一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，适用于涂层与基体结合强度测试领域，旨在为测试两个界面的结合强度提供一种有效的工具。本发明提供的综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台可以逐级调节纵向击打力和切向移动速度，能有效探究纵向作用、切向作用和这二者的共同作用对薄膜与其他界面结合的破坏影响。综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，由底板、包含柔性回转机构的垂直击打装置、包含柔性移动机构的水平运动装置、可逐级调节电机速度的控制系统组成。检测平台的切向力运动由包含柔性移动机构的水平运动装置提供，纵向力由包含柔性回转机构的垂直击打装置提供，对单点联合击打的纵向和切向的联合运动由可逐级调节电机速度的控制系统控制。
【专利说明】一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，适用于涂层与基体结合强度测试领域。
【背景技术】
[0002]两个界面的结合强度是判断两个界面结合性能的重要指标，比如涂层膜-基界面结合强度是反映其结合性能的重要指标。
[0003]随着粘结和喷涂技术的日益发展，两个界面间的结合强度越来越好，界面的结合强度的测量的难度也愈渐增加，原有的技术在一定程度上可能满足不了现今制备技术的要求。两个结合界面的制备和实际应用与它的界面结合强度、结合力学性能及残余应力等密切相关，人们对界面弹性变形、两界面间的残余应力、疲劳强度以及断裂韧性的力学性能，特别是结合强度，在测量技术和评价方法上仍有很大难度。在界面结合领域里，测量难度最大的应该是薄膜与基体的结合强度。
[0004]在使用过程中，造成薄膜与基体界面结合失效的形式，从力学的角度可以认为主要是由剪切力、正向应力以及这两者综合作用造成。本发明的综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台就是针对薄膜与其他界面结合这一问题而设计的，旨在提供一种新的检测装置。
【发明内容】
[0005]本发明专利提供的一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，能有效的在微小范围内击溃通过粘结或喷涂在基体上的薄膜，且可以线性调节纵向击打力和切向移动速度，能有效探究纵向作用、切向作用和这二者的共同作用对薄膜与其他界面结合的破坏影响。
[0006]为了满足击打力的线性组合和击打精度的要求，本发明采用的技术方案如下。综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，由底板、包含柔性回转机构的垂直击打装置、包含柔性移动机构的水平运动装置、可逐级调节电机速度的控制系统组成。检测平台的切向力运动由包含柔性移动机构的水平运动装置提供，纵向力由包含柔性回转机构的垂直击打装置提供，对单点联合击打的纵向和切向的联合运动由可逐级调节电机速度的控制系统控制。包含柔性回转机构的垂直击打装置和包含柔性移动机构的水平运动装置分别安装在底板上，且包含柔性回转机构的垂直击打装置的刀具置于包含柔性移动机构的水平运动装置的柔性载物台的正上方；包含柔性回转机构的垂直击打装置的可精密控制运动的摆动音圈电机I和包含柔性移动机构的水平运动装置的可精密控制运动的摆动音圈电机II通过导线分别与可逐级调节电机速度的控制系统相连。
[0007](I)在包含柔性回转机构的垂直击打装置由可较大回转幅度的柔性摆臂、支承、刀具、可精密控制运动的摆动音圈电机I和柔性连接片I组成，可较大回转幅度的柔性摆臂一端设有刀具卡槽，刀具安装在卡槽和刀具卡块之间，可较大回转幅度的柔性摆臂另一端与柔性连接片I相连，柔性连接片I另一端与可精密控制运动的摆动音圈电机I相连且可精密控制运动的摆动音圈电机I安装在底板上，可较大回转幅度的柔性摆臂安装在两根支承的中间，支承安装在底板上。其中，可较大回转幅度的柔性摆臂由对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件和摆臂组成，对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件与摆臂固连且相对于摆臂的中间平面对称；所述对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件是有两处高斯分布曲线缩颈的柔性铰链，两处缩颈位于柔性铰链轴向中间截面的对称两侧，且柔性铰链的两端设有螺纹孔。
[0008](2)包含柔性移动机构的水平运动装置由“门”字形柔性移动载物台、可精密控制运动的摆动音圈电机II和柔性连接片II组成，“门”字形柔性移动载物台中央位置在包含柔性回转机构的垂直击打装置的刀具的正下方安装在底板上，柔性连接片II与柔性载物台相连且柔性连接片II另一端与可精密控制运动的摆动音圈电机II相连，可精密控制运动的摆动音圈电机II安装在底板上；“门”字形柔性移动载物台为一体式可支承且可横向移动的柔性平台。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台结构图
[0010]图2为包含柔性回转机构的垂直击打装置
[0011]图3为包含柔性移动机构的水平运动装置
[0012]图4为可较大回转幅度的柔性摆臂
[0013]图5为“门”字形柔性移动载物台
[0014]1.底板2.包含柔性移动机构的水平运动装置21.柔性连接片II 22.可精密控制运动的摆动音圈电机II 23.“门”字形柔性移动载物台231.“门”字形柔性移动载物台体232.紧固螺钉3.包含柔性回转机构的垂直击打装置31.可精密控制运动的摆动音圈电机I 32.柔性连接片I 33.可较大回转幅度的柔性摆臂331.对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件332.摆臂34.支承35.刀具卡块36.刀具
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图详细说明本发明提出的具体装置的细节和工作情况。
[0016]一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，由底板⑴、包含柔性回转机构的垂直击打装置(3)、包含柔性移动机构的水平运动装置(2)、可逐级调节电机速度的控制系统组成，其特征在于:所述的切向力运动由包含柔性移动机构的水平运动装置(2)提供，纵向力由包含柔性回转机构的垂直击打装置(3)提供，对单点联合击打的纵向和切向的联合运动由可逐级调节电机速度的控制系统控制；包含柔性回转机构的垂直击打装置
(3)和包含柔性移动机构的水平运动装置(2)分别安装在底板⑴上，且包含柔性回转机构的垂直击打装置(3)的刀具(36)置于包含柔性移动机构的水平运动装置(2)的“门”字形柔性移动载物台(23)的正上方；包含柔性回转机构的垂直击打装置(3)的可精密控制运动的摆动音圈电机I (31)和包含柔性移动机构的水平运动装置(2)的可精密控制运动的摆动音圈电机11(22)通过导线分别与可逐级调节电机速度的控制系统相连。
[0017]所述的包含柔性回转机构的垂直击打装置(3)由可较大回转幅度的柔性摆臂
(33)、支承(34)、刀具(36)、可精密控制运动的摆动音圈电机I (31)和柔性连接片I (32)组成，可较大回转幅度的柔性摆臂(33) —端设有刀具卡槽，刀具安装在卡槽和刀具卡块(35)之间，可较大回转幅度的柔性摆臂(33)另一端与柔性连接片I (32)相连，柔性连接片I (32)另一端与可精密控制运动的摆动音圈电机1(31)相连且可精密控制运动的摆动音圈电机1(31)安装在底板(I)上，可较大回转幅度的柔性摆臂(33)安装在两根支承(34)的中间，支承(34)安装在底板(I)上。
[0018]所述的包含柔性移动机构的水平运动装置(2)由“门”字形柔性移动载物台(23)、可精密控制运动的摆动音圈电机11(22)和柔性连接片11(21)组成，“门”字形柔性移动载物台(23)中央位置在包含柔性回转机构的垂直击打装置(3)的刀具(36)的正下方安装在底板(I)上，柔性连接片11(21)与“门”字形柔性移动载物台(23)相连且柔性连接片11(21)另一端与可精密控制运动的摆动音圈电机11(22)相连，可精密控制运动的摆动音圈电机11(22)安装在底板(I)上；“门”字形柔性移动载物台(23)为一体式可支承且可横向移动的柔性平台。
[0019]所述的可较大回转幅度的柔性摆臂(33)由对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件(331)和摆臂(332)组成，对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件(331)与摆臂(332)固连且相对于摆臂(332)的中间平面对称；所述对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件(331)是有两处高斯分布曲线缩颈的柔性铰链，两处缩颈位于柔性铰链轴向中间截面的对称两侧，且柔性铰链的两端设有螺纹孔。实施本发明执行以下步骤:
[0020](I)进行两种界面结合强度综合纵向力和切向力击打实验前，设定可逐级调节电机速度的控制系统各项参数，目的是确定纵向力和切向力的大小，以及确定每次击打落在某个点上或某个范围内；
[0021](2)将实验所需薄片固定在“门”字形柔性移动载物台(23)的两个固定块之间，拧紧紧固螺钉(232)；
[0022](3)在可逐级调节电机速度的控制系统中设定实验击打次数，启动实验；
[0023](4)实验完成后，在激光共聚焦扫描显微镜下即可观察到某区域击打后的被破坏情况。
【权利要求】
1.一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，由底板、包含柔性回转机构的垂直击打装置、包含柔性移动机构的水平运动装置、可逐级调节电机速度的控制系统组成，其特征在于:所述的切向力运动由包含柔性移动机构的水平运动装置提供，纵向力由包含柔性回转机构的垂直击打装置提供，对单点联合击打的纵向和切向的联合运动由可逐级调节电机速度的控制系统控制；包含柔性回转机构的垂直击打装置和包含柔性移动机构的水平运动装置分别安装在底板上，且包含柔性回转机构的垂直击打装置的刀具置于包含柔性移动机构的水平运动装置的“门”字形柔性移动载物台的正上方；包含柔性回转机构的垂直击打装置的可精密控制运动的摆动音圈电机I和包含柔性移动机构的水平运动装置的可精密控制运动的摆动音圈电机II通过导线分别与可逐级调节电机速度的控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，其特征在于:所述的包含柔性回转机构的垂直击打装置由包含柔性铰链的柔性摆臂、支承、刀具、可精密控制运动的摆动音圈电机I和柔性连接片I组成，包含柔性铰链的柔性摆臂一端设有刀具卡槽，刀具安装在卡槽和刀具卡块之间，包含柔性铰链的柔性摆臂另一端与柔性连接片I相连，柔性连接片I另一端与可精密控制运动的摆动音圈电机I相连且可精密控制运动的摆动音圈电机I安装在底板上，包含柔性铰链的柔性摆臂安装在两根支承的中间，支承安装在底板上。
3.根据权利要求1所述的一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，其特征在于:所述的包含柔性移动机构的水平运动装置由“门”字形柔性移动载物台、可精密控制运动的摆动音圈电机II和柔性连接片II组成，“门”字形柔性移动载物台中央位置在包含柔性回转机构的垂直击打装置的刀具的正下方且安装在底板上，柔性连接片II与“门”字形柔性移动载物台相连且柔性连接片II另一端与可精密控制运动的摆动音圈电机II相连，可精密控制运动的摆动音圈电机II安装在底板上门”字形柔性移动载物台为一体式可支承且可横向移动的柔性平台。
4.根据权利要求1所述的一种综合纵向力和切向力的界面结合强度检测平台，其特征在于:所述的包含柔性铰链的柔性摆臂由对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件和摆臂组成，对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件与摆臂固连且相对于摆臂的中间平面对称；所述对称高斯分布曲线缩颈的柔性部件是有两处高斯分布曲线缩颈的柔性铰链，两处缩颈位于柔性铰链轴向中间截面的对称两侧，且柔性铰链的两端设有螺纹孔。
【文档编号】G01N19/04GK104359834SQ201410638770
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月2日 优先权日:2014年11月2日
【发明者】傅惠南, 石远豪, 王成勇, 杨曼 申请人:广东工业大学