用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置的制造方法
【专利摘要】用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置，包括上连接夹头、下连接夹头、超声振动机构和连接支架，连接支架包括顶板、底板和连接杆，顶板和底板上下对应设置，连接杆设有两根并且连接杆下端分别垂直固定连接在底板顶部两侧，两根连接杆上端分别固定连接在顶板底部两侧，顶板下表面设有球形凹槽，球形凹槽内转动连接有球头，球形凹槽与球头的球心重合，球头顶部设有上端穿过顶板的连接螺杆，上连接夹头底部开设有螺纹孔，连接螺杆上端伸入并螺纹连接在螺纹孔内；本实用新型结构简单、成本低、操作与拆装方便，能对难加工材料进行超声力学性能测试，试验效果好，并且解决了超声频率和超声振幅对陶瓷材料断裂韧性的影响问题。
【专利说明】
用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置
技术领域
[0001]本实用新型属于难加工材料试验设备领域，具体涉及用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置。
【背景技术】
[0002]纳米复相陶瓷具有高强、高韧、低密度、高硬和耐高温、抗蠕变、耐磨损、耐腐蚀和化学稳定性好等优异的性能，已逐步成为尖端技术领域不可缺少的关键材料，在一般机械工业领域(如刀具、密封件、模具、轴承)、化工、冶金等领域有着广阔的应用前景，它同时在航空航天等国防尖端技术领域也有着很广泛的应用。但是，陶瓷材料也存在着某些缺陷，由于其内在结构原因，主要表现为它的脆性大(易产生裂纹)、均匀性差、可靠性低、可加工性差等，因而使其应用受到了限制。因此，如何将纳米复相陶瓷的块材加工成具有一定形状和尺寸精度的零件，是纳米复相陶瓷能否真正地进入实用化并为国民经济和国防各个领域所充分利用的关键。为了改善纳米陶瓷的加工性能，在难加工材料的高效加工、延性加工、镜面加工、纳米技术等研究领域，将功率超声与不同的特种加工、超精密加工相结合，高效获得微纳米加工表面，是应用性研究的一个新方向，而超声振动材料内禀特性的影响至今没有得到探究。为此，如何设计一种超声振动下拉伸试验装置，并且用以解决超声频率和超声振幅对陶瓷材料断裂韧性的影响问题，成为当今亟需解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、成本低廉、易于操作并且能对难加工材料进行超声力学性能测试的用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置，包括上连接夹头、下连接夹头、超声振动机构和连接支架，连接支架包括顶板、底板和连接杆，顶板和底板上下对应设置，连接杆设有两根并且连接杆下端分别垂直固定连接在底板顶部两侧，两根连接杆上端分别固定连接在顶板底部两侧，顶板下表面设有球形凹槽，球形凹槽内转动连接有球头，球形凹槽与球头的球心重合，球头顶部设有上端穿过顶板的连接螺杆，上连接夹头底部开设有螺纹孔，连接螺杆上端伸入并螺纹连接在螺纹孔内；超声振动机构设置在底板上并位于两根连接杆之间，超声振动机构连接有陶瓷试件，陶瓷试件下端通过连接机构与下连接夹头连接。
[0005]超声振动机构包括换能器和变幅杆，换能器上侧部设有接线柱，换能器下端与变幅杆上端螺纹连接，变幅杆下端螺纹连接有套管，套管下端同轴向固定设有连接盘，连接盘中心设有通孔，连接盘上沿周向方向设有安装孔，连接盘通过穿设在安装孔内的固定螺栓与底板连接，陶瓷试件包括位于套管内的试件头部和向下穿过通孔的试件杆部，试件头部下端和试件杆部上端固定连接，试件头部上表面与变幅杆下端顶压接触，试件杆部下端与连接机构可拆卸连接。
[0006]连接机构包括弹簧夹头和限位螺母，下连接夹头顶部设有螺纹接头和插槽，螺纹接头和插槽同轴线设置，弹簧夹头位于插槽内，限位螺母螺纹连接在螺纹接头上，限位螺母中心处开设有插孔，陶瓷试件下端穿过插孔后伸入并夹持在弹簧夹头内。
[0007]采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果:本装置的上连接夹头与下连接夹头分别连接在材料试验机上，将陶瓷试件下端夹持在弹簧夹头上，陶瓷试件上端通过第一紧固螺母连接在底板上，超声波电源通过接线柱给超声振动机构供给纵振能量，进行拉伸超声振动，另外可通过粘贴应变片等传感器测出超声振动下陶瓷试件的微观变形量，为难加工材料的机械加工奠定一定的理论依据；由于陶瓷试件比较脆的特性，不能采用常规的连接方式去连接，为了减少超声波传播过程中能量的损失，选用弹簧夹头与陶瓷试件贴合，并且外面套设有第一紧固螺母，使陶瓷试件和超声振动系统成为一体;球形铰链能够灵活转动在球形凹槽内，使得陶瓷试件在中心线在拉力的作用下与拉力直线处于同一直线上，避免了陶瓷试件受到弯曲和扭曲，使试件在中心线上受力均匀，保证测试结果准确、可
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[0008]综上所述，本实用新型结构简单、成本低、操作与拆装方便，能对难加工材料进行超声力学性能测试，试验效果好，并且解决了超声频率和超声振幅对陶瓷材料断裂韧性的影响问题。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构不意图；
[0010]图2是超声振动机构和陶瓷试件的结构示意图；
[0011 ]图3是连接机构和下连接夹头的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]如图1-3所示，本实用新型的用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置，包括上连接夹头1、下连接夹头2、超声振动机构和连接支架，连接支架包括顶板3、底板4和连接杆5，顶板3和底板4上下对应设置，连接杆5设有两根并且连接杆5下端分别垂直固定连接在底板4顶部两侧，两根连接杆5上端分别固定连接在顶板3底部两侧，顶板3下表面设有球形凹槽6，球形凹槽6内转动连接有球头7，球形凹槽6与球头7的球心重合，球头7顶部设有上端穿过顶板3的连接螺杆22，上连接夹头I底部开设有螺纹孔，连接螺杆22上端伸入并螺纹连接在螺纹孔内；超声振动机构设置在底板4上并位于两根连接杆5之间，超声振动机构连接有陶瓷试件8，陶瓷试件8下端通过连接机构与下连接夹头2连接。
[0013]超声振动机构包括换能器9和变幅杆10，换能器9上侧部设有接线柱11，换能器9下端与变幅杆10上端螺纹连接，变幅杆10下端螺纹连接有套管12，套管12下端同轴向固定设有连接盘14，连接盘14中心设有通孔，连接盘14上沿周向方向设有安装孔15，连接盘14通过穿设在安装孔15内的固定螺栓16与底板4连接，陶瓷试件8包括位于套管12内的试件头部17和向下穿过通孔的试件杆部18，试件头部17下端和试件杆部18上端固定连接，试件头部17上表面与变幅杆10下端顶压接触，试件杆部18下端与连接机构可拆卸连接。
[0014]连接机构包括弹簧夹头13和限位螺母19，下连接夹头2顶部设有螺纹接头20和插槽，螺纹接头20和插槽同轴线设置，弹簧夹头13位于插槽内，限位螺母19螺纹连接在螺纹接头20上，限位螺母19中心处开设有插孔21，陶瓷试件8下端穿过插孔21后伸入并夹持在弹簧夹头13内。
[0015]在进行试验时，上连接夹头I与下连接夹头2分别连接在材料试验机上，将陶瓷试件8下端夹持在弹簧夹头13上，陶瓷试件8上端设在套管12内，超声波电源通过接线柱11给超声振动机构供给纵振能量，进行拉伸超声振动，另外可通过粘贴应变片等传感器测出超声振动下陶瓷试件8的微观变形量，为难加工材料的机械加工奠定一定的理论依据。
[0016]本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
【主权项】
1.用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置，其特征在于:包括上连接夹头、下连接夹头、超声振动机构和连接支架，连接支架包括顶板、底板和连接杆，顶板和底板上下对应设置，连接杆设有两根并且连接杆下端分别垂直固定连接在底板顶部两侧，两根连接杆上端分别固定连接在顶板底部两侧，顶板下表面设有球形凹槽，球形凹槽内转动连接有球头，球形凹槽与球头的球心重合，球头顶部设有上端穿过顶板的连接螺杆，上连接夹头底部开设有螺纹孔，连接螺杆上端伸入并螺纹连接在螺纹孔内；超声振动机构设置在底板上并位于两根连接杆之间，超声振动机构连接有陶瓷试件，陶瓷试件下端通过连接机构与下连接夹头连接。2.根据权利要求1所述的用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置，其特征在于:超声振动机构包括换能器和变幅杆，换能器上侧部设有接线柱，换能器下端与变幅杆上端螺纹连接，变幅杆下端螺纹连接有套管，套管下端同轴向固定设有连接盘，连接盘中心设有通孔，连接盘上沿周向方向设有安装孔，连接盘通过穿设在安装孔内的固定螺栓与底板连接，陶瓷试件包括位于套管内的试件头部和向下穿过通孔的试件杆部，试件头部下端和试件杆部上端固定连接，试件头部上表面与变幅杆下端顶压接触，试件杆部下端与连接机构可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的用于陶瓷材料的超声振动拉伸试验装置，其特征在于:连接机构包括弹簧夹头和限位螺母，下连接夹头顶部设有螺纹接头和插槽，螺纹接头和插槽同轴线设置，弹簧夹头位于插槽内，限位螺母螺纹连接在螺纹接头上，限位螺母中心处开设有插孔，陶瓷试件下端穿过插孔后伸入并夹持在弹簧夹头内。
【文档编号】G01N3/08GK205538471SQ201620098701
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】张存鹰, 童景琳, 赵波, 王晓博, 陈凡, 贾晓凤
【申请人】河南理工大学