用于介觀組織原位在線觀測的單雙向拉伸試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及力學(xué)試驗(yàn)裝置，尤其是涉及用于介觀組織原位在線觀測的單雙向拉伸試驗(yàn)裝置，可用于金屬與非金屬材料單向和雙向拉伸過程中材料的介觀組織的原位在線觀測。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、航空航天、醫(yī)療、電子通訊、紡織印染以及以純氫為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)汽車等領(lǐng)域?qū)ξ⑿土慵彤a(chǎn)品的需求大大增加。但是，采用傳統(tǒng)的微細(xì)加工技術(shù)(如超精密機(jī)械加工、深反應(yīng)離子蝕刻、LIGA及準(zhǔn)LIGA技術(shù)等)制造的微型零部件，由于制造成本高且制造效率低，其廣泛應(yīng)用受到極大的限制。而作為傳統(tǒng)塑性成形技術(shù)的繼承與延伸的微(介觀)塑性成形技術(shù)，由于具有高效率、低成本、大批量、高精度、高密集、短周期、無污染、凈成形等一些特有的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)的零件具有高強(qiáng)度、高精度、高質(zhì)量等特點(diǎn)，且已成為研究領(lǐng)域和業(yè)界的新熱點(diǎn)。在介觀尺度下材料組織非均勻分布及其微觀變形的非均勻性，使得原有材料宏觀力學(xué)性能產(chǎn)生變化。尤其是介觀成形下的多相金屬材料，由于軟、硬微觀組織的存在，其微觀組織的非均勻性愈加明顯。因此，多相金屬材料在介觀塑性成形過程中，微觀軟、硬相組織如何發(fā)生非均勻變形，如何對宏觀變形場產(chǎn)生影響，從而指導(dǎo)介觀尺度下薄板塑性成形工藝，是解除制約微成形技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵之一。
[0003]中國專利公開號為CN102346117A介紹了一種掃描電鏡下微弧度級精度原位扭轉(zhuǎn)材料力學(xué)性能測試裝置，該專利主要是針對纖維類試樣的測試，適合轉(zhuǎn)動類零件原位測試；中國專利公開號為CN101413902介紹了一種掃描電鏡原位觀察的全柔性三平移混聯(lián)微動裝置，該專利主要是實(shí)現(xiàn)無加載條件下的物體掃描電鏡原位觀察；中國專利公開號CN102033003A介紹了一種基于原位觀察的薄板動態(tài)拉伸試驗(yàn)方法)，該專利主要是針對薄板動態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行宏觀幾何變化的原位觀察；中國專利公開號為CN102103148A介紹了一種金屬材料應(yīng)力腐蝕斷裂掃描電鏡原位觀察試樣臺)，該專利主要是針對金屬材料應(yīng)力腐蝕斷裂原位觀察。而對于介觀組織原位在線觀測的單雙向拉伸試驗(yàn)裝置未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種介觀組織原位在線觀測的簡易單雙向拉伸試驗(yàn)裝置。通過兩端或四端夾緊機(jī)構(gòu)同時運(yùn)動實(shí)現(xiàn)最大變形區(qū)的視場原位特征，同時通過力傳感器獲取對應(yīng)變形條件下宏觀力學(xué)性能參數(shù)。
[0005]本發(fā)明的目的，是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于介觀組織原位在線觀測的單雙向拉伸試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架，以及安裝在機(jī)架上的橫向拉伸機(jī)構(gòu)和縱向拉伸機(jī)構(gòu)；
[0006]所述的機(jī)架包括一個十字架形底板，在十字架形底板上安裝有橫向?qū)к壓涂v向?qū)к墸?br>[0007]所述的橫向拉伸機(jī)構(gòu)安裝在橫向?qū)к壣?，所述的縱向拉伸機(jī)構(gòu)安裝在縱向?qū)к壣?，可?shí)現(xiàn)橫向、縱向、或橫向縱向雙向拉伸過程中介觀組織的原位在線觀測。
[0008]所述的橫向拉伸機(jī)構(gòu)主要包括橫向拉伸絲杠、橫向拉伸伺服電機(jī)、橫向拉伸滑塊、橫向拉伸下夾持塊、橫向拉伸上夾持塊和橫向拉伸力傳感器；橫向拉伸絲杠通過兩個軸承橫向架設(shè)在機(jī)架上，橫向拉伸伺服電機(jī)安裝在機(jī)架的左方并通過連軸器與橫向拉伸絲杠傳動相連，橫向拉伸滑塊架設(shè)在橫向?qū)к壣喜⑴c橫向拉伸絲杠傳動相連，橫向拉伸下夾持塊連接在橫向拉伸滑塊上，橫向拉伸上夾持塊連接在橫向拉伸下夾持塊上，橫向拉伸力傳感器設(shè)置在橫向拉伸絲杠的右端，其內(nèi)端與橫向拉伸下夾持塊相連，外端與橫向拉伸滑塊相連。
[0009]所述的縱向拉伸機(jī)構(gòu)主要包括縱向拉伸絲杠、縱向拉伸伺服電機(jī)、縱向拉伸滑塊、縱向拉伸下夾持塊、縱向拉伸上夾持塊和縱向拉伸力傳感器；縱向拉伸絲杠通過兩個軸承縱向架設(shè)在機(jī)架上，縱向拉伸伺服電機(jī)安裝在機(jī)架的前方并通過連軸器與縱向拉伸絲杠傳動相連，縱向拉伸滑塊架設(shè)在縱向?qū)к壣喜⑴c縱向拉伸絲杠傳動相連，縱向拉伸下夾持塊連接在縱向拉伸滑塊上，縱向拉伸上夾持塊連接在縱向拉伸下夾持塊上，縱向拉伸力傳感器設(shè)置在縱向拉伸絲杠的后端，其內(nèi)端與縱向拉伸下夾持塊相連，外端與縱向拉伸滑塊相連。
[0010]所述橫向拉伸滑塊包括電機(jī)端橫向拉伸滑塊和傳感器端橫向拉伸滑塊，橫向拉伸下夾持塊包括電機(jī)端橫向拉伸下夾持塊和傳感器端橫向拉伸下夾持塊，橫向拉伸上夾持塊包括電機(jī)端橫向拉伸上夾持塊和傳感器端橫向拉伸上夾持塊，在傳感器端橫向拉伸滑塊上設(shè)有導(dǎo)軌，所述傳感器端橫向拉伸下夾持塊滑動連接在上述導(dǎo)軌上。
[0011]所述縱向拉伸滑塊包括電機(jī)端縱向拉伸滑塊和傳感器端縱向拉伸滑塊，縱向拉伸下夾持塊包括電機(jī)端縱向拉伸下夾持塊和傳感器端縱向拉伸下夾持塊，縱向拉伸上夾持塊包括電機(jī)端縱向拉伸上夾持塊和傳感器端縱向拉伸上夾持塊，在傳感器端縱向拉伸滑塊上設(shè)有導(dǎo)軌，所述傳感器端縱向拉伸下夾持塊滑動連接在上述導(dǎo)軌上。
[0012]所述橫向拉伸滑塊和縱向拉伸滑塊的結(jié)構(gòu)基本相同，包括頂板，下部設(shè)有兩個用于套裝在相應(yīng)導(dǎo)軌上的燕尾槽，中部設(shè)有一個用于與相應(yīng)拉伸絲杠傳動相連的螺紋孔，頂板上設(shè)有多個用于與相應(yīng)下夾持塊相連的螺紋孔；不同的是，所述傳感器端縱向拉伸滑塊和傳感器端橫向拉伸滑塊的頂板長于電機(jī)端縱向拉伸滑塊和電機(jī)端橫向拉伸滑塊的頂板，在延長部分設(shè)有用于與相應(yīng)傳感器相連的螺紋孔。
[0013]所述電機(jī)端橫向拉伸下夾持塊和電機(jī)端縱向拉伸下夾持塊結(jié)構(gòu)相同，其一端設(shè)有多個與相應(yīng)拉伸滑塊相連的螺紋孔，另一端設(shè)有多個與相應(yīng)上夾持塊相連的螺紋孔。
[0014]所述傳感器端橫向拉伸下夾持塊和傳感器端縱向拉伸下夾持塊結(jié)構(gòu)相同，其下部設(shè)有兩個用于套裝在相應(yīng)拉伸滑塊的導(dǎo)軌上的燕尾槽，其一端設(shè)有一個與相應(yīng)傳感器相連的螺紋孔，另一端設(shè)有多個與相應(yīng)上夾持塊相連的螺紋孔。
[0015]所述橫向拉伸上夾持塊和縱向拉伸上夾持塊結(jié)構(gòu)相同，其兩側(cè)分別設(shè)有多個用于與相應(yīng)下夾持塊相連的螺紋孔，中間設(shè)有防滑粗糙表面。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用兩個伺服電機(jī)控制兩個絲杠的轉(zhuǎn)動，可同時帶動四個夾緊機(jī)構(gòu)勻速相向運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙軸同速和雙軸不同速拉伸，并使得試樣變形區(qū)保持原位狀態(tài)。直流伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)無極變速，有利于在不同速率下的材料變形。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，便于移動，無噪音污染。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明中的機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明中的拉伸滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明中的電機(jī)端下夾持塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5、圖6是本發(fā)明中的傳感器端下夾持塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明中的上夾持塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的裝置進(jìn)一步描述:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)實(shí)施方案和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0024]如圖1?7所示，本發(fā)明用于介觀組織原位在線觀測的單雙向拉伸試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架1，以及安裝在機(jī)架上的橫向拉伸機(jī)構(gòu)2和縱向拉伸機(jī)構(gòu)3。
[0025]參見圖2，本發(fā)明中的機(jī)架I包括一個十字架形底板，在十字架形底板上安裝有橫向?qū)к?1和縱向?qū)к?2 ;橫向?qū)к?1和縱向?qū)к?2都為雙軌，并且正交設(shè)置在同一平面上，其中橫向?qū)к?1中間斷開，縱向?qū)к?2不斷開。
[0026]繼續(xù)參見圖1，本發(fā)明中的橫向拉伸機(jī)構(gòu)2安裝在橫向?qū)к?1上，主要包括橫向拉伸絲杠21、橫向拉伸伺服電機(jī)22、電機(jī)端橫向拉伸滑塊23、電機(jī)端橫向拉伸下夾持塊24、電機(jī)端橫向拉伸上夾持塊25、橫向拉伸力傳感器26、傳感器端橫向拉伸滑塊27，傳感器端橫向拉伸下夾持塊28，傳感器端橫向拉伸上夾持塊29。橫向拉伸絲杠21通過兩個軸承211橫向架設(shè)在機(jī)架上，橫向拉伸伺服電機(jī)22安裝在機(jī)架的左方并通過連軸器221與橫向拉伸絲杠傳動相連，電機(jī)端橫向拉伸滑塊23架設(shè)在橫向?qū)к?1上并與橫向拉伸絲杠21傳動相連，電機(jī)端橫向拉伸下夾持