一种钎焊接头力学性能实验装置及方法
【专利摘要】一种钎焊接头力学性能实验装置及方法，涉及材料力学性能实验领域。其特征在于：包括力产生采集转换装置、微观图像放大采集传输装置和数据显示及处理装置，力产生采集转换装置包括可夹紧并拉伸钎焊接头的加载装置，加载装置一端通过步进电机（5）和控制器与数据显示及处理装置相连，另一端通过力采集转换装置与数据显示及处理装置相连；微观图像放大采集传输装置包括正对钎焊接头的微观图像放大装置和置于微观图像放大装置后方并与其相连的图像采集传输装置，图像采集传输装置一端与电源（11）相连，另一端与数据显示及处理装置相连。该钎焊接头力学性能实验装置及方法可以测试钎焊接头力学性能，数据准确、降低实验成本。
【专利说明】一种钎焊接头力学性能实验装置及方法【技术领域】
[0001]一种钎焊接头力学性能实验装置及方法，涉及材料力学性能实验领域，具体涉及一种测试钎焊接头力学性能的装置及方法。
【背景技术】
[0002]拉伸实验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的实验方法。利用拉伸实验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标，普通拉伸实验只能对试样的宏观力学行为进行研究，但是要研究微小尺度材料的力学性能，例如钎焊接头，普通拉伸实验远远不能达到实验要求，在研究钎焊接头等材料机械性能时，我们需要对材料拉伸整个过程的微观行为实时观测，这就需要借助原位拉伸实验获得材料微观形貌变化来研究材料的力学行为。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种可以测试钎焊接头力学性能，数据准确的、降低实验成本的钎焊接头力学性能实验装置及方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:包括力产生采集转换装置、微观图像放大采集传输装置和数据显示及处理装置，力产生采集转换装置包括可夹紧并拉伸钎焊接头的加载装置，加载装置一端通过步进电机和控制器与数据显示及处理装置相连，另一端通过力采集转换装置与数据显示及处理装置相连；微观图像放大采集传输装置包括正对钎焊接头的微观图像放大装置和置于微观图像放大装置后方并与其相连的图像采集传输装置，图像采集传输装置一端与电源相连，另一端与数据显示及处理装置相连。力采集转换装置将加载过程中载荷大小传输给数据显示及处理装置，微观图像放大装置可以放大并扫描钎焊接头的微观变形，图像采集传输装置可将钎焊接头拉伸过程中的微观变形特性以图像形式传输给数据显示及处理装置。
[0005]所述的加载装置包括丝杠、拉伸台和支撑台，拉伸台安装在支撑台上部并可夹紧钎焊接头两端，丝杠安装在拉伸台一侧并由步进电机驱动进行传动，传动的丝杠可带动拉伸台拉伸钎焊接头。步进电机和丝杠可以精确拉伸钎焊接头，使其产生微小变形。
[0006]所述的力采集转换装置包括力传感器和采集转换模块，加载装置连接力传感器，力传感器连接采集转换模块，采集转换模块连接数据显示及处理装置。力传感器可以测量加载过程中载荷大小，采集转换模块将载荷大小的电信号转化为换成数字信号并传输给数据显示及处理装置。
[0007]所述的CXD高清摄像机周围设有照明光源，CXD高清摄像机镜头正对钎焊接头。
[0008]所述的图像采集传输装置包括CCD高清摄像机和模数转换器，CCD高清摄像机安装在微观图像放大装置后部并同时连接模数转换器，模数转换器连接数据显示及处理装置。CCD高清摄像机进行图像采集，模数转 换器将图像进行模拟转换，并传输给数据显示及
处理装置。[0009]所述的数据显示及处理装置为计算机，计算机内安装数字图像相关处理程序，数字图像相关处理程序基于VC编程，使用数字相关方法对采集到的数字图像进行处理。
[0010]所述的微观图像放大装置采用扫描电子显微镜。
[0011]所述的控制器采用PLC控制器。
[0012]利用一种钎焊接头力学性能实验装置进行的实验方法，其特征在于:包括以下步骤:
1.利用加载装置将钎焊接头试样夹紧，启动步进电机，使加载装置对钎焊接头试样施加载荷，并确保施加的载荷垂直于钎焊面，施加载荷大小应均匀增加；
使用微观图像放大装置对钎焊区域进行摄像并放大到50 μ m级别，并通过图像采集传输装置将图像传输至数据显示及处理装置内，利用数字图像相关处理程序在钎焊接头试样的钎焊区域和母材交界面上标记两排平行的栅格组，每排栅格组中包括多个并排在一起的栅格，并在其中的每个栅格标记参考点和载荷施加方向，利用力采集转换装置测量加载过程中载荷大小，并通过转换信号将载荷大小传输给数据显示及处理装置；按上述方法在不同载荷情况下采集数字图像并传输给数据显示及处理装置，利用数字图像相关处理程序得到各个参考点的相对位移，用载荷方向后的参考点的位移减去载荷方向前的参考点的位移就得到了钎焊接头试样的位移，即:
【权利要求】
1.一种钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:包括力产生采集转换装置、微观图像放大采集传输装置和数据显示及处理装置，力产生采集转换装置包括可夹紧并拉伸钎焊接头的加载装置，加载装置一端通过步进电机(5 )和控制器与数据显示及处理装置相连，另一端通过力采集转换装置与数据显示及处理装置相连；微观图像放大采集传输装置包括正对钎焊接头的微观图像放大装置和置于微观图像放大装置后方并与其相连的图像采集传输装置，图像采集传输装置一端与电源(11)相连，另一端与数据显示及处理装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:所述的加载装置包括丝杠(6)、拉伸台(7)和支撑台(8)，拉伸台(7)安装在支撑台(8)上部并可夹紧钎焊接头两端，丝杠(6)安装在拉伸台(7) —侧并由步进电机(5)驱动进行传动，传动的丝杠(6)可带动拉伸台(7)拉伸钎焊接头。
3.根据权利要求1所述的一种钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:所述的力采集转换装置包括力传感器(2)和采集转换模块(3)，加载装置连接力传感器(2)，力传感器(2)连接采集转换模块(3)，采集转换模块(3)连接数据显示及处理装置。
4.根据权利要求1所述的一种钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:所述的图像采集传输装置包括CXD高清摄像机(9)和模数转换器(10)，CXD高清摄像机(9)安装在微观图像放大装置后部并同时连接模数转换器(10)，模数转换器(10)连接数据显示及处理装置。
5.根据权利要求1、3或4所述的一种钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:所述的数据显示及处理装 置为计算机(I )，计算机(I)内安装数字图像相关处理程序，数字图像相关处理程序基于VC编程，使用数字相关方法对采集到的数字图像进行处理。
6.根据权利要求1或4所述的一种钎焊接头力学性能实验装置，其特征在于:所述的微观图像放大装置采用扫描电子显微镜(4)。
7.利用权利要求1-6任一项所述的一种钎焊接头力学性能实验装置进行的实验方法，其特征在于:包括以下步骤: .7.1利用加载装置将钎焊接头试样夹紧，启动步进电机(5)，使加载装置对钎焊接头试样施加载荷，并确保施加的载荷垂直于钎焊面； .7.2使用微观图像放大装置对钎焊区域进行摄像并放大到50 μ m级别，并通过图像采集传输装置将图像传输至数据显示及处理装置内，利用数字图像相关处理程序在钎焊接头试样的钎焊区域和母材交界面上标记两排平行的栅格组，每排栅格组中包括多个并排在一起的栅格(15)，并在其中的每个栅格(15)标记参考点和载荷施加方向，利用力采集转换装置测量加载过程中载荷大小，并通过转换信号将载荷大小传输给数据显示及处理装置；按上述方法在不同载荷情况下采集数字图像并传输给数据显示及处理装置，利用数字图像相关处理程序得到各个参考点的相对位移，用载荷方向后的参考点的位移减去载荷方向前的参考点的位移就得到了钎焊接头试样的位移，即:
8.根据权利要求7所述的一种钎焊接头力学性能实验方法，其特征在于:所述的钎焊接头试样采用钎焊层(13)作为填充金属与长方体不锈钢板(14)进行钎焊制得而成，钎焊层(13)采用BNi2薄片，不锈钢板(14)采用316L不锈钢。
9.根据权利要求7所述的一种钎焊接头力学性能实验方法，其特征在于:所述的栅格组中包括10个并排在一起的栅格(15)，每个栅格(15)的像素大小为99pixel X 99pixel。
【文档编号】G01N3/08GK103808567SQ201410071437
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】蒋文春, 王怀, 罗云, 涂善东 申请人:中国石油大学(华东)