專利名稱：亞微壓入儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，更進一步屬于一種測試材料表面性能的儀器。
傳統(tǒng)的材料表面性能測量采用壓痕法，只能獲材料表面硬度值，如上海第二光學儀器廠生產(chǎn)的“71型顯微硬度計”和“美國的Micromet－Ⅱ，其力按10gf、25gf、50gf……有級加載，無法實現(xiàn)亞微表層所需微力的連續(xù)加載，因而無法測表層各種力學性能，更不能測亞微表層性能。國外有利用掃描電鏡進行硬度試驗，因為掃描電鏡分辯率一般為6nm，，對于只有幾十到幾百納米厚的表面處理層，在不能拋光情況下(否則會破壞表面層)，表面孔洞比壓痕大，因此掃描電鏡法只能測量表面硬度。Nano公司的Nano－Ⅱ型納米壓痕儀，可以達到力分辯率為±75nN的連續(xù)加載，但儀器價格十分昂貴，使用條件極為苛刻，必須在恒溫和采取極高防震措施的地室，根據(jù)與英國伯明翰大學Bell教授坐談得知，此儀器還必須在晚上十二點后的情況下才能使用，因而使其在實際工程的適用性受到很大限制。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠測量距表面小于1 微米深度范圍材料的硬度分布曲線，彈性模量、蠕變等力學性能的儀器。
本實用新型的主要技術(shù)方案是在一底板上分別垂直固定一線圈罩和一立柱，線圈罩的中心軸線上放置一與底板垂直的施力桿，施力桿與線圈罩之間放置線圈，施力桿下端裝有壓頭座，壓頭座下端固定一壓頭，壓頭座上的緊鎖裝置將一葉片彈簧的一端固定在施力桿上，該葉片彈簧的另一端固定在立柱下端柱座上，施力桿上端裝有一導(dǎo)磁性強的施力片，另一葉片彈簧的一端固定在施力片上，該葉片彈簧的另一端固定在立柱上端懸梁下，在懸梁的另一端與施力桿同心的孔中，裝有位移傳感器。
采用本實用新型能夠?qū)Σ牧媳砻嬗捕燃案鞣N力學性能作高精度測量，為生產(chǎn)過程中產(chǎn)品表面性能的檢驗提供先進的技術(shù)手段。本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，使用條件要求較低，因而適用性強。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
施力桿柱座21和施力線圈罩6通過螺釘22分別垂直緊固在底板24上，線圈7繞在線圈筒8上，在線圈筒8上下兩端各壓配一金屬圓環(huán)形線圈擋片13，整個線圈組件裝入線圈罩6中，在線圈罩6上端裝有一環(huán)形調(diào)節(jié)螺母15和鎖緊螺母20，上述各種件構(gòu)成一加載線圈系統(tǒng)。松開鎖緊螺母20，擰動調(diào)節(jié)螺母15可使線圈組件上下移動，并在0－5mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)線圈組件上端與施力片9之間的氣隙，以確定施力范圍，并保證施力桿有足夠的位移量，然后用鎖緊螺母20鎖緊。施力桿5位于繞線筒8的中心，使用輕質(zhì)材料和空心結(jié)構(gòu)以減輕自重。在施力桿5上端裝有導(dǎo)磁性強的環(huán)形施力片9，輕質(zhì)非磁性螺釘12將葉片彈簧14之一端與施力桿上端緊固在一起，葉片彈簧14的另一端固定在立柱19的上端，在施力桿下端裝有壓頭座3，其上的鎖緊螺母4將另一葉片彈簧25的一端與施力桿聯(lián)接成一體，葉片彈簧25的另一端固定在立柱19的下端，松開鎖緊螺母4，擰動壓頭座3，可調(diào)節(jié)壓頭的上下位置。壓頭1裝在壓頭座3中，更換不同壓頭后，用螺釘2固緊。立柱下端裝在柱座21中，并用環(huán)形螺母23將葉片彈簧25、立柱19、柱座21緊固成一體，立柱19上端裝有懸梁18，并用螺母16、墊圈17把葉片彈簧14、立柱19、懸梁18連成一體。壓頭、施力桿、兩平行的葉片彈簧、立柱及柱座構(gòu)成一施力桿系統(tǒng)，使壓頭懸在施力線圈系統(tǒng)的中心，松開螺釘22，可調(diào)節(jié)壓頭的中心位置。在懸梁的另一端與施力桿同心的孔中，裝有微位移傳感器11，根據(jù)壓頭壓入浮度范圍，調(diào)整好傳感器11端面與施力桿系統(tǒng)中的螺釘12端面之間的間隙后，用螺釘10將微位移傳感器緊固在懸梁18上。
該壓入儀加載線圈系統(tǒng)中的線圈7與受控恒流源接通后使線圈激磁，磁力線通過施力桿系統(tǒng)中的施力片9使施力桿受力向下，將壓頭壓入試樣，壓頭壓入試樣的深度是通過微位移傳感器11將位移訊號送入電容式位移測量儀。本壓入儀是在以計算機為核心的電控系統(tǒng)控制下，實現(xiàn)加載速率，數(shù)據(jù)采集(載荷與壓痕深度)、數(shù)據(jù)處理、并由繪圖儀輸出測試結(jié)果，加力范圍為0－200g，分辯率為0.001g。位移測量范圍為0－60μm，分辯率為1nm。由于加載是連續(xù)的。壓痕深度主要是力的函數(shù)，從而繪制出位移－－力的函數(shù)曲線，通過一定的數(shù)據(jù)處理，獲得材料的各種力學性能指標。
權(quán)利要求1.一種亞微壓入儀，其特征在于在底板(24)上分別垂直固定線圈罩(6)和立柱(19)，線圈罩(6)的中心軸線上放置一與底板(24)垂直的施力桿(5)，施力桿(5)與線圈罩(6)之間裝有線圈(7)，施力桿(5)下端裝有壓頭座(3)，壓頭座(3)下端固定一壓頭(1)，壓頭座(3)上的緊鎖裝置將葉片彈簧(25)的一端固定在施力桿(5)上，葉片彈簧(25)的另一端固定在立柱(19)下端柱座(21)上，施力桿(5)上端裝有一導(dǎo)磁性強的施力片(9)，葉片彈簧(14)的一端固定在施力片(9)上，另一端固定在立柱(19)上端的懸梁(18)下，在懸梁(18)的另一端與施力桿(5)同心的孔中，裝有位移傳感器(11)。
專利摘要本實用新型在測試技術(shù)領(lǐng)域公開了一種亞微壓入儀，它克服了傳統(tǒng)的材料表面性能測量采用壓痕法精度不高的缺陷，將一線圈罩和一立柱分別垂直固定在底板上，線圈罩內(nèi)裝有線圈和施力桿，施力桿上、下端與立柱上下端有兩平行葉片彈簧連接，立柱的上端有一懸梁，在懸梁的另一端與施力桿同心的孔中，裝有位移傳感器。它可廣泛應(yīng)用于材料表面硬度及亞微表層各種力學性能的測量上。
文檔編號G01N3/40GK2175934SQ9324056
公開日1994年8月31日 申請日期1993年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月28日
發(fā)明者劉海軍, 何家文, 蘇啟生, 陸明珠 申請人:西安交通大學