專利名稱：金屬絲材拉伸力學性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料的力學性能測試裝置，特別涉及一種金屬絲材拉伸力學性能 測試裝置，具體的說是一種利用位移傳感器精確測量金屬絲材拉伸變形位移量和 利用力傳感器精確測量加載于金屬絲材的拉伸力，根據(jù)金屬絲材的長度和直徑計 算得到工程應(yīng)力一應(yīng)變曲線獲得金屬絲材的拉伸力學性能，同時環(huán)境溫控箱調(diào)節(jié) 不同的環(huán)境溫度可獲得金屬絲材在不同溫度下的拉伸力學性能的測試裝置。
背景技術(shù)：
金屬材料通常在服役過程中承受載荷，其力學性能測試顯得尤為重要。目前 對金屬材料的拉伸力學性能測試主要采用國家標準或者國際上的一些測試標準 將金屬材料加工成棒狀或板狀等樣品進行測試，但對于一些特殊工藝制備的金屬 材料由于其自身尺寸限制不適宜加工成標準試樣，還有一些金屬材料加工成標準 試樣難度大、成本高，例如貴金屬等。此外，很多情況下利用金屬材料的某些特 殊性能使用時以細絲的形式承載服役，若能測試金屬絲材的拉伸力學性能則更能 反映其本征性能，為實際工程應(yīng)用提供依據(jù)。
目前對于金屬絲材的拉伸力學性能測試通常采用非標的測試方法在材料試 驗機上進行，需要高精度的小量程的力傳感器。普通金屬材料試驗機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 體積大、制造成本高，在測試金屬絲材拉伸力學性能測試時操作較復(fù)雜。因此， 提供一種結(jié)構(gòu)簡單、小型輕量化、測試精度高、測試數(shù)據(jù)可靠、制造成本低，操 作簡單的專用于金屬絲材拉伸力學性能測試的裝置對于金屬絲材拉伸力學性能 測試和研究有著重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金屬絲材拉伸力學性能測試裝置。 為實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種金屬絲材拉伸力學性能測試裝置，其組成為伺服電機2和減速器3相 連固定在工作臺l上；滾珠絲桿5通過聯(lián)軸器4與減速器3相連，聯(lián)軸器4起到 連接減速器3和滾珠絲桿5的作用；滑臺6與滾珠絲桿5通過滾珠絲杠副相連；
位移傳感器7固定在工作臺1上，其探測點與滑臺6接觸；力傳感器8 —端與滑 臺6固定連接，另一端與光軸9固定連接；帶操作窗口的圓筒13固定在工作臺1 上，光軸9與圓筒13之間通過固定在圓筒13上的直線軸承10配合；夾具一ll 固定連接在光軸9的另一端，夾具二12固定連接在圓筒13上；圓筒13放置在 環(huán)境溫控箱14內(nèi)；位移傳感器7和力傳感器8的信號輸出端與計算機數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)16相連，伺服電機2與伺服電機控制系統(tǒng)15相連；計算機數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)16 和伺服電機控制系統(tǒng)15由電源17供電。
所述伺服電機、減速器、聯(lián)軸器和滾珠絲桿在水平方向連接成一個傳動系統(tǒng) 固定在工作臺上。
所述伺服電機2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時通過聯(lián)軸器4使?jié)L珠絲桿5轉(zhuǎn)動，滑臺6在滾 珠絲桿5軸向方向往復(fù)運動。
本發(fā)明的裝置根據(jù)環(huán)境溫控箱所能調(diào)節(jié)的溫度范圍測試不同溫度下金屬絲 材的拉伸力學性能，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、輕量化、成本低，測試精度 高、測量數(shù)據(jù)可靠、操作簡單。


圖1為本發(fā)明金屬絲材拉伸力學性能測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種金屬絲材拉伸力學性能測試裝置用于測試金屬絲 材拉伸力學性能，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
如圖l所示為本發(fā)明金屬絲材拉伸力學性能測試裝置的示意圖，其組成為
伺服電機2和減速器3相連固定在工作臺1上，減速器3用于降低伺服電機2的 轉(zhuǎn)速。滾珠絲桿5通過聯(lián)軸器4與減速器3相連，聯(lián)軸器4起到連接減速器3和 滾珠絲桿5的作用。滑臺6與滾珠絲桿5通過滾珠絲杠副相連，滾珠絲桿5轉(zhuǎn)動時使得滑臺6沿滾珠絲桿5軸向方向運動。位移傳感器7固定在工作臺1上，其
探測點與滑臺6接觸用來測試滑臺的位移量。力傳感器8 —端與滑臺6固定連接， 另一端與光軸9固定連接。帶操作窗口的圓筒13固定在工作臺1上，光軸9與 帶操作窗口的圓筒13之間通過固定在帶操作窗口的圓筒13上的直線軸承10配 合，直線軸承10起到定位和減少摩擦力的作用。夾具一ll固定連接在光軸9的 另一端，夾具二 12固定連接在帶操作窗口的圓筒13上。帶操作窗口的圓筒13 放置在環(huán)境溫控箱14內(nèi)。位移傳感器7和力傳感器8的信號輸出端與計算機數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)16相連，伺服電機2與伺服電機控制系統(tǒng)15相連，計算機數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)16和伺服電機控制系統(tǒng)15由電源17供電。
結(jié)合本發(fā)明的金屬絲材拉伸力學性能測試裝置，具體測試步驟如下
(1) 用游標卡尺測量金屬絲材的有效長度L。，并在有效長度的兩端作好標 記，用千分尺測量被測金屬絲材的直徑D。
(2) 把被測金屬絲材依照標記點將兩端分別固定連接在兩個夾具上。
(3) 將溫控箱溫度調(diào)節(jié)到T并保溫。
(4) 接通電源，在計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)里設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，通過伺服電機 控制系統(tǒng)控制伺服電機的轉(zhuǎn)動，對于熟知數(shù)據(jù)采集和伺服電機相關(guān)領(lǐng)域的人能較 容易理解，在此不詳述其原理?；_向伺服電機方向運動，從而被測金屬絲材被 拉伸直至斷裂，位移傳感器測得某一時刻的位移量L，此位移量即為被測金屬絲 材的拉伸變形量；力傳感器測得某一時刻的力值F，計算此時刻的工程應(yīng)變?yōu)?L/ L )X100%，應(yīng)力為4FArD2，計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)繪制工程應(yīng)力--應(yīng)變曲線，得到 被測金屬絲材在T溫度下的拉伸力學性能。
調(diào)節(jié)環(huán)境溫控箱內(nèi)的溫度，重復(fù)(1)， (3)， (4)即可獲得金屬絲材在不同溫 度下的拉伸力學性能。
權(quán)利要求
1.一種金屬絲材拉伸力學性能測試裝置，其特征在于，所述裝置的組成為伺服電機(2)和減速器(3)相連固定在工作臺(1)上；滾珠絲桿(5)通過聯(lián)軸器(4)與減速器(3)相連；滑臺(6)與滾珠絲桿(5)通過滾珠絲杠副相連；位移傳感器(7)固定在工作臺(1)上，其探測點與滑臺(6)接觸；力傳感器(8)一端與滑臺(6)固定連接，另一端與光軸(9)固定連接；帶操作窗口的圓筒(13)固定在工作臺(1)上，光軸(9)與圓筒(13)之間通過固定在圓筒(13)上的直線軸承(10)配合；夾具一(11)固定在光軸(9)的另一端，夾具二(12)固定在圓筒(13)上；圓筒(13)放置在環(huán)境溫控箱(14)內(nèi)；位移傳感器(7)和力傳感器(8)的信號輸出端與計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)相連，伺服電機(2)與伺服電機控制系統(tǒng)(15)相連；計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)和伺服電機控制系統(tǒng)(15)由電源(17)供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述伺服電機(2)、減 速器(3)、聯(lián)軸器(4)和滾珠絲桿(5)在水平方向連接成一個傳動系統(tǒng)固定在 工作臺(1)上。 '
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測試裝置，其特征在于，所述伺服電機(2)正轉(zhuǎn) 或反轉(zhuǎn)時通過聯(lián)軸器(4)使?jié)L珠絲桿(5)轉(zhuǎn)動，滑臺(6)在滾珠絲桿(5)軸 向方向往復(fù)運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測試金屬絲材拉伸力學性能的金屬絲材拉伸力學性能測試裝置，利用測量金屬絲材拉伸變形位移量和加載于金屬絲材的拉伸力，根據(jù)金屬絲材的長度和直徑計算工程應(yīng)變和應(yīng)力，并據(jù)此得到工程應(yīng)力一應(yīng)變曲線獲得金屬絲材的拉伸力學性能；同時環(huán)境溫控箱調(diào)節(jié)不同的環(huán)境溫度可獲得金屬絲材在不同溫度下的拉伸力學性能。相應(yīng)的本發(fā)明還提供一種用于測試金屬絲材拉伸力學性能的裝置，所述裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、輕量化、成本低，使用本發(fā)明的方法和裝置結(jié)合測試測試精度高、測量數(shù)據(jù)可靠、操作簡單。
文檔編號G01N3/28GK101196450SQ20071030407
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者尹向前, 李艷鋒, 米緒軍, 冀 譚, 高寶東 申請人:北京有色金屬研究總院