一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置，包括真空模块

【技术实现步骤摘要】
一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置


[0001]本专利技术涉及聚晶金刚石复合片材料性能测试领域，更具体地，本专利技术涉及一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置
。

技术介绍

[0002]随着我国探月工程的推进及空间技术的高速发展，外空勘探设备以及其他大型空间设备关键部件对所用材料的性能提出了更高的要求，对所使用材料力学性能也越来越苛刻
。
空间勘探过程中聚晶金刚石复合片在设备中承担重要组成部分，如月球取心钻具关键切削部件
、
机械轴承部件，工况条件下其表面的冲击磨损
、
疲劳断裂是造成聚晶金刚石材料失效破坏的主要原因
。
研究聚晶金刚石复合片在真空条件下的冲击磨损演变对为进一步认识聚晶金刚石在苛刻环境下的摩擦学性能提供数据参考，也对空间科学
、
空间技术
、
空间应用发展具有积极影响
。
[0003]然而上述研究开展过程大部分需进行相关试验，而在自然环境中因室外环境复杂，不可控，场地限制等多方面因素导致试验难度大
。
而现有设备大多是对单一工况条件进行冲击或磨损试验检测，并且对实际钻探环境的模拟并不相符，因此设计一种耦合工况真空环境冲击磨损试验装置显得格外重要
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，是克服上述技术不足，提供一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置，通过真空泵实现真空条件，使用单片机控制电磁阀的通断来控制电机的冲击，以解决传统冲击试验设备实验条件单一的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术专利的技术方案为：一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置，包括真空模块
、
冲击模块
、
加热模块
、
数据采集模块，真空模块：真空室设计为箱式前开盖结构，通过真空泵去调节箱体真空度，侧面有观察窗口，观察试验进行情况，箱体侧面及顶部配有用于连接真空泵的真空泵接口和用于配置功能部件的多个法兰；冲击模块：驱动机构使用直线伺服电机，一段固定在机架上，置于真空箱体上方；所述机架深入真空装置内部；电机通过直杆传动，且直杆上依次连接压力传感器和用于安装试样的夹具，直杆伸入真空装置内；上述所有与真空装置接触部位均设有密封材料；加热模块
:
真空装置内部机架上固定有样品台，样平台内部设置有电加热丝，实现放置于样品台上方样品及夹具的加热功能，所属夹具设置内部装有用于监测样品及样品夹具的温度传感器；数据采集模块：用于接收温度传感器和压力传感器的信号的数据采集卡，数据采集卡将采集到的信号传送到计算机，井由配套的软件系统对所采集到的数据进行分析处理
、
实时显示
、
生成曲线和实验报表；运动控制模块：由单片机和伺服系统构成，通过运动控制系统实现对实验试验过程中冲击次数
、
冲击速度
、
冲击频率等运动参数的调节
。
[0006]与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
[0007]1、
该设备可以实现多真空度下的单一冲击以及冲击
‑
热载荷耦合下的冲击磨损实
验；
[0008]2、
该设备配置加热平台，并附有有精确控制温度的热电偶加热装置，且热电偶与工作平台分离，避免试验过程中冲击振动影响加热，能够真实测试材料高温下的冲击磨损性能，方便对冲击磨损行为规律的研究；
[0009]3、
本专利技术的试验机由伺服电机
、
直杆机构驱动，结构简单
、
刚度高，不会发生因结构件变形造成的测试精度下降现象，同时伺服电机转速可控，通过改变信号输入可实现变频率及变载荷的冲击
。
[0010]4、
该设备的样品夹具为模块化设计，方便夹具安装
、
拆卸以及测试材料的任意选择
、
通过更换底板
、
夹具可实现不同冲击角度及不同几何形状测试材料的球
‑
面接触冲击磨损
。
附图说明
[0011]图1是本专利技术的剖面结构示意图；
[0012]图2是装置夹具模块的剖面结构示意图；
[0013]图3是支架底部温度传感器示意图
。
[0014]附图标记说明：
[0015]1、
直线伺服电机；
2、
传动主轴；
3、
压力传感器；
4、
冲击端夹具；
5、
被冲击端夹具；
6、
加热孔；
7、
支架；
8、
温度传感器；
9、
升降旋钮；
10、
真空箱体；
11、
法兰；
12、
观察窗；
13、
底座；
14、
控制器；
15、
单片机；
具体实施方式
[0016]下面对本专利技术进行详细说明，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0017]本专利技术通过改进在此提供，本专利技术的技术方案是：
[0018]如图1‑
图3所示，一种模拟真空环境下
PDC
机械
‑
热冲击交变载荷冲击磨损试验装置，包括直线伺服电机1，电机由单片机
15
输入信号，通过控制器
14
进行冲击速度
、
频率输入；电机1连接传动主轴2进行冲击作业，传动主轴中间安置压力传感器3进行冲击力检测，传动主轴底部连接冲击端夹具
4,
被冲击端夹具5通过螺丝固定于支架7，支架7可通过升降旋钮9调节测试试样于冲击端距离；被冲击端夹具5底部设置3个加热孔，通过加热棒进行加热；支架7底部装有温度传感器8，对实验温度进行检测
。
真空箱体
10
置放于底座
13
，可以提供从大气到6×
10
‑
3Pa
的压力环境，真空箱体
10
左下侧布置法兰
11
用于真空泵接入，右侧布置观察窗
12
，用于观察试样冲击磨损试验过程
。
[0019]借由上述结构，利用该装置进行
PDC
在真空条件下的冲击磨损试验，能有效控制冲击过程中环境真空度以及实现机械
‑
热载荷复合冲击磨损试验
。
[0020]工作原理：首先将选定的冲击球材料放置于冲击端夹具4中，通过调节旋钮9调节冲击距离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模拟真空环境下聚晶金刚石复合片冲击磨损试验装置，其特征是：包括真空模块
、
冲击模块
、
加热模块
、
数据采集模块，真空模块：真空室设计为箱式前开盖结构，通过真空泵去调节箱体真空度，侧面有观察窗口，观察试验进行情况，箱体侧面及顶部配有用于连接真空泵的真空泵接口和用于配置功能部件的多个法兰；冲击模块：驱动机构使用直线伺服电机，一段固定在机架上，置于真空箱体上方；所述机架深入真空装置内部；电机通过直杆传动，且直杆上依次连接压力传感器和用于安装试样的夹具，直杆伸入真空装置内；上述所有与真空装置接触部位均设有密封材料；加热模块<...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳文，郭玉珠，孟德忠，佘丁顺，
申请(专利权)人：中国地质大学北京郑州研究院，
类型：发明
国别省市：