[實用新型]調溫調載調頻沖擊試驗機

無效

• 申請號: 200620052944.4
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN200979520Y
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 易丹青;李薦;黃道遠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

技術領域

本實用新型涉及結構材料的沖擊性能測試領域，更具體的是用于硬質合金、陶瓷等材料沖擊性能的測試。

背景技術

在硬質合金、金屬陶瓷材料的研究、生產、應用過程中，目前都是通過測量這些材料常溫下抗彎強度、沖擊韌性、斷裂韌性等來評價材料的使用性能。而這類材料在實際的使用過程中，如硬質合金工具在進行銑削、鑿巖的時候，將反復受到沖擊載荷的影響(日本的TG高速鎢鋼銑刀，其轉速高達40000轉/分鐘)；同時由于沖擊、摩擦的作用，材料的溫度將急劇上升，如硬質合金刀具在切削的時候刀尖的溫度達到1000℃以上。在這樣惡劣的工作條件下，氧化作用以及反復沖擊所帶來的損傷作用將使材料的性能發生顯著變化，造成合金的實際服役性能與常溫下測試結果有很大偏差。

另外，由于目前所采用沖擊韌性、斷裂韌性等測試，都是在常溫下進行一次性斷裂，這與合金材料在實際工作中所處的高溫、反復沖擊的工作條件相差很大，所以用常溫下沖擊韌性、斷裂韌性的測試結果來評估和預測合金使用性能和壽命具有很大的局限性，嚴重影響到用戶的合理使用，制約了這類材料研究水平的提高。

目前國內外已經開展了一些這方面的研究工作。德國的H.G.Sockel和Kennametal?Hertel公司合作，采用instron疲勞伺服試驗機以及自制的彎曲疲勞測試設備，對硬質合金的疲勞性能進行了研究分析(加載方式都為正弦波加載)。但這兩種疲勞測試設備，都無法提供反復沖擊應力狀態的模擬，其測試結果并不能準確的反映硬質合金工作時的性能變化規律。

烏克蘭超硬材料研究所開發了硬質合金沖擊、和諧載荷疲勞測試設備YM-3A和YM-2，該設備采用電磁鐵激勵，通過疊板彈簧的諧振帶動沖頭對樣品進行沖擊，但此設備存在設備復雜，成本高，更重要的是該裝置不具有加熱功能，無法模擬材料在實際工況中的發熱現象。印度的S.Maity和B.K.Sarkar對Charpy沖擊試驗機進行了改進，開發了一種可以進行反復沖擊的試驗設備，但該設備存在沖擊頻率過于緩慢(約0.1HZ)，試驗所需時間太長；且只能進行常溫試驗等缺點。國內的吳忠四維材料試驗機有限公司，開發了一種JD-125型多次沖擊試驗機，用于金屬材料如鋼鐵的沖擊性能測試。但該設備也不能進行加熱沖擊試驗，且沖擊的能量、沖擊頻率也不能實現連續調整。此外，該設備體積龐大，笨重，生產成本很高，樣品尺寸比較大，硬質合金、陶瓷等材料制樣困難。目前國內外現有的沖擊性能測試設備都還不同時具備溫度、載荷、頻率連續可調的功能，因而對硬質合金、陶瓷等材料在實際工況中的性能及壽命預測準確性較差。

發明內容

本實用新型提供了一種調溫、調載、調頻沖擊試驗設備，解決了現有的沖擊試驗設備試驗溫度、沖擊頻率、沖擊能量不能同時調節的缺點，實現了對硬質合金、陶瓷類材料實際工況的模擬，用于研究、檢測、評估硬質合金、陶瓷類材料的抗沖擊性能，對合金的實際使用性能作出合理的評估及預測。

本專利包括循環載荷動力產生裝置及動力控制裝置和機械傳動裝置、沖擊夾具、加熱裝置及控溫裝置、固定支架及底座等。循環載荷動力產生裝置固定在支架和底座上，機械傳動裝置一端與循環載荷動力產生裝置相連，另一端與沖擊夾具連接，樣品固定在沖擊夾具上，沖擊夾具和樣品放置在加熱裝置當中。

本實用新型的的工作原理是：由調速電機、電磁鐵、氣動、液壓動力裝置等組成的循環載荷動力產生裝置產生循環動力，通過傳動裝置轉化成循環沖擊載荷并實現變速，帶動沖擊夾具對放置在加熱裝置中的樣品進行反復沖擊。加熱裝置可以是電阻加熱、電流直接加熱、微波、激光加熱等。通過調整動力控制裝置實現最終的沖擊頻率的控制，通過對控溫裝置的調節實現對試驗溫度的控制，根據被測試樣品的裂紋產生、擴展以及失效情況評估樣品材料的抗沖擊性能、使用壽命。

本實用新型的優點在于：同時具備了試驗溫度、沖擊頻率、沖擊載荷連續可調的功能；結構獨特、新穎，試驗樣品制備方便(同GB/T1817-1995)，設備使用方便，穩定可靠，制造成本較低，是一種新型的沖擊試驗設備。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理圖；

圖2為本實用新型的結構圖。

下面的結合具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

實施方式

如圖2所示，調速電機4通過螺絲固定在工作臺1上，調速電機4和變速盤11通過皮帶10相連，帶動變速盤11與凸輪12圍繞凸輪轉動軸13沿順時針方向轉動，并實現減速。橫梁連桿14固定在支架15上，一端與凸輪12相連，另一端上放置彈簧17，并可繞橫梁轉動軸16轉動。當凸輪12轉動時，彈簧17即被壓縮，轉動到A點時，彈簧17的壓縮量達到最大，凸輪12轉動超過A點時，彈簧即被釋放，推動與之相連的豎直連桿5和沖擊頭7向下運動，從而對放置在開合式加熱裝置6內的樣品8進行一次沖擊，豎直連桿5中通入冷卻水9進行保護。工作臺1繼續轉動，帶動變速盤11、凸輪12繼續轉動，彈簧17又將被壓縮，當凸輪12繼續轉動超過B點時，彈簧17又被釋放，帶動豎直連桿5、沖擊頭7對樣品再次沖擊，這樣連續不斷的沖擊試樣，從而進行反復沖擊試驗，通過調速控制器3調節調速電機4的轉速，實現對沖擊頻率的控制；調節溫度控制系統2可控制加熱裝置6的溫度，即試驗測試溫度；通過調節轉動軸13和橫梁軸16的位置就可控制彈簧的最大壓下量，即沖擊的載荷。