[發明專利]一種非接觸的鋁片塑性變形位移測量裝置

無效

• 申請號: 201410189560.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104048884A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 鄭建軍;田玉明;鄭帥;柴躍生;李青
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28;G01N3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及材料科學基礎實驗專用設備領域，特別是涉及一種基于光電芯片非接觸測量位移技術的金屬塑性變形應力與應變的裝置。

背景技術

在高等院校理工科專業中，依據國家專業教學指導委員會教學大綱要求，尤其在材料科學與工程、材料成型及控制工程等專業的本科實驗教學中，要求開設一項“金屬的塑性變形與再結晶”實驗項目，主要是針對厚度為0.3～1毫米的純鋁片進行“金屬的塑性變形與再結晶”實驗，現在大多數高校采用的是一種簡易專用拉伸試驗裝置。在實驗中，要求學生拉出一系列不同變形量的鋁片，并且變形度要求準確，拉伸過程速度均勻。但是現有設備采用手動單邊拉伸的原理，變形很難保證均勻一致，變形初期、中間、終了的不同階段所需拉力差距很大，變形速率不能保持穩定；尤其是金屬塑性變形后產生的加工硬化現象只有手感效果，而無量化值的概念，對加工硬化現象的認知存在一定的缺陷。變形量使用游標卡尺、直尺等工具測量，存在較多的人為誤差，即使是采用光電編碼器、光柵尺、容柵、直線測量尺等傳感器的拉伸試驗機，其傳感器也是安裝在移動梁或夾具等部位，測出的是移動梁或夾具的位移，實驗結果的重復性差，長期以來很難獲得理想的實驗教學效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于光電芯片非接觸測量位移技術的金屬塑性變形應力與應變實驗的專用拉伸試驗機，經過退火與酸蝕后，顯示鋁片再結晶后的晶粒大小，可以反映“金屬的塑性變形與再結晶”實驗中出現的金屬塑性變形、加工硬化現象、回復與再結晶的全過程，準確獲得實驗中金屬真實的變形量與所需應力的關系，加深對加工硬化現象的認識與理解，客觀地滿足實驗教學的要求，真正實現理論與實踐的完美結合。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種金屬塑性變形應力與應變實驗專用試驗機，包括基于光電芯片非接觸測量位移技術的傳感器、應力傳感器、電器控制部分、蝸輪蝸桿減速機構、絲杠傳動部分、機械傳動部分、鋁片楔形夾具部分、過程控制與聯動部分；所述的蝸輪蝸桿減速機構部分包括伺服電機、彈性聯軸器、支承軸承座、蝸輪、蝸桿、電磁離合器、手動轉輪；其中，所述的伺服電機自帶制動功能，伺服電機主軸通過所述的彈性聯軸器與所述蝸桿一端連接，所述的蝸桿帶動所述的蝸輪，所述的蝸桿兩端各有一個支承軸承座，所述的支承軸承座內有支承軸承，所述的蝸桿另一端與所述的電磁離合器連接，所述的電磁離合器與所述的手動轉輪連接；所述的伺服電機與所述的電器控制部分連接；所述的絲杠傳動部分由所述的蝸輪驅動，包括左右旋滾珠絲杠、支承軸承座、左、右旋頂推螺母，其中，所述的左右旋滾珠絲杠兩端各有一個所述的支承軸承座，所述的左右旋滾珠絲杠裝有所述的左旋頂推螺母和右旋頂推螺母；機械傳動部分包括直線精密導軌、導軌滑塊、連接板、左應力傳感器定位模塊、右應力傳感器定位模塊，其中，所述的直線精密導軌通過緊固件與機體相連，所述的左旋頂推螺母、右旋頂推螺母與所述的導軌滑塊、連接板通過緊固件相連，所述的左應力傳感器定位模塊、右應力傳感器定位模塊與連接板、導軌滑塊、鋁片楔形夾具部分通過緊固件相連，所述的應力傳感器安裝在定位模塊的中間部位，應力傳感器與所述的電器控制部分的微電腦處理器相連，所述的左、右應力傳感器定位模塊通過一對連接桿分別與左、右旋頂推螺母連接，兩部分之間有一定間隙；鋁片楔形夾具部分包括兩塊固定塊部分、兩塊可移動楔形體調節塊部分，所述的固定塊部分通過緊固件與連接板相連，所述的可移動楔形體調節塊部分在側面或底面裝有復位彈簧，并通過一只內六角螺栓與所述的連接板相連；過程控制與聯動部分包括拉伸限位開關、復位限位開關、聯動控制，所述的拉伸限位開關、復位限位開關均安裝在機體上，其中，拉伸限位開關在遠端，復位限位開關在近端，所述的聯動控制與所述的電器控制部分相連；基于光電芯片非接觸測量位移技術的傳感器由支承定位板、光電測量傳感器模塊組成，所述的支承定位板由緊固件固定在機體上，所述的光電測量傳感器模塊為一對，分別固定在所述的支承定位板上；所述的光電測量傳感器模塊與所述的電器控制部分的微電腦處理器相連；所述的光電測量傳感器模塊由成像系統(IAS)、信號處理系統(DSP)、接口系統(SPI)三大系統組成。

所述的金屬塑性變形應力與應變實驗專用試驗機的鋁片楔形夾具由固定塊部分和可移動楔形體調節塊部分組成，只需一只內六角扳手就可以將鋁片在楔形夾具中夾緊，而且夾持力度大小可控。

所述的金屬塑性變形應力與應變實驗專用試驗機具有手動功能，通過所述的電磁離合器實現手動與自動的切換，自動拉伸或復位時電器控制部分優先斷開手動功能。