滚轴测试系统及滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度的方法技术方案

本发明专利技术公开了滚轴测试系统及滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度的方法，滚轴测试系统，包括固定及加载力组件、测试组件、实验组件以及测试平台；测试平台上设置用于放置薄膜样品的实验组件，测试组件位于实验组件上方；固定组件及加载力组件底部设置连接组件，连接组件上设置有传感组件，连接组件与连杆相连，测试组件设置在连杆上。该薄膜界面结合疲劳强度评价方法能够在模拟齿轮及滚轴表面薄膜类赫兹接触过程中，所遇到交变载荷及高应力环境。通过测试滚轴轴体对薄膜施加动载荷、静载荷或动静载荷耦合情况，准确有效的测试及评价薄膜在类工况情况下界面结合疲劳强度及疲劳寿命。类工况情况下界面结合疲劳强度及疲劳寿命。类工况情况下界面结合疲劳强度及疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
滚轴测试系统及滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度的方法


[0001]本专利技术涉及薄膜性能测试领域，具体涉及滚轴测试系统及滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度的方法。

技术介绍

[0002]据第六届世界摩擦学大会统计，现如今每年全世界约30％的一次能源因摩擦被消耗，约60％的机器零部件因为磨损而失效，约50％的机械装备恶性事故起源于润滑失效和过度磨损，然而相对于零部件的失效模式，主要发生在近表面区域及表面区域。对此，相关专家学者提出了在机器零部件表面制备一种膜层，以提高零件的耐磨性、耐蚀性及耐疲劳性能。对于耐磨薄膜的应用，能够减少15
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20％的磨损/摩擦，能显著降低与环境效益相关的经济成本，以及在不改变基体本体性能的前提下调整基体表面形貌、磨损性能、附着力和疲劳强度。
[0003]目前对于薄膜界面结合疲劳强度及疲劳寿命的评价手段相对来说较为单一，主要以压入测试评价薄膜的静态结合性能以及滚球对薄膜的疲劳寿命进行评价，尤其是以球盘式滚球接触疲劳及四球式滚球接触疲劳为主的测试手段。然而以滚球为主要疲劳测试加载力施加介质的测试手段，相对于薄膜的实际工作环境，无法准确的模拟出薄膜的实际受力情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的不足，提供滚轴测试系统及滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种滚轴测试系统，包括固定及加载力组件、测试组件、实验组件以及测试平台；
>[0007]其中，测试平台上设置用于放置薄膜样品的实验组件，测试组件位于实验组件上方；固定组件及加载力组件底部设置连接组件，连接组件上设置有传感组件，连接组件与连杆相连，测试组件设置在连杆上。
[0008]进一步的，实验组件通过夹具组件固定在测试平台上。
[0009]进一步的，连接组件底部设置锁止组件。
[0010]进一步的，连接组件通过卡扣组件与连杆相连。
[0011]进一步的，传感组件包括金属簧片以及与金属簧片相接触的压电陶瓷传感器。
[0012]一种基于如上所述的滚轴测试系统的滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度方法，包括以下步骤：
[0013]在线性力加载、定载荷或交变载荷下，将加载力由固定及加载力组件产生经连接组件以及连杆传递后均匀的作用于测试组件上，然后加载到静止、或水平移动或往复运动的位于实验组件上的薄膜样品上，实现薄膜界面结合疲劳强度的评价。
[0014]进一步的，将薄膜样品放置于载物平台上后，将薄膜样品固定在实验组件上，0.01
～200N加载力通过固定及加载力组件产生经连接组件传递后均匀的作用于测试组件上，通过施加加载力至薄膜破裂，对薄膜静载荷下界面结合性能进行评价。
[0015]进一步的，将薄膜样品固定在实验组件上，设置加载力由1N线性增加到100N，加载力通过固定及加载力组件产生经连接组件传递后均匀的作用于测试组件上，通过载物平台将薄膜样品沿X轴方向移动，评价薄膜样品在线性动载荷下界面结合性能。
[0016]进一步的，将薄膜样品固定后，设置加载力为0.01～100N定载荷，加载力通过固定及加载力组件产生经连接组件传递后均匀的作用于测试组件上，通过载物平台使薄膜样品沿X轴方向往复运动，并根据载荷变化调节测试过程中载物平台运动频率及测试时间，评价薄膜样品定载荷作用下界面结合疲劳强度及疲劳时间。
[0017]进一步的，将薄膜样品固定后，设置加载力为2～50N交变载荷，交变载荷随着往复运动周期循环变化，加载力通过固定及加载力组件产生经连接组件传递后均匀的作用于测试组件上，通过载物平台使薄膜样品沿X轴方向往复运动，并根据载荷变化调节测试过程中载物平台运动频率及测试时间，评价薄膜样品交变载荷作用下界面结合疲劳强度及疲劳时间。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益成果是：
[0019]本专利技术通过设置固定及加载力组件、测试组件、实验组件以及测试平台，加载力经过多重组件的传递之后，加载力均匀稳定的通过测试组件施加于薄膜样品上，从而保证测试及评级结果的准确稳定。采用独立设计的滚轴测试系统，相较于以球盘式滚球接触疲劳及四球式滚球接触疲劳为代表的滚球式接触疲劳测试手段，能够更好的模拟薄膜在实际工作环境中的受力及形变情况，进而使得评价测试结果能够更好的反应实际的薄膜界面结合疲劳强度及疲劳寿命。
[0020]本专利技术能够在多维度多尺度下综合评价薄膜的结合疲劳强度及疲劳寿命。相对于传统的薄膜界面结合疲劳强度及疲劳寿命的评测而言，本方法能够实现在同一样品上完成薄膜定载荷及交变载荷作用下，通过滚轴评价薄膜界面结合疲劳强度及疲劳寿命的目的，以防止测试其他样品造成测试结果的误差。本专利技术采用滚轴测试系统与滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度相结合，不仅能够更好的模拟实际工况环境下薄膜的界面疲劳强度及疲劳寿命，而且能够在后续的力学系统建立之后更好的模拟出在齿轮轴承等一系列以线接触为主的类赫兹运动零件的实际受力情况。相对于以滚球为介质的接触疲劳测试而言，本专利技术能够实际模拟出齿轮轴承组等系列传动零件在以线接触为主的类赫兹接触下的实际工作环境，薄膜的实际受力情况以及薄膜的疲劳及磨损性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度方法所应用的滚轴测试系统的示意图。
[0022]图2为本专利技术的滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度方法的流程图。
[0023]图3为滚轴测试系统的传感组件结构示意图。
[0024]其中，1为固定及加载力组件、2为连接组件、3为锁止组件、4为传感组件、5为卡扣组件、6为测试组件、7为连杆、8为试验组件、9为夹具组件、10为测试平台、11为压电陶瓷传感器，12为金属簧片。
具体实施方式
[0025]现在将结合附图与具体实施例相结合以实现对专利技术更好的诠释，以实现本领域的技术人员对本专利技术的更好理解，但所列举的具体实施例不作为本专利技术保护范围的限制。
[0026]需要说明的是，下列各实施例中所述的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所述的滚轴系统的各组件，如无特殊说明，均可在市场购买得到。
[0027]参见图1，本专利技术实施例的滚轴测试系统，包括固定及加载力组件1、卡扣组件5、测试组件6、连杆7、实验组件8、测试平台10以及传感组件4；其中，测试组件6、连杆7及传感组件4通过连接组件2连接于固定组件及加载力组件1，具体的，测试平台10上设置实验组件8，实验组件8通过夹具组件9固定在测试平台10上。薄膜样品设置在实验组件8上，测试组件6位于薄膜样品上方。固定组件及加载力组件1底部设置连接组件2，连接组件2底部设置锁止组件3，连接组件2上设置传感组件4，连接组件2通过卡扣组件5与连杆7相连，测试组件6设置在连杆7上。
[0028]测试组件6对薄膜样品所施加的加载力由固定及加载力组件1产生经连接组件2传递后均匀的作用于实验组件8上。参见图3，传感组件4包括金属簧片12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚轴测试系统，其特征在于，包括固定及加载力组件(1)、测试组件(6)、实验组件(8)以及测试平台(10)；其中，测试平台(10)上设置用于放置薄膜样品的实验组件(8)，测试组件(6)位于实验组件(8)上方；固定组件及加载力组件(1)底部设置连接组件(2)，连接组件(2)上设置有传感组件(4)，连接组件(2)与连杆(7)相连，测试组件(6)设置在连杆(7)上。2.根据权利要求1所述的一种滚轴测试系统，其特征在于，实验组件(8)通过夹具组件(9)固定在测试平台(10)上。3.根据权利要求1所述的一种滚轴测试系统，其特征在于，连接组件(2)底部设置锁止组件(3)。4.根据权利要求1所述的一种滚轴测试系统，其特征在于，连接组件(2)通过卡扣组件(5)与连杆(7)相连。5.根据权利要求1所述的一种滚轴测试系统，其特征在于，传感组件(4)包括金属簧片(12)以及与金属簧片相接触的压电陶瓷传感器(11)。6.一种基于权利要求1
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5中任意一项所述的滚轴测试系统的滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度方法，其特征在于，包括以下步骤：在线性力加载、定载荷或交变载荷下，将加载力由固定及加载力组件(1)产生经连接组件(2)以及连杆(7)传递后均匀的作用于测试组件(6)上，然后加载到静止、或水平移动或往复运动的位于实验组件(8)上的薄膜样品上，实现薄膜界面结合疲劳强度的评价。7.一种根据权利要求6所述的滚轴法评价薄膜界面结合疲劳强度方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马大衍，王喆，邓俊楷，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：