材料表面覆冰粘附强度测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了属于覆冰测量领域一种材料表面覆冰粘附强度测量系统及方法。该系统包括施力砝码、拉力计、冻冰模具、固定装置、牵引绳、定滑轮和计算机。冻冰模具和待测样品通过覆冰连接在一起，待测样品由固定装置固定，牵引绳一端经拉力计与冻冰模具相连，另一端经过定滑轮和施力砝码相连，拉力计的数据输出端通过数据传输线和计算机相连。本发明专利技术公开的材料表面覆冰粘附力测量系统结构简单、方法易操作，适用于工厂、实验室等单位对不同材料表面覆冰粘附力的测量分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于覆冰测量领域，具体涉及一种。
技术介绍
覆冰是一种美妙的自然景观，但对于长期裸露于室外大气条件下的材料来说却是一种灾难，如架空输电线路、飞机机翼、通讯铁塔等材料表面覆冰后将导致机械负荷增加， 引起输电线路断线或倒塔等、飞机负荷超重或负荷不均等、通讯铁塔倒塌或变形等安全事故的发生。采用新型涂层来抑制和减小材料表面覆冰的粘附强度，将有利于抑制和缓解材料表面覆冰的形成和增长，同时也有利于材料表面除冰脱冰工作的开展，由此也成为电力、 通讯、航空等行业防冰除冰主要选择措施之一。在选择和应用涂层防冰过程中，对涂层表面的覆冰粘附强度进行测试分析，优选覆冰粘附强度较小的涂层材料将更有利于材料表面防冰除冰工作的开展。为了测试不同材料表面的覆冰粘附强度，国内外研究人员设计并制备了不同的覆冰粘附力测量系统，如离心力法覆冰粘附强度测量系统、圆柱推拉法覆冰粘附强度测量装置、弯曲折断法覆冰粘附强度测量装置等。但是这些测量系统均存在结构复杂、测试样品结构单一、加力系统需较高的线性度、操作复杂等方面的缺点，为此这些已有的覆冰粘附强度测试设备并不利于材料表面覆冰粘附强度研究和测试工作的开展。
技术实现思路
针对上述现有覆冰粘附强度测量系统的不足，本专利技术提供了一种小型、便携式材料表面覆冰粘附强度测量系统，特别是针对金属导线涂层表面覆冰粘附强度的测量系统， 该系统结构简单、操作方便，可实现对不同形状材料表面覆冰粘附强度进行测量。一种材料表面覆冰粘附强度测量系统，该系统包括施力砝码、拉力计、冻冰模具、 固定装置、牵引绳、定滑轮和计算机；在进行覆冰粘附强度测量时，其连接关系为冻冰模具和待测样品通过覆冰连接在一起，待测样品由固定装置固定，牵引绳一端经拉力计与冻冰模具相连，另一端绕过定滑轮和施力砝码相连，拉力计的数据输出端通过数据传输线经拉力检测仪表和计算机相连。所述冻冰模具通常为开口容器，一般由不锈钢材质制成，所述开口容器可以是无底的两端开口的容器，也可以为一端开口，另一端有底的容器，在其底部可以设置注水入口。如图2所示，开口容器的截面形状包括正方形、长方形、圆形、弧形、弯月形等，典型冻冰模具有 2cm X 2cm、2cm X 3cm、3cm X km、Φ 2cm、Φ 3cm、Φ km、Φ 5cm 等规格。测量导线的冻冰模具为一端开口为拱形凹槽的容器(图2 (f))，有3. 14cmX2cm, 1. 57cmX2cm等规格，其中，3. 14cm和1.57cm指拱形的弧长，2cm指凹槽的长度。所述施力砝码是由大量质量不同的标准砝码组成，所述测试用标准砝码包括重量分别为 5g、10g、20g、50g、100g、200g、300g、500g、IOOOg 等的标准砝码，用来实现 49mN、 98mN、196mN、490mN、980mN、l. 96N、2. 94N、4. 9N、9. 8N等外力的作用，通过不同组合方式实现线性拉力增加。所述拉力计为数显式拉力计，其量程可以为50N、200N或1000N等。所述固定装置可选用由调节卡槽和固定卡具组成的钳口状固定装置，钳口间距可自由调节，以实现对不同长度待测样品的固定。所述的牵引绳为弹性较小的绳，如钢丝、钢绳、棉线、麻绳等，所述定滑轮的直径可以为Φ 10cm、Φ 20cm或Φ 30cm等尺寸。上述测量系统进行覆冰粘附强度测量的方法为(1)用冻冰模具在待测样品表面进行覆冰，使冻冰模具与待测样品冻结在一起。(2)将与冻冰模具冻结在一起的待测样品通过固定装置固定好，而后利用牵引绳将冻冰模具经拉力计和定滑轮与施力砝码相连，并将拉力计的数据输出端通过数据传输线经拉力测量仪表与计算机相连。(3)在计算机中输入冻冰模具与待测样品的接触面积，并对冻冰模具所承受的单位面积拉力进行监测，拉力计输出信号经拉力检测仪表将施力砝码侧施加的拉力实时送往计算机进行存储记录，逐渐增加砝码的质量直至冻冰模具与待测样品表面间发生脱落，记录施力砝码的总重量并从计算机上读取待测样品的覆冰粘附强度。本专利技术的有益效果是设计了一种结构简单、易操作的材料表面覆冰粘附力测量系统，适用于工厂、实验室等单位对不同材料表面覆冰粘附力的测量分析，通过采用不同重量标准砝码实现了线性拉力增长的效果，通过调整冻冰模具的大小实现了测量精度的提高。附图说明图1覆冰粘附强度测试系统结构图；图2覆冰粘附强度测试用的冻冰模具，a截面为长方形的冻冰模具，b截面为正方形的冻冰模具，c截面为圆形的冻冰模具，d截面为半圆形的冻冰模具，e截面为弯月形的冻冰模具，f开口为拱形凹槽的冻冰模具；图3实施例1中所用的冻冰模具； 图4实施例2中所用的冻冰模具；图中标号1定滑轮，2施力砝码，3调节卡槽，4固定卡具，5冻冰模具，5-1拉环， 5-2注水入口，6待测样品，7拉力计，8拉力测量仪表，9计算机，10牵引绳。具体实施例方式下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1如图1所示，材料表面覆冰粘附强度测量系统由定滑轮1，施力砝码2，调节卡槽3， 固定卡具4，冻冰模具5，牵引绳10，拉力计7，拉力测量仪表8和计算机9组成。所述冻冰模具5是由不锈钢材质制备成的开口容器，开口容器的截面形状为长方形，规格为2cmX3cm，开口容器底部中心设置有拉环5_1，可通过牵引绳10与拉力计7相连，底部还设置有注水入口 5-2(如图3)。待测样品6是长宽分别为km、3cm的长方形铝板。调节卡槽3和固定卡具4组成固定装置，调节卡槽3由两支架组成，两支架安装在固定卡具4上，呈钳口状，且钳口间距可调节，用以固定待测样品。所述牵引绳10为钢丝。所述施力砝码2是由大量质量不同的标准砝码组成，所述测试用标准砝码包括重量分别为 5g、10g、20g、50g、100g、200g、300g、500g、IOOOg 的标准砝码。所述拉力计7是量程为1000N的数显式拉力计。进行覆冰粘附强度测量的方法为1、首先利用冻冰模具5在待测样品6表面进行覆冰使冻冰模具5开口朝下并置于待测样品6上面，放于人工气候箱中，人工气候箱的温度设置为_6°C，冷却30min，使冻冰模具5、待测样品6温度达到与气候箱温度一致，而后通过注水入口 5-2往冻冰模具5中注入少量的水，以形成1 2mm厚的水膜，待水膜冻结30min使冻冰模具5和待测样品6之间密封接触后，再通过注水入口 5-2往冻冰模具5中注满水，并冻结池。2、将与冻冰模具5冻结好的待测样品6移入固定装置中，并调整调节卡槽3使待测样品6固定好且冻冰模具5表面不与调节卡槽3发生摩擦。而后利用钢丝将冻冰模具5 经拉力计7和定滑轮1与施力砝码2相连，同时将拉力计7的数据输出端通过数据传输线经拉力检测仪表8与计算机9相连。除拉力测量仪表8和计算机9外，其它装置都处于人工气候箱中。3、打开拉力检测仪表8和计算机9，并在计算机9中输入冻冰模具5与待测样品6 的接触面积(面积为6cm2)，并开始对冻冰模具5所承受的单位面积拉力进行监测。小心并均勻增加砝码2的质量直至冻冰模具5与待测样品6表面间发生脱落，记录砝码2的总重量并从计算机9上读取待测样品6的覆冰粘附强度。实施例2材料表面覆冰粘附强度测量系统由定滑轮1，施力砝码2，调节卡槽3，固定卡具4， 冻冰模具5，拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种材料表面覆冰粘附强度测量系统，其特征在于：该系统包括施力砝码（２）、拉力计（７）、冻冰模具（５）、固定装置、牵引绳（１０）、定滑轮（１）和计算机（９），连接关系为：冻冰模具（５）和待测样品（６）通过覆冰连接在一起，待测样品（６）由固定装置固定，牵引绳（１０）一端经拉力计（７）与冻冰模具（５）相连，另一端绕过定滑轮（１）和施力砝码（２）相连，拉力计（７）的数据输出端通过数据传输线经拉力检测仪表（８）和计算机（９）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪佛池，李成榕，律方成，吕玉珍，刘云鹏，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：13