一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，属于材料试验领域，包括安装基座以及设置在安装基座上的试验组、设置在安装基座并与试验组连接的第一驱动机构以及设置在夹头上并位于试验组下方的送样组。本实用新型专利技术实现了不间断、可多次重复且自动化程度较高的单轴拉伸试验，大幅度提高了试验效率，减轻了试验人员的工作量；此外本实用新型专利技术有助于载荷、位移等试验数据的记录和提取，并可配合激光共聚焦显微镜(LSCM)系统或扫描电子显微镜(SEM)系统或电子背散射衍射(EBSD)系统对试验材料的显微组织动态演变进行观测和分析，实现微型样品单轴拉伸过程原位观察试验装置功能拓展。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置
本技术涉及材料试验领域，具体涉及一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置。
技术介绍
近年来，随着显微成像技术和仪器的快速发展，人们对材料的微观组织结构与宏观服役性能的相互关联有了更加深入的认识，借此推动了材料领域的快速发展。目前，传统力学性能测试设备已实现了自动化，但其使用的标准样品尺寸较大且无法在显微成像仪器下，进行细观乃至微观尺度(几百微米乃至几百纳米)的动态、实时监测，即原位显微观察。由此，材料工程师和科研工作者们一直尝试采用微小型样品完成材料测试，并且迫切期望获得一种能够配合激光共聚焦显微镜、扫描电镜等设备进行显微组织表征和观测的微型原位力学试验装置。目前，现已开发的微型原位力学试验装置，相对于传统大型力学设备结构更加小巧精密，但是试验操作难度和工作量较大。譬如由于样品本身尺寸较小，人工手动安装和更换都十分麻烦。特别是针对扫描电镜等需要在真空状态或封闭试验条件进行的原位观察试验，需要不断打开腔门进行手动更换试样，更加耗时费力，重复性差且更易导致人工误差。因此，如何提供一种结构紧凑、适用于小型样品、能够配合显微组织表征设备进行原位显微观察、能够实现自动化换样的微型原位力学试验装置，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术针对现有原位力学显微观察试验更换和安装试样耗时费力、精度和效率较低等不足，提出了一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，具体技术方案如下：一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，包括安装基座、设置在安装基座内的试验组、设置在安装基座上并用于驱动试验组的第一驱动机构以及设置在安装基座下端并用于将待测试样运送至试验组内的送样组；试验组包括：第一横梁、第二横梁、夹头、第二驱动机构、位移传感器以及载荷传感器；第一横梁和第二横梁设置在安装基座上且相互平行，夹头分别设置在第一横梁和第二横梁内，第二驱动机构分别设置在第一横梁和第二横梁内并用于驱动夹头旋转；载荷传感器设置在安装基座与第一横梁之间、位移传感器设置在第一横梁与第二横梁之间；送样组包括：送样架、第三驱动机构、样品仓和顶杆；第三驱动机构设置在送样架上，样品仓设置在送样架上并位于试验组底侧，顶杆设置在第三驱动机构输出端，并且样品仓底侧设有与顶杆配合的顶杆孔。作为优选，第二驱动机构包括设置在安装基座上的第二驱动电机以及设置在第二驱动电机输出端的螺纹杆，螺纹杆中端套设有与其螺纹连接的第一推筒，螺纹杆前端设有与其螺纹连接的第二推筒，第二推筒的前端设有固定压板，第一推筒和第二推筒外侧均设有键槽；夹头具有与第一推筒和第二推筒配合的安装槽，安装槽内设有与键槽对应的花键。作为优选，夹头上均设有试样固定槽，试样固定槽设置在夹头远离安装槽的端部。作为优选，第三驱动机构包括设置在送样架上的第三驱动电机、设置在第三驱动电机输出端的第三传动组、设置在第三传动组输出端并与顶杆配合的传动凸轮。作为优选，第三传动组包括设置在送样架并与送样架转动连接的第三传动轴、设置在第三驱动电机输出端并与第三传动轴螺纹连接的斜齿轮，传动凸轮设置在第三传动轴上。作为优选，送样架上并位于样品仓下方设有辅助电机，辅助电机输出端设有辅助凸轮，送样架上并位于样品仓下方设有与辅助凸轮配合的辅助顶杆，样品仓内设有辅助垫板。作为优选，第一驱动机构包括第一驱动电机、设置在第一驱动电机输出端的传动部以及设置在传动部输出端的丝杠，丝杠分别穿过第一横梁和第二横梁并且与第一横梁和第二横梁螺纹连接，并且丝杠两侧的螺纹旋向相反设置。作为优选，丝杠与第一横梁之间套设有螺纹套，丝杠与螺纹套螺纹连接，螺纹套与第一横梁滑动连接，第一横梁上可拆卸地设有用于定位螺纹套的固定销。作为优选，传动部包括设置在安装基座上的传动轴、设置在传动轴上并与第一驱动电机输出端螺纹连接的第一传动斜齿轮以及分别设置在第一横梁和第二横梁上并与传动轴螺纹连接的第二传动斜齿轮。本技术具有以下有益效果：本技术通过将待测试样分别放置在夹头上并固定，然后启动第一驱动电机并通过传动部将第一驱动电机的旋转扭矩传递到丝杠，丝杠旋转的过程中驱动与其螺纹连接且旋向相反的第一横梁和第二横梁以及夹头相互远离运动，由此实现对待测试样的拉伸。本技术有助于载荷、位移等试验数据的记录和提取，并可配合激光共聚焦显微镜或SEM系统或EBSD系统对试验材料的显微组织动态演变进行观测和分析，即原位显微观察试验装置拓展功能的实现。同时本技术中设置在送样架上的第三驱动机构驱动顶杆将样品仓内的待测试样顶入夹头内部，第二驱动电机带动螺纹杆旋转，并通过第一推筒、第二推筒与螺纹杆的螺纹连接配合以及第一推筒、第二推筒上的键槽与安装槽内的花键配合，使第一推筒和第二推筒同向直线移动，并将与第二推筒连接的固定压板推出到安装槽上方，即夹头上方。当第一推筒与螺纹杆旋紧时，通过键槽与花键的配合，第二驱动电机带动螺纹杆旋转并使夹头带动待测试样旋转。同理，第二驱动电机作反向旋转，固定压板收回，当第二推筒与螺纹杆旋紧时，通过键槽与花键的配合，第二驱动电机带动螺纹杆旋转并使夹头带动待测试样反向旋转。由此将下一次拉伸试验所需的待测试样放置在夹头内，实现了不间断、可多次重复、自动化程度较高的拉伸试验和原位观察，大幅度提高了试验效率，减轻了试验人员的工作量。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中第二驱动机构的结构示意图；图3为本技术中第二驱动机构的爆炸结构示意图；图4为本技术中第二驱动机构的剖视图；图5为本技术中送样组的结构示意图；图6为本技术中样品仓的结构示意图。图中：1-安装基座；2-试验组；3-第一驱动机构；4-送样组；21-第一横梁；22-第二横梁；23-夹头；24-第二驱动机构；25-位移传感器；26-载荷传感器；42-送样架；43-第三驱动机构；44-样品仓；45-顶杆；46-顶杆孔；242-第二驱动电机；243-螺纹杆；245-第一推筒；246-第二推筒；247-固定压板；248-键槽；241-安装槽；249-花键；6-试样固定槽；431-第三驱动电机；432-第三传动组；433-传动凸轮；4321-第三传动轴；4322-斜齿轮；5-辅助电机；51-辅助凸轮；52-辅助顶杆；441-辅助垫板；31-第一驱动电机；32-传动部；33-丝杠；8-螺纹套；9-固定销；321-传动轴；322-第一传动斜齿轮；323-第二传动斜齿轮。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，其特征在于，包括：安装基座(1)、设置在安装基座(1)内的试验组(2)、设置在安装基座(1)上并用于驱动所述试验组(2)的第一驱动机构(3)以及设置在安装基座(1)下端并用于将待测试样运送至所述试验组(2)内的送样组(4)；/n所述试验组(2)包括：第一横梁(21)、第二横梁(22)、夹头(23)、第二驱动机构(24)、位移传感器(25)以及载荷传感器(26)；所述第一横梁(21)和第二横梁(22)设置在安装基座(1)上且相互平行，所述夹头(23)分别设置在所述第一横梁(21)和第二横梁(22)内，所述第二驱动机构(24)分别设置在所述第一横梁(21)和第二横梁(22)内并用于驱动夹头(23)旋转；载荷传感器(26)设置在安装基座(1)与第一横梁(21)之间，位移传感器(25)设置在第一横梁(21)与第二横梁(22)之间；/n所述送样组(4)包括：送样架(42)、第三驱动机构(43)、样品仓(44)和顶杆(45)；所述第三驱动机构(43)设置在送样架(42)上，所述样品仓(44)设置在送样架(42)上并位于试验组(2)底侧，所述顶杆(45)设置在第三驱动机构(43)输出端，并且所述样品仓(44)底侧设有与顶杆(45)配合的顶杆孔(46)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，其特征在于，包括：安装基座(1)、设置在安装基座(1)内的试验组(2)、设置在安装基座(1)上并用于驱动所述试验组(2)的第一驱动机构(3)以及设置在安装基座(1)下端并用于将待测试样运送至所述试验组(2)内的送样组(4)；
所述试验组(2)包括：第一横梁(21)、第二横梁(22)、夹头(23)、第二驱动机构(24)、位移传感器(25)以及载荷传感器(26)；所述第一横梁(21)和第二横梁(22)设置在安装基座(1)上且相互平行，所述夹头(23)分别设置在所述第一横梁(21)和第二横梁(22)内，所述第二驱动机构(24)分别设置在所述第一横梁(21)和第二横梁(22)内并用于驱动夹头(23)旋转；载荷传感器(26)设置在安装基座(1)与第一横梁(21)之间，位移传感器(25)设置在第一横梁(21)与第二横梁(22)之间；
所述送样组(4)包括：送样架(42)、第三驱动机构(43)、样品仓(44)和顶杆(45)；所述第三驱动机构(43)设置在送样架(42)上，所述样品仓(44)设置在送样架(42)上并位于试验组(2)底侧，所述顶杆(45)设置在第三驱动机构(43)输出端，并且所述样品仓(44)底侧设有与顶杆(45)配合的顶杆孔(46)。


2.根据权利要求1所述的基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，其特征在于，所述第二驱动机构(24)包括设置在安装基座(1)上的第二驱动电机(242)以及设置在第二驱动电机(242)输出端的螺纹杆(243)，所述螺纹杆(243)中端套设有与其螺纹连接的第一推筒(245)，所述螺纹杆(243)前端设有与其螺纹连接的第二推筒(246)，所述第二推筒(246)的前端设有固定压板(247)，所述第一推筒(245)和第二推筒(246)外侧均设有键槽(248)；
所述夹头(23)具有与所述第一推筒(245)和所述第二推筒(246)配合的安装槽(241)，所述安装槽(241)内设有与键槽(248)对应的花键(249)。


3.根据权利要求2所述的基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，其特征在于，所述夹头(23)上均设有试样固定槽(6)，所述试样固定槽(6)设置在所述夹头(23)远离所述安装槽(241)的端部。


4.根据权利要求2所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴民，黄沥，陈学双，梁红琴，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51