The present invention relates to a friction and wear testing device for in-situ observation of fatigue crack growth in materials, including a workbench, a lower fixed block of a fixed sample is arranged on the workbench, a cross beam is arranged above the workbench, an upper fixed block for fixing a silicon nitride ball of the upper sample is arranged on the cross beam, and the upper sample is propped against the lower sample. On the upper surface, the driving mechanism drives the upper fixed block to move to and fro in the horizontal direction of the cross beam, and the lower sample is made of transparent material. A micromirror is arranged on the worktable, one end of the mirror barrel of the microscope points to one side of the lower sample, the other end of the mirror barrel of the microscope is provided with a camera, and the worktable is also provided with a light source and a light source. On the other side of the specimen, because the specimen is made of transparent material, the internal fatigue cracks under the friction interface of the specimen can be observed directly by microscope during the experiment, and the growth, expansion and disappearance of the cracks can be recorded by video camera, so that the wear and failure mechanism of the material can be further improved. Know.
【技术实现步骤摘要】
一种可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置
本专利技术涉及试验设备
,具体涉及一种可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置。
技术介绍
试样的摩擦磨损试验是通过针对工件或制备试样的实际面对摩擦的部位进行加速的摩擦磨损测试,以便在短时间内测试其摩擦系数和磨损率曲线,这对试样的应用研究起到较为关键的作用。本装置中使用的线性往复式摩擦副是一种典型的摩擦磨损实验的实现方式,实际操作时,将待测试的两块试样放置在试验机上,并且两块试样的待测试面贴合,利用加压设备实施对其中一块试样进行加压,并且来回拉动试样,从而实现两个试样的来回摩擦,在设定的时间以及设定的压力下,记录试样摩擦系数与磨损量,从而来判断试样的摩擦学性能。低摩擦系数下的金属表面疲劳磨损是滚动轴承等摩擦学关键零部件失效的主要方式,由于赫兹接触压力导致材料所受最大剪应力发生在接触面下材料内部某一深度,金属材料内部的天然缺陷成为材料破坏的起点,诱发裂纹的产生、扩大和迁移,当裂纹扩展到表面时,就会产生磨屑,造成表面疲劳磨损和润滑失效。现有技术中,通常采用光学显微镜或其他表面成像技术对试样磨损后的上表面进行观测以判断疲劳磨损的发生,但无法获取材料内部裂纹的分布和扩展情况,缺乏针对起始于接触面下方材料内部的裂纹扩展过程的原位实验能力,妨碍了对下表面疲劳磨损机理的深入研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是:首次提供一种可原位观测透明材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置,从而为滚动轴承疲劳失效机理的相关研究提供重要工具。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦 ...
【技术保护点】
1.一种可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置,其特征在于:包括工作台(10),所述工作台(10)上设置有固定下试样的下固定块(20),所述工作台(10)上方设置有横梁(30),所述横梁(30)上设置有用于固定上试样氮化硅球的上固定块(40),所述上试样抵靠在下试样的上表面,驱动机构驱动上固定块(40)位于横梁(30)的水平方向往复移动,所述下试样由透明材料制成,所述工作台(10)上还设置有显微镜(50),所述显微镜(50)的镜筒一端指向下试样的一侧面,所述显微镜(50)的镜筒另一端设置有摄像机(60),所述工作台(10)上还设置有光源(90),所述光源(90)指向下试样的另一侧面。
【技术特征摘要】
1.一种可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置,其特征在于:包括工作台(10),所述工作台(10)上设置有固定下试样的下固定块(20),所述工作台(10)上方设置有横梁(30),所述横梁(30)上设置有用于固定上试样氮化硅球的上固定块(40),所述上试样抵靠在下试样的上表面,驱动机构驱动上固定块(40)位于横梁(30)的水平方向往复移动,所述下试样由透明材料制成,所述工作台(10)上还设置有显微镜(50),所述显微镜(50)的镜筒一端指向下试样的一侧面,所述显微镜(50)的镜筒另一端设置有摄像机(60),所述工作台(10)上还设置有光源(90),所述光源(90)指向下试样的另一侧面。2.根据权利要求1所述的可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置,其特征在于:所述下固定块(20)设置在下滑台(70)上,所述下滑台(70)位于工作台(10)的三维度位置可调。3.根据权利要求2所述的可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置,其特征在于:所述下固定块(20)设置在三维力传感器(80)上,所述三维力传感器(80)用于测量下试样承受的压力及摩擦力。4.根据权利要求3所述的可原位观测材料内部疲劳裂纹生长的摩擦磨损试验装置,其特征在于:所述上固定块(40)与横梁(30)之间设置有调节机构,调节机构调节上固定块(40)位于工作台(10)的水平方向及竖直方向移动。5.根据权利要求4所述的可原位观测材料内部...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶家鑫,孙魏,陶博,刘焜,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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