一种气动式模仿子（炮）弹射击的材料冲击试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种气动式模仿子（炮）弹射击的材料冲击试验装置，其特征是一种以空压机中的压缩空气为动力、通过发射管将前端为半球体或锥体的圆柱形冲击弹射向试验材料并以光电测速计测定冲击弹速度与能量的材料冲击试验装置。本发明的发射管可固定于支架上，也可手持或肩扛发射管进行材料冲击试验。本发明可准确控制冲击弹的冲击位置与能量，并且可防止冲击弹对试验材料进行二次冲击以及伤及操作人员或其它物品。本发明的优点是：冲击弹形状多样、冲击能量测试准确且量程大，能够从上下、前后及左右方向任意角度进行冲击试验，特别是，试验材料或零部件的尺寸及形状不限。
【专利说明】一种气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，尤其是一种以空 压机中的压缩空气为动力、通过发射管将前端为半球体或锥体的圆柱形冲击弹射向试验材 料并以光电测速计测定冲击弹速度与能量的材料冲击试验装置。 技术背景
[0002] 材料冲击强度是材料抵抗外来冲击的能力。材料或零部件在在制备或使用过程 中，不可避免地会受到各种各样的冲击外力作用，从而对材料或零部件产生一定的损伤。比 如，金属材质(如铝或钢）的汽车车身或飞机机身受到硬物冲击会发生凹陷或穿孔破坏，影 响汽车或飞机的外观及强度。复合材料材质(采用层合、热压的方法成型，在厚度方向上没 有增强材料，层间强度低，复合材料对冲击作用比较敏感，在受到外物冲击后很容易出现损 伤或分层破坏）的汽车车身或飞机机身受到硬物冲击时，有时在汽车车身或飞机机身表面 很能发现损伤，但在复合材料内部却会发生分层或开裂，使得复合材料的强度大大下降，对 复合材料结构的整体破坏和失效形成了潜在的威胁。因此，对材料进行冲击试验是开发与 应用新材料或零部件的一项重要内容。
[0003] 对于小型标准(长方体或板状）材料试样的冲击强度测试，可以采用摆锤式冲击试 验机或落球式冲击试验机进行测试。对于摆锤式冲击试验机，由于受到摆锤刀口形状及数 量的限制，难以测试材料受到各种形状冲击物冲击时的情况。对于落球式冲击试验机，由于 受到钢球数量、支架高度也就是钢球自由落体高度的限制，难以测试材料受到各种能量，特 别是超大能量冲击时的情况。而且，采用它们对材料进行冲击测试时，摆锤或钢球都是以垂 直于测试试样的角度进行冲击。但在材料受到实际冲击时，冲击角度有很多，直角只是其中 之一而已。对于其它角度的冲击试验，摆锤式冲击试验机或落球式冲击试验机都不能进行。 更为重要的是，对于大型材料试样或异型零部件的冲击试验，摆锤式冲击试验机或落球式 冲击试验机由于受到设备尺寸及冲击原理的限制都难以进行。因此，开发一种操作简便、功 能齐全的材料冲击试验装置对材料或零部件，特别是大型材料试样或异型零部件的进行冲 击试验具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种操作简便、功能齐全的气动式模仿子(炮）弹射击的材料 冲击试验装置。
[0005] 实现本发明目的的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，是以空压机中 的压缩空气为动力、通过发射管将前端为半球体或锥体的圆柱形冲击弹射向试验材料并以 光电测速计测定冲击弹速度与能量的材料冲击试验装置。
[0006] 本发明所述的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置主要由空压机、计算 机、装有点动开关的电磁阀、磁铁、光电测速计、发射管、冲击弹、支架组成；其特征在于：空 压机通过塑料软管与电磁阀及发射管连接，组成冲击试验装置的压缩空气气路；在发射管 尾部安装有磁铁，头部安装光电测速计，发射管位置的中心对称钻二个直径约为2mm的小 孔以保证光电测速计的光线能穿过发射管；为了保证准确测量冲击弹的速度及能量，小孔 中心至发射管口的最小距离为光电测速计的一半厚度，最大距离为冲击弹的长度。计算机 通过导线与光电测速计连接，计算机能够计算与显示冲击弹的冲击能量。
[0007] 本发明所述的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，通过空压机上的减 压阀调整压缩空气压力以及装有点动开关的电磁阀控制气路通断的方法来控制冲击弹的 冲击能量，而且冲击能量测试准确，量程大，适合各种冲击能量的材料冲击试验。为了避免 由于发射管与冲击弹之间间隙过大造成漏气，将更多的压缩空气作为冲击弹的动力来源， 保证冲击弹有足够大的冲击速度与能量，冲击弹圆柱部分的直径只要略小于发射管内径， 保证冲击弹能在发射管内滑动即可。
[0008] 本发明所述的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，圆柱形冲击弹前端 为不同半径的半球体或锥体，可模仿不同大小及形状的冲击物对材料或零部件进行冲击试 验。冲击弹为铁质材料，通过安装在发射管上的磁铁将回弹的冲击弹吸附在发射管内，防止 冲击弹对试验材料或零部件进行二次冲击以及伤及操作人员或其它物品。
[0009] 本发明所述的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，发射管可固定于支 架上，也可手持或肩扛发射管，能够实现对材料或零部件，特别是大型零部件，从上下、前后 及左右方向任意角度进行冲击试验。
[0010] 本发明所述的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置为开放式试验装置， 试验材料试样尺寸及形状不受装置尺寸限制。具体讲，本发明可适用于任意尺寸、形状的材 料或零部件的冲击试验，尤其是对大尺寸、复杂形状的材料或零部件进行冲击试验，本发明 的优势就更突出。
[0011] 本发明所述的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置对材料进行冲击试 验的具体过程为： (1)通过大量实验数据测量与分析，确定压缩空气压力与冲击弹冲击能量的关系，根据 材料冲击试验所需冲击能量调整压缩空气的试验压力。
[0012] (2)根据冲击弹回弹情况，确定磁铁大小及安装位置，确保将回弹的冲击弹吸附在 发射管内，防止冲击弹对试验材料进行二次冲击以及伤及操作人员或其它物品。
[0013] 本发明的优点是：冲击弹形状多样、冲击能量测试准确且量程大，能够从上下、前 后及左右方向任意角度进行冲击试验，特别是，试验材料或零部件的尺寸及形状不限。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置示意图。
[0015] 图2为进行材料冲击试验时，计算机显示的冲击弹能量计算及统计表。
[0016] 在图中，1、空压机，2、塑料软管，3、计算机，4、电磁阀，5、磁铁，6、导线，7、光电测速 计，8、发射管，9、冲击弹，10、支架。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例进一步说明利用气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置 进行材料冲击试验过程： 实施例1 气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置主要由空压机（1)、计算机（3)、装有点 动开关的电磁阀（4)、磁铁（5)、光电测速计（7)、发射管（8)、冲击弹（9)、支架（10)等组成。 空压机（1)通过塑料软管（2 )与电磁阀（4 )及发射管（8 )连接，组成冲击试验装置的压缩空 气气路。在发射管（8)安装光电测速计（7)位置的中心对称钻二个直径约为2_的小孔以 保证光电测速计（7)的光线能穿过发射管（8)。为了保证准确测量冲击弹（9)的速度及能 量，小孔中心至发射管（8) 口的最小距离为光电测速计（7)的一半厚度，最大距离为冲击弹 (9 )的长度。计算机（3 )通过导线（6 )与光电测速计（7 )连接，计算机（3 )能够计算与显示 冲击弹（9)的冲击能量。如图1所示。
[0018] 将冲击弹从发射管口塞入并用工具推至电磁阀与发射管连接处，冲击弹被磁铁吸 附在发射管内（即使垂直向下冲击，冲击弹也不会从发射管内滑出），并将发射管口按照所 要求的角度对准试验材料或零部件的冲击点。为了保证冲击弹能够回弹至发射管内，发射 管口与试验材料或零部件的冲击点的距离要小于冲击弹的长度。启动空压机，压缩空气达 到空压机标示压力后，空压机停机。根据材料或零部件冲击试验所需冲击能量，通过减压阀 调整压缩空气的试验压力。然后，摁动电磁阀的点动开关，冲击试验装置气路连通，压缩空 气将冲击弹射向试验材料或零部件的冲击点。冲击弹经过光电测速计处被测量速度，同时， 计算机根据冲击弹质量自动计算冲击弹的冲击能量并显示出来。冲击弹射向试验材料或零 部件的冲击点后，由于冲击能量不会被试验材料或零部件完全吸收，冲击弹将回弹至发射 管并被磁铁吸附在发射管内，防止冲击弹对试验材料或零部件进行二次冲击以及伤及操作 人员或其它物品。
[0019] 实施例2 图2为进行材料冲击试验时，计算机显示的冲击弹能量计算及统计表。冲击弹经过 光电测速计处，计算机能实时测量冲击弹的挡光时间并根据冲击弹的长度计算冲击弹的速 度。同时，根据冲击弹质量自动计算冲击弹的冲击能量并显示在计算机上。
【权利要求】
1. 一种气动式模仿子(炮)弹射击的材料冲击试验装置，主要由空压机、计算机、装有点 动开关的电磁阀、磁铁、光电测速计、发射管、冲击弹、支架组成；其特征在于：空压机通过 塑料软管与装有点动开关的电磁阀及发射管连接，组成冲击试验装置的压缩空气气路；在 发射管尾部安装有磁铁，头部安装光电测速计，发射管位置的中心对称钻二个直径约为2mm 的小孔以保证光电测速计的光线能穿过发射管，所述小孔中心至发射管口的最小距离为光 电测速计的一半厚度，最大距离为冲击弹的长度；所述计算机通过导线与光电测速计连接， 计算机能够计算与显示冲击弹的冲击能量，发射管固定在支架上。
2. 根据权利1所述的一种气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，其特征在 于：通过空压机上的减压阀调整压缩空气压力以及装有点动开关的电磁阀控制气路通断的 方法来控制冲击弹的冲击能量。
3. 根据权利1所述的一种气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，其特征在 于：所述发射管固定于支架上以及手持或肩扛发射管的方式，能够从任意角度对材料进行 冲击试验。
4. 根据权利1所述的一种气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，其特征在 于：所述冲击弹为铁质材料，通过安装在发射管上的磁铁将回弹的冲击弹吸附在发射管内， 冲击弹圆柱部分的直径只要略小于发射管内径，保证冲击弹能在发射管内滑动。
5. 根据权利1所述的一种气动式模仿子(炮）弹射击的材料冲击试验装置，其特征在 于：材料冲击试验装置对材料进行冲击试验的具体过程为： (1) 通过大量实验数据测量与分析，确定压缩空气压力与冲击弹冲击能量的关系，根据 材料冲击试验所需冲击能量调整压缩空气的试验压力； (2) 根据冲击弹回弹情况，确定磁铁大小及安装位置，确保将回弹的冲击弹吸附在发射 管内，防止冲击弹对试验材料进行二次冲击以及伤及操作人员或其它物品。
【文档编号】G01N3/30GK104089833SQ201410349783
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】谢小林, 李志鹏, 江洪流 申请人:南昌航空大学