[發明專利]一種帶有拉、壓機構的摩擦磨損測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201710627326.0
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107271306B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 余家欣
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 51214 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 卿誠;吳彥峰<國際申請>=<國際公布>=

1.一種帶有拉、壓機構的摩擦磨損測試方法，其特征是：

所述測試方法基于帶有拉、壓機構的摩擦磨損測試裝置，所述帶有拉、壓機構的摩擦磨損測試裝置包括有機架、直線導軌平臺、樣品臺、拉伸基座、工件夾持機構、反向觀測機構和摩擦副-球夾具；所述直線導軌平臺安置在機架上；所述樣品臺固定在直線導軌平臺上；所述拉伸基座固定在樣品臺上；所述拉伸基座中部鏤空；所述工件夾持機構設置在拉伸基座內；所述反向觀測機構設置在位于拉伸基座下方的樣品臺內；所述摩擦副球夾具固定在拉伸機構上方的機架上；所述直線導軌機構能夠在機架上滑動；

所述摩擦副球夾具下方固定有壓頭；

所述反向觀測機構包括有攝像機構、固定件、旋轉裝夾機構和位置調節機構；所述位置調節機構通過固定件與直線導軌平臺固定連接；所述旋轉裝夾機構固定在位置調節機構上；所述攝像機構固定在旋轉裝夾機構上；所述攝像機構位于拉伸基座下方且圖像采集端朝向拉伸基座；

所述工件夾持機構包括有滑塊、彈簧、套筒和螺桿；所述滑塊設置在拉伸基座內；所述螺桿穿過拉伸基座的側壁后與套筒連接；所述彈簧兩端分別與套筒和滑塊連接；所述螺桿在旋轉時能夠驅動套筒徑向移動；

所述直線導軌平臺上固定有絲杠傳動機構；所述絲杠傳動機構能夠驅動直線導軌平臺在機架上往復運動；

所述測試方法包括有以下步驟：

a、將待測材料用熱熔高黏膠粘在拉伸基座和滑塊的樣品槽內；

b、調節反向觀測裝置的位置，使攝像機構處于試驗材料正下方，能夠拍攝到實驗材料的表面；

c、通過旋轉調節螺桿，改變彈簧的伸長量，對實驗材料施加拉/壓力，使材料表面產生拉/壓應力；

d、設置實驗參數，包括：壓頭施加的載荷、摩擦運動速度和磨損測試時間；

e、試驗機控制摩擦副球夾具向下運動，使壓頭與待測工件接觸；絲杠傳動機構帶動直線導軌平臺做直線往復運動，使實驗材料與壓頭進行相對摩擦運動；

f、通過反向觀測裝置觀測并記錄實驗過程中壓頭與實驗材料的接觸及摩擦情況，獲得實際接觸半徑，并由此計算出實時接觸應力，從而判斷工件的形變形式為彈性變形、塑性變形或脆性斷裂；

g、通過攝像機構觀察到壓頭與工件的實際接觸半徑和劃痕寬度計算得出工件材料的磨損體積；

所述步驟f中，由攝像機構能夠觀測到壓頭與工件的實際接觸半徑a，并由此能夠計算出實際接觸面積式中R為壓頭半徑，h_c為壓入深度；

進而計算出實時接觸應力式中F_n為施加的載荷；通過P_m和材料屈服應力進行比較，式中E_a為活化能，v_a^*為活化體積，k為玻爾茲曼常數，T為溫度，ε為應變率，ε₀為參考應變率；當P_m＜σ_yield時，材料的形變形式為彈性變形，當P_m＞σ_yield時，材料的形變形式為塑性變形；

所述步驟g中，通過攝像機構觀察到的實際接觸半徑a和劃痕寬度L可以計算工件材料的磨損體積用于研究工件材料的去除情況。

2.根據權利要求1所述的一種帶有拉、壓機構的摩擦磨損測試方法，其特征是：所述拉伸基座內部側壁上設置有滑槽；所述滑塊能夠沿滑槽滑動；所述拉伸基座和滑塊內設置有相對應的樣品槽。

3.根據權利要求1所述的一種帶有拉、壓機構的摩擦磨損測試方法，其特征是：所述位置調節機構能夠在X、Y、Z三個方向上對旋轉裝夾機構的位置進行調整。