖象傳輸給監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)，以顯示和記 錄圖象。
圖4所示為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀的加載梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4中，加載梁通過(guò)加 載桿將載荷傳遞給壓頭，由壓頭作用在試樣材料表面。摩擦力傳感器用于感應(yīng)試樣臺(tái)相對(duì)壓 頭運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力，將摩擦力信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。聲傳感器感應(yīng)摩擦過(guò)程中材料表面 涂層脫落產(chǎn)生的聲音信號(hào)，將聲信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。圖4中各個(gè)箭頭所表示含義如下，Dl表 示試樣臺(tái)模組左右移動(dòng)方向，D2表示試樣臺(tái)模組前后移動(dòng)的方向，D3表示加載過(guò)程中壓頭對(duì) 試樣表面施加壓力方向，D4表示動(dòng)態(tài)連續(xù)加載過(guò)程中，加載梁運(yùn)動(dòng)方向。
圖5為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于高速往復(fù)摩擦試驗(yàn)所配置的試樣臺(tái)模組、基座、加 載裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中的加載裝置部分與圖2相同，在此不再重復(fù)描述。圖5中，由第二 種基座內(nèi)設(shè)置的電機(jī)，通過(guò)連桿帶動(dòng)試樣臺(tái)模組作高速的左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電 機(jī)轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度。連桿一端偏心連接在電機(jī)軸盤(pán)上，另一端以可樞轉(zhuǎn) 方式連接試樣臺(tái)模組，該連桿將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為試樣臺(tái)模組的高速直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓 頭使用鋼珠或圓鋼柱。
圖6A、 6B為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于粗糙度試驗(yàn)、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階儀所配置 的位移傳感器裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示，位移傳感器通過(guò)位移傳感器高度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)到 適當(dāng)位置，使傳感器對(duì)準(zhǔn)并接觸加載梁上端對(duì)應(yīng)壓頭施力方向的位置，利用位移傳感器固定 旋鈕將位移傳感器固定在支架上，位移傳感器支架由位移傳感器支架固定旋鈕固定在基座一 側(cè)面上。在進(jìn)行粗糙度試驗(yàn)、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階儀模式試驗(yàn)過(guò)程，試樣臺(tái)模組左右運(yùn)動(dòng)， 由于材料表面不平整使壓頭帶動(dòng)加載梁上、下微量位移，位移傳感器感應(yīng)加載梁上、下位移 量，將位移信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。
圖7為本實(shí)用新型多功能試驗(yàn)儀用于旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)所配置的試樣臺(tái)模組、基座結(jié)構(gòu)示意 圖。圖7所示，第三基座內(nèi)設(shè)置的電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)試樣臺(tái)模組旋轉(zhuǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電 機(jī)轉(zhuǎn)速，可以控制試樣臺(tái)模組轉(zhuǎn)速。在旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)中，壓頭使用鋼珠或圓鋼柱。
采用本實(shí)用新型的多功能試驗(yàn)儀進(jìn)行不同試驗(yàn)時(shí)所使用的試驗(yàn)參數(shù)以及所使用的壓頭 材料、形狀如下
劃痕試驗(yàn)加荷范圍0.5N-200N自動(dòng)連續(xù)加荷、精度0. 5N;劃痕長(zhǎng)度2mm-50rara;加
荷速率20N/min-100N/min;測(cè)量范圍0.2ura-50線壓頭金剛石、錐角120°、尖端半經(jīng)0. 2mm。
壓痕試驗(yàn)加荷范圍0. 5N-300N自動(dòng)連續(xù)加荷、精度0. 5N ;加荷速率 20N/min-100N/min;測(cè)量范圍0. 5um-100um;壓頭劍柘、雜12(f、 ^^0.2rmil!^它 鵬敏。
旋轉(zhuǎn)摩擦加載范圍10g-20000g、動(dòng)態(tài)加載、精度0.5g;平臺(tái)轉(zhuǎn)速l轉(zhuǎn) /min-3000轉(zhuǎn)/min精度±1轉(zhuǎn)；升降高度20mm;試樣厚度1隨-10mni/片；旋 轉(zhuǎn)半徑3mm-10mm;壓頭①2-6mm球或O 2-4mm圓柱。
往復(fù)摩擦加載范圍10g-20000g、動(dòng)態(tài)加載，精度0.5g;往復(fù)頻率1-30 次/min-3000轉(zhuǎn)/min，精度土l轉(zhuǎn)；升降高度20i雄；試樣厚度0. lmm-4mm精度0. Olmm; 線速度3mm-10mm;壓頭O 2-6mm球或①2-4mm圓柱。
粗糙度試驗(yàn):試驗(yàn)載荷5g-10g;試樣移動(dòng)速度l咖/s;測(cè)量范圍0. 5 W m-1000 U m;
試樣厚度1mm-10mm片；分辨率0. 1 y m;試f，徑O10-40mm的圓片或30mmX100mm 片；壓頭金剛石、錐角120"、尖端半經(jīng)0.2鵬。
彈性模量加荷范圍0. 5N-300N自動(dòng)連續(xù)加荷、精度0. 5N ;加荷速率 20N/min-100N/min;測(cè)量范圍0.5"m-100ura;壓頭金剛石、錐角120。、尖端半經(jīng)0. 2mm; 壓入深度0. 5ym—lOOum;分辨率0. 1 u m。
臺(tái)階儀試驗(yàn)載荷5g-10g;試樣移動(dòng)速度lmm/s;測(cè)量范圍0. 5 u m-1000 u m;試 樣厚度lmm-10mm/片；分辨率0. lixm;試樣半徑①10-40mm的圓片或30mmX100mm 片；壓頭金剛石、錐角120"、尖端半經(jīng)0.5mm。
高速往復(fù)摩擦加載范圍10g-2000g，精度0.1g;往復(fù)頻率50Hz;升降高 度20mm;試樣厚度0. lmm-4mm精度0. Olmm;壓頭①2-6mm球或①2-i4mm圓 柱。
本實(shí)用新型的上述實(shí)施例及附圖僅為說(shuō)明用途，并不構(gòu)成對(duì)保護(hù)范圍的限 定。本實(shí)用新型保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)所限定。
權(quán)利要求1.一種多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，包括部件砝碼定位桿、砝碼托盤(pán)、加載梁、聲傳感器、壓頭、試樣固定夾具、基座、加載梁平衡調(diào)整螺釘、加載梁固定旋鈕、加載梁升降調(diào)整手輪、升降架定位螺釘、試樣臺(tái)模組、加載渦輪、加載蝸桿；其特征在于可以通過(guò)加載渦輪、加載蝸桿自動(dòng)地動(dòng)態(tài)連續(xù)加載；或通過(guò)砝碼靜態(tài)加載；為劃痕試驗(yàn)、壓痕試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⑿D(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、往?fù)摩擦試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、粗糙度試?yàn)?zāi)Ｊ?、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階儀、高速往復(fù)摩擦試驗(yàn)配置多種基座，每種基座內(nèi)設(shè)置電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組運(yùn)動(dòng)；壓頭為倒圓錐形金剛石或鋼球或圓鋼柱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于加載梁內(nèi)設(shè)置加 載桿，加載桿下端通過(guò)壓頭連接架固定壓頭和聲傳感器，加載梁通過(guò)加載桿將載荷施加到壓 頭，加載梁內(nèi)靠近加載桿處設(shè)置摩擦力傳感器；該摩擦力傳感器感應(yīng)加載桿位移，檢測(cè)壓頭 所受摩擦力，并將摩擦力信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)；聲傳感器感應(yīng)涂層脫落時(shí)所發(fā)聲響，將聲音信 號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于在加載梁一側(cè)設(shè) 置光學(xué)顯微鏡，旋轉(zhuǎn)加載梁可使光學(xué)顯微鏡對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)以便對(duì)試樣直接觀察。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于位移傳感器通過(guò) 位移傳感器固定旋鈕固定在位移傳感器支架上，通過(guò)調(diào)節(jié)位移傳感器高度調(diào)節(jié)旋鈕使該傳感 器接觸加載梁頂部，位移傳感器支架通過(guò)位移傳感器支架固定旋鈕被固定在基座一側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于第一基座內(nèi)電機(jī) 通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組左右移動(dòng)，和前后移動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組前后 移動(dòng)；或者，通過(guò)左右移動(dòng)手輪和前后移動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于第二基座內(nèi)電機(jī) 通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組高速左右移動(dòng)，通過(guò)前后移動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組前后移動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于第三基座內(nèi)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)試樣臺(tái)模組旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀，其特征在于加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)加 載蝸桿以帶動(dòng)加載渦輪按照設(shè)定的加載速率加載，和按照設(shè)定的卸載速率卸載。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及檢測(cè)設(shè)備，具體的涉及一種用于材料表面機(jī)械性能檢測(cè)的多功能材料表面性能試驗(yàn)儀。該多功能試驗(yàn)儀運(yùn)用聲檢測(cè)技術(shù)、摩擦力檢測(cè)、微米位移測(cè)量技術(shù)及微機(jī)自控技術(shù)，在一臺(tái)儀器上，以組件方式實(shí)現(xiàn)了壓痕試驗(yàn)、劃痕試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)摩擦試驗(yàn)、往復(fù)摩擦試驗(yàn)、粗糙度檢測(cè)、彈性模量檢測(cè)、臺(tái)階儀、高速往復(fù)摩擦試驗(yàn)等模式，由一臺(tái)設(shè)備分別配置各種基座組件，就可以完成對(duì)材料表面多項(xiàng)機(jī)械性能的檢測(cè)。由于采用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)自動(dòng)采集、分析、計(jì)算和記錄。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201133893SQ20072014898
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者張國(guó)珍 申請(qǐng)人:張國(guó)珍