CN112082878B - 一种冲孔测试设备 - Google Patents
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Abstract
本公开属于材料性能检测领域，公开一种冲孔测试设备，包括用于放置样品的工作台，以及对工作台上的样品进行冲压检测的冲头，所述工作台处于真空腔体下，工作台下方设置有用于对工作台上的样品施加压力进行检测的压力感应单元，工作台周侧设置有用于对工作台上的样品进行形变检测的形变检测单元；压力感应单元和形变检测单元均与控制器之间进行电性连接，压力感应单元将样品的压力信息，以及形变检测单元将样品的的形变信息传输至控制器内，控制器对接收的压力感应单元将样品的压力信息，以及形变检测单元将样品的的形变信息进行展示和/或输出；在真空环境下，冲头对样品进行冲压实验，根据需求进行不同温度环境下的试验。
Description
技术领域
本公开属于材料性能检测领域，具体涉及一种冲孔测试设备。
背景技术
目前对材料进行力学特征的需求引起了对小样本测试技术的大量研究。小冲孔(SP)技术就是是一种小样本测试技术，用于结构材料的表面特征处理，从而进行力学分析。现越来越多地用于其航空航天，汽车或航海以及非金属材料的行业。
尽管越SP测试使用广泛，但是目前针对于对材料表征进行不同环境下的处理及对形变数据全面的采集和处理的设备相对涉及较少。
发明内容
针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种冲孔测试设备，用于对材料进行性能测试。
本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
一种冲孔测试设备，包括用于放置样品的工作台，以及对工作台上的样品进行冲压检测的冲头，所述工作台处于真空腔体下，工作台下方设置有用于对工作台上的样品施加压力进行检测的压力感应单元，工作台周侧设置有用于对工作台上的样品进行形变检测的形变检测单元；
所述压力感应单元和形变检测单元均与控制器之间进行电性连接，压力感应单元将样品的压力信息，以及形变检测单元将样品的的形变信息传输至控制器内，控制器对接收的压力感应单元将样品的压力信息，以及形变检测单元将样品的的形变信息进行展示和/或输出。
进一步地，所述压力感应单元和形变检测单元安装在模具位置调整滑台上。
进一步地，包括夹具，所述夹具由安装在工作台上的下模具，以及带有冲头孔的上模具组成，样品夹持放置在上模具和下模具之间。
进一步地，所述冲头为下部为圆头的蠕变冲头，或者下部为平头的剪切冲头。
进一步地，所述真空腔体内设置有均匀布置的加热单元。
进一步地，所述加热单元采用硅钼棒和氧化铝的组合，硅钼棒按照对称的排列方式排布真空腔内，氧化铝保温层用于对真空腔进行隔热作用。
进一步地，包括温度检测单元，所述温度检测单元采用B型热电偶，硅钼棒后部***一根B型热电偶，B型热电偶距离样品在2mm以内。
进一步地，所述冲头上方设置有托盘，托盘用于放置承重单元，
进一步地，所述托盘与冲头之间设置有连接杆和联轴器，冲头与连接杆之间通过联轴器进行连接，连接杆另一端与托盘进行连接，连接杆伸出至卡罩外部，托盘与卡罩之间设置有波纹管。
进一步地，所述托盘一侧安装有减速器和限位光电开关，减速器连接有伺服电机。
本公开的有益效果：
在真空环境下，冲头对样品进行冲压实验，根据需求进行不同温度环境下的试验。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例的结构示意图；
图2是本公开实施例的整体示意图；
图3是本公开实施例的加热单元结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
如图1所示，一种冲孔测试设备，包括用于放置样品的工作台1，以及对工作台1上的样品进行冲压检测的冲头2，工作台1处于真空腔体下，工作台1下方设置有用于对工作台1上的样品施加压力进行检测的压力感应单元30，工作台1周侧设置有用于对工作台1上的样品进行形变检测的形变检测单元31；
压力感应单元30和形变检测单元31均与控制器之间进行电性连接，压力感应单元30将样品的压力信息，以及形变检测单元31将样品的的形变信息传输至控制器内，控制器对接收的压力感应单元30将样品的压力信息，以及形变检测单元31将样品的的形变信息进行展示和/或输出。
一些公开中，压力感应单元30采用压力传感器，用于在恒速模式下测量样品所受的力的变化；形变检测单元31采用位移传感器，如光栅尺，用于在恒压模式下测量冲头2位移量即样品形变量；一些公开中，压力感应单元30和形变检测单元31安装在模具位置调整滑台上，模具位置调整滑台可在冲头2和模具位置偏移(冲头2冲头2和模具内孔不同心)时进行微调整。
样品可通过夹具进行放置在工作台1上，如夹具由安装在工作台1上的下模具，以及带有冲头孔的上模具组成，样品夹持放置在上模具和下模具之间，进行冲头2对样品冲压；
冲头2使用硬度较高且耐高温的材料如钼钨等，冲头2根据实际需求进行调换为下部为圆头的蠕变冲头2，或者下部为平头的剪切冲头2，其中剪切冲头2的边缘不能倒角，上模具和下模具材质采用碳化硅或石墨等材质，蠕变模具的上模具的冲头孔大于冲头2冲头2直径，剪切模具的上模具的冲头孔等于冲头2冲头2直径。
真空腔体可由相对于外界密封卡罩4的封闭腔形成，卡罩4外接真空泵，真空泵用于对卡罩4的封闭腔进行真空度调节。
一些公开中，真空腔体内设置有均匀布置的加热单元，加热单元用于对真空腔体进行加热，通过均匀布置，使得工作台1上的样品处温度和用于采集真空腔的温度检测单元处的温度一致，避免温度检测单元采集的温度与样品处温度之间存在相对误差。
一些公开中，如图3所示，如加热单元采用硅钼棒50和氧化铝51的组合，硅钼棒50按照对称的排列方式排布真空腔内，使真空腔内部温场均匀，氧化铝51保温层用于对真空腔进行隔热作用，使真空腔内部温度最高能达到1700摄氏度，且温度不会大量扩散外到真空腔外的卡罩4，从而保证卡罩4的温度处在50°以下；
如温度检测单元采用B型热电偶52，硅钼棒50后部***一根B型热电偶52，B型热偶最高检测温度为1820摄氏度，B型热电偶52靠近样品，距离样品在2mm以内，保证B型热电偶52检测的温度无限趋向于样品温度。
一些公开中，真空腔体内设置有冷却单元，冷却单元用于对真空腔体内温度进行降温，冷却单元配合加热单元进行协调工作，使得真空腔体内温度的实时调节，一些公开中，如冷却单元采用与冲头2同轴线布置的水冷盘5；
在一些公开中，真空腔体包含电路，气路，水路三种通道，电路使用真空航空插头和真空电机分别把电信号和加热负载电流连接到外部，气路包括一个针阀连接一个出气口，和一个KF25抽气口。水路分别包括上下两个水冷台和必要通往外部的水管和水管接头。在保证真空度的前提下把腔体内部所需要的气体水冷和电传输到外部。
冲头2上方设置有托盘6，托盘6用于放置承重单元，一些公开中，承重单元可以为设定重量的承重块60，在使用时，根据需求，进行多块承重块60放置于托盘6上，承重块60用于对冲头2进行下压，此时冲头2对工作台1上的样品进行施加压力，工作台1上的样品得以压力施加。
托盘6与冲头2之间设置有连接杆61和联轴器62，冲头2与连接杆61之间通过联轴器62进行连接，连接杆61另一端与托盘6进行连接，连接杆61伸出至卡罩4外部，托盘6与卡罩4之间设置有波纹管63，波纹管63用于对托盘6进行复位。
一些公开中，卡罩4上安装有导向轴41，托盘6沿着导向轴41滑动，导向轴41用于对托盘6进行运动导向，使得托盘6的运动具有一定的平稳性。
如图2所示，托盘6一侧安装有减速器71和限位光电开关，减速器71连接有伺服电机72，伺服电机72用于对减速器71驱动，减速器71用于对托盘6进行作用，伺服电机72提供动力使冲头2保持移动，减速器71既能使伺服电机72力矩增大从而避免因样品太硬使伺服电机72转不动的情况，又可以使冲头2移动速度过小的情况下保证速度的精度，光电开关能使冲头2在一定范围内移动，不会发生速度过快产生的碰撞。
工作原理：
在真空环境下，放入冲头2和装载材料样品的模具进行冲压实验，根据需求进行提供不同温度进行实验，和冲头2连接了两种不同的装置，一种连接了供压装置，可通过放入不同重量的承重块60给冲头2施加恒定压力，从而通过冲头2对样品材料进行冲压测试，一种连接提供了位移装置，可通过调节伺服电机72转速继而给冲头2一个恒定的速度，使冲头2对样品产生的形变位移相对于时间是固定的，与现有设备相比该设备更加全面、更加方便快捷、更加准确、更加实时反应样品的形态变化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。
Claims (7)
1.一种冲孔测试设备，包括用于放置样品的工作台(1)，以及对工作台(1)上的样品进行冲压检测的冲头(2)，其特征在于，所述工作台(1)处于真空腔体下，工作台(1)下方设置有用于对工作台(1)上的样品施加压力进行检测的压力感应单元(30)，工作台(1)周侧设置有用于对工作台(1)上的样品进行形变检测的形变检测单元(31)；
所述压力感应单元(30)和形变检测单元(31)均与控制器之间进行电性连接，压力感应单元(30)将样品的压力信息，以及形变检测单元(31)将样品的形变信息传输至控制器内，控制器对接收的压力感应单元(30)将样品的压力信息，以及形变检测单元(31)将样品的形变信息进行展示和/或输出；
所述冲头(2)上方设置有托盘(6)，托盘(6)用于放置承重单元；
所述托盘(6)与冲头(2)之间设置有连接杆(61)和联轴器(62)，冲头(2)与连接杆(61)之间通过联轴器(62)进行连接，连接杆(61)另一端与托盘(6)进行连接，连接杆(61)伸出至卡罩(4)外部，托盘(6)与卡罩(4)之间设置有波纹管(63)；
所述托盘(6)一侧安装有减速器(71)和限位光电开关，减速器(71)连接有伺服电机(72)。
2.根据权利要求1所述的冲孔测试设备，其特征在于，所述压力感应单元(30)和形变检测单元(31)安装在模具位置调整滑台上。
3.根据权利要求1所述的冲孔测试设备，其特征在于，包括夹具，所述夹具由安装在工作台(1)上的下模具，以及带有冲头孔的上模具组成，样品夹持放置在上模具和下模具之间。
4.根据权利要求1所述的冲孔测试设备，其特征在于，所述冲头(2)为下部为圆头的蠕变冲头(2)，或者下部为平头的剪切冲头(2)。
5.根据权利要求1所述的冲孔测试设备，其特征在于，所述真空腔体内设置有均匀布置的加热单元。
6.根据权利要求5所述的冲孔测试设备，其特征在于，所述加热单元采用硅钼棒(50)和氧化铝(51)的组合，硅钼棒(50)按照对称的排列方式排布真空腔内，氧化铝(51)保温层用于对真空腔进行隔热作用。
7.根据权利要求6所述的冲孔测试设备，其特征在于，包括温度检测单元，所述温度检测单元采用B型热电偶(52)，硅钼棒(50)后部***一根B型热电偶(52)，B型热电偶(52)距离样品在2mm以内。
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| GR01 | Patent grant | ||
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