一种表面覆铜性能测试设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种表面覆铜性能测试设备及方法，测试设备包含加载模块、第一位移模块、第二位移模块、底座、控制模块等。通过第一位移模块带动加载模块移动，并达到控制模块设定的初始加载力，随后通过加载模块和第二位移模块协同，实现恒力恒速、恒力变速、变力恒速和变力变速等不同形式的覆铜性能测试。并通过更换第二位移模块的组件，可以实现直线往复、圆周等不同形式的覆铜测试。与现有技术相比，本发明专利技术具有结构简单、功能齐全、测试稳定等优点。功能齐全、测试稳定等优点。功能齐全、测试稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种表面覆铜性能测试设备及方法


[0001]本专利技术涉及表面性能测试领域，尤其涉及一种表面覆铜性能测试设备及方法。

技术介绍

[0002]在身管与铜弹带、铜弹丸相接触的部件在服役过程中，由于铜金属及其合金自身的物理性质和高温、高压等因素的影响，身管内壁会形成覆铜(挂铜)现象，轻微的均匀的覆铜对射击影响较小，但若出现不均匀或为块状的挂铜，则会影响弹丸正常运动，降低射击精度，甚至引起炮膛膨胀乃至炸膛，严重影响装备和人身安全。
[0003]目前，诸多科研人员针对此现象提出了诸多设备在覆铜后进行清理，如CN113091505B、CN113319067A、CN114136145A、CN217303734U、CN214372012U等，乃至部分科研人员在装药中加入了除铜剂，其落脚点均为如何高效高质量的祛除覆铜。
[0004]目前对于覆铜的试验，多为使用经过射击后的身管经过机加工获得其内壁局部，随后进行一系列厚度、宽度、成分、界面形貌等表征：一方面，由于原始样品的特殊性，获取的难度较大且手续繁琐；另一方面，由于身管加工的复杂性，其试验成本较高；最后，由于大多数时候射击的情况存在诸多不可控性，科研人员往往无法获得试验参数梯度变化的有科学研究意义的样品。
[0005]实验室中，采用学生手动磨划方式具有较大的不确定性，重复性较差；
[0006]若专门采购一台摩擦磨损试验机，则投入极大的成本，且由于弹丸挤进过程并非单一匀速匀力运动，常规的摩擦磨损也无法实现准确的模拟，特殊定制也必然带来更为高昂的成本。
[0007]因此，有必要研究一种表面覆铜性能测试设备及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了一种表面覆铜性能测试设备及方法，。
[0009]一方面，本专利技术提供一种表面覆铜性能测试设备，所述测试设备包括：加载模块、第一位移模块、第二位移模块、底座和控制模块；
[0010]所述加载模块包括：驱动装置、传动杆、三向传感器和铜柱，所述驱动装置、传动杆、三向传感器和铜柱依次连接；
[0011]所述第一位移模块包括：第一位移电机、第二位移电机、第一传动螺杆、第二传动螺杆和横梁，所述横梁一端通过第一传动螺杆连接第一位移电机，另一端通过第二传动螺杆连接第二位移电机；
[0012]所述第二位移模块包含：第三位移电机、第三传动螺杆、样品台和螺杆固定机构，第三传动螺杆一端与第三位移电机连接，另一端与螺杆固定机构连接，所述样品台与第三传统螺杆螺纹连接；
[0013]所述驱动装置与横梁连接；
[0014]所述第一传动螺杆和第二传动螺杆均穿过底座分别与第一移电机和第二位移电机相连；
[0015]所述第一位移电机和第二位移电机同步；
[0016]所述第三位移电机反转时，驱动装置同步反转卸载全部压力；
[0017]控制模块通过线缆同时连接驱动装置、三向传感器、第一位移电机、第二位移电机和第三位移电机相连。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述铜柱材质为铜金属或铜合金；所述铜柱的底部设置倒角；所述铜柱的底面表面粗糙度不大于Ra 3.2。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述样品台上设有样品夹持装置，所述样品夹持装置为螺纹孔点阵、四爪卡钳、平口钳或沉孔点阵。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一传动螺杆和第二传动螺杆对称设置，所述第一位移电机和第二位移电机对称设置。
[0021]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述驱动装置施加力范围为0～500N，样品台位移速度为0～100mm/s，位移分辨率0.05～0.005mm，横梁位移速度0.01～10mm/s，位移分辨率0.05～0.001mm，所述驱动装置反转时减少由于第一驱动模块中横梁下移形成的压力。
[0022]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述样品台的底面设置有与第三传动螺杆适配的蜗轮，蜗轮与第三传动螺杆啮合连接，样品台与蜗轮同心，蜗轮中心设置支撑杆，支撑杆与底座相连，支撑杆的任意一端或两端设置有轴承。
[0023]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述蜗轮最大转速2000rpm。
[0024]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种表面覆铜性能测试方法，通过所述的测试设备实现，所述测试方法包括以下步骤：
[0025]S1：将待测样品与样品台固定连接；
[0026]S2：调整加载模块位置，使得铜柱和钢铁样品在垂直方向上重合；
[0027]S3：通过控制模块，控制第一位移电机和第二位移电机，通过第一传动螺杆和第二传动螺杆带动横梁及加载模块下降，至设定初始压力值后停止；
[0028]S4：通过控制模块设定加载力变化曲线、样品速度变化曲线、试验循环次数、单次试验距离、总试验距离和试验时间，开始测试后，加载模块和第二位移模块开始运转；
[0029]S5：铜柱与钢铁样品之间的单次试验距离达到S4中的设定值；
[0030]S6：第二位移模块开始反向运转，同步驱动装置反向运转卸载至三向传感器压力为0N，样品台恢复S1时位置后，重复S3和S5；
[0031]S7：总试验距离、试验时间或试验循环次数中任一设定参数执行完成后，加载模块卸载至三向传感器压力为0N、第二位移模块恢复原位至S1时位置、第一驱动模块带动横梁恢复原位至S1时位置，控制模块输出压力、压强、摩擦力、摩擦系数的时间/距离曲线及原始数据；
[0032]S8：将钢铁样品与样品台分离，进行后续表征分析。
[0033]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中初
始压力值为0～500N。
[0034]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S8中后续表征分析包含测量钢铁试样表面覆铜的厚度、宽度及观察覆铜表面及界面形貌。
[0035]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0036]1、本专利技术极简化、轻量化：除必要的覆铜测试构件外，本专利技术不包含其他任何装置，在尽量少的构件下实现了覆铜测试，极简化的设计一方面带来的是成本的有效降低，与动辄五位数六位数的磨损试验机形成鲜明对比；另一方面，极简化设计带来的是更低的维护难度和拆装难度，本领域技术人员均可在无外援情况下自行实现机械故障的排除和构件的替换，同时在完成相关研究后，可以将本设备整体拆卸放置，不会成为实验室中的“固定占位”；最后，轻量化的设备可在需要时安置入行李箱等容器中携带，便于出差携带，仅需简单的拆装工具即可实现不同地点的测试工作。
[0037]2、本专利技术第三位移电机反转时，驱动装置同步反转卸载全部压力的设计；驱动装置施加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面覆铜性能测试设备，其特征在于，所述测试设备包括：加载模块、第一位移模块、第二位移模块、底座和控制模块；所述加载模块包括：驱动装置、传动杆、三向传感器和铜柱，所述驱动装置、传动杆、三向传感器和铜柱依次连接；所述第一位移模块包括：第一位移电机、第二位移电机、第一传动螺杆、第二传动螺杆和横梁，所述横梁一端通过第一传动螺杆连接第一位移电机，另一端通过第二传动螺杆连接第二位移电机，所述横梁与驱动装置连接；所述第二位移模块包含：第三位移电机、第三传动螺杆、样品台和螺杆固定机构，第三传动螺杆一端与第三位移电机连接，另一端与螺杆固定机构连接，所述样品台与第三传统螺杆螺纹连接；所述第一传动螺杆和第二传动螺杆均穿过底座分别与第一移电机和第二位移电机相连；所述第一位移电机和第二位移电机同步；所述第三位移电机反转时，驱动装置同步反转卸载全部压力；控制模块通过线缆同时连接驱动装置、三向传感器、第一位移电机、第二位移电机和第三位移电机相连。2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述铜柱材质为铜金属或铜合金；所述铜柱的底部设置倒角；所述铜柱的底面表面粗糙度不大于Ra 3.2。3.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述样品台上设有样品夹持装置，所述样品夹持装置为螺纹孔点阵、四爪卡钳、平口钳或沉孔点阵。4.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述第一传动螺杆和第二传动螺杆对称设置，所述第一位移电机和第二位移电机对称设置。5.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述驱动装置施加力范围为0～500N，样品台位移速度为0～100mm/s，位移分辨率0.05～0.005mm，横梁位移速度0.01～10mm/s，位移分辨率0.05～0.001mm，所述驱动装置反转时减少由于第一驱动模块中横梁下移形成的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张津，乔自平，丁啸云，连勇，李君安，薛钧，秦鹏，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团兵器装备研究所，
类型：发明
国别省市：