涂层冲击疲劳实验装置的制作方法

本发明涉及一种疲劳性能的实验装置，尤其是一种涂层冲击疲劳实验装置。

背景技术：

带涂层的机械零件在服役过程中除了受到磨损和腐蚀等常见的损伤外,还经常受到不同能量的冲击作用。长时间的冲击作用会使涂层发生疲劳开裂和脱落.当涂层受到磨损和(或)腐蚀联合作用时，将会进一步加快涂层的失效进程。因此，开展对涂层的抗冲击疲劳性能的评估特别是在不同温度或腐蚀介质作用下的涂层冲击失效过程开展研究非常有必要。专利“一种能自动控温的落球实验装置”（201410776451.4）采用落球冲击的方法来测试涂层的抗冲击疲劳性能，该装置利用钢球从一定高度落下产生的动能来冲击涂层样块。要实现不同能量的冲击，则需要改变钢球下落的高度，相应的工作台高度和导管长度都要更换，操作不方便。由于实验装置高度的限制，难以实现大能量的冲击。另外，由于落球的导管的内径比所用钢球的直径大，所以当钢球从导管口飞出冲击到涂层样块上时,很难冲击到同一位置,从而影响对涂层抗冲击疲劳性能的评估。因此，需要设计更简单可靠的涂层冲击疲劳实验装置，以实现对涂层同一位置准确冲击，从而获得涂层的抗冲击疲劳性能。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种涂层冲击疲劳实验装置，构造简单，使用方便，动作可靠，能实现涂层样品的冲击疲劳性能测试。

按照本发明提供的技术方案，所述涂层冲击疲劳实验装置，包括底座，其特征是：在所述底座安装转轴支架，转轴支架上转动支撑杠杆，杠杆左端的底座上安装转动驱动装置，转动驱动装置的动力输出轴上连接转盘，转盘上沿周向布置多个拨叉，转盘转动过程中带动拨叉依次与杠杆的左端接触；在杠杆的右端安装砝码，位于砝码下部的杠杆上连接螺杆，螺杆下端连接套筒螺母，在套筒螺母的底部用套筒螺母固定硬质合金球；在所述硬质合金球下方的底座上设置用于安装涂层样品的涂层样块夹具；在所述杠杆的中部下端设置上楔形块，在上楔形块下方的底座上安装下楔形块，上楔形块下端的斜面与下楔形块上端的斜面配合；在所述下楔形块的右侧安装电磁铁，电磁铁通电时吸引下楔形块向右侧运动，电磁铁通过电磁铁控制线与总控制器连接；在所述杠杆右端的底座上安装开关支架，开关支架上安装上红外感应开关和下红外感应开关，上红外感应开关和下红外感应开关分别与总控制器连接，用于控制电磁铁的通断电；所述杠杆的右端在摆动至最上端时与上红外感应开关接触，摆动至最下端时与下红外感应开关接触；

在所述底座上安装导杆支架，导杆支架上沿左右方向设置导杆，下楔形块沿导杆左右滑动；在所述导杆支架和下楔形块之间连接弹性件。

进一步的，在所述导杆的左端设置限位档杆。

进一步的，所述弹性件采用弹簧。

进一步的，所述转动驱动装置采用调速电机。

进一步的，所述调速电机通过调速电机控制线与总控制器连接。

进一步的，所述转轴支架上通过转轴支撑杠杆，作为杠杆的支点。

进一步的，所述拨叉为4个。

进一步的，所述砝码通过砝码锁紧螺母安装固定在杠杆的右端。

进一步的，所述硬质合金球由套筒螺母固定在螺杆上，所述套筒螺母又通过锁紧螺母紧固在螺杆的下端，防止冲击过程中套筒螺母松动。

进一步的，所述涂层样品放置在能够注入介质的盒子中，涂层样品的内部嵌入用于测量温度的热电偶。

本发明具有以下优点：

（1）本发明所述涂层冲击疲劳实验装置结构简单，使用方便；

（2）能实现常温、低温、高温和腐蚀工况下涂层样品的冲击疲劳性能测试；

（3）能实现对涂层样品同一位置按一定频率的准确冲击，且能避免由于反弹导致的二次冲击；

（4）能通过改变砝码质量，实现涂层在不同能量的冲击疲劳性能测试。

附图说明

图1为本发明所述涂层冲击疲劳实验装置的结构示意图。

图2为所述防反弹二次冲击装置的结构示意图。

图3为硬质合金球固定方式示意图。

附图标记说明：1-底座、2-拨叉、3-转盘、4-杠杆、5-调速电机、6-转轴、7-转轴支架、8-导杆支架、9-导杆、10-限位档杆、11-弹簧、12-下楔形块、13-上楔形块、14-电磁铁、15-电磁铁控制线、16-涂层样块夹具、17-砝码、18-砝码锁紧螺母、19-硬质合金球、20-套筒螺母、21-涂层样品、22-热电偶、23-锁紧螺母、24-螺杆、25-盒子、26-调速电机控制线、27-下红外感应开关、28-上红外感应开关、29-开关支架、30-总控制器。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，本发明所述涂层冲击疲劳实验装置包括底座1，在底座1上安装转轴支架7，转轴支架7上的转轴6支撑杠杆4，杠杆4左端的底座1上安装调速电机5，调速电机5的动力输出轴上连接转盘3，转盘3上沿周向布置4个拨叉2，转盘3转动过程中4个拨叉2能够依次压下杠杆的左端一段距离后，并与杠杆脱离，使得杠杆右端升起和自由下落，从而实现固定在杠杆右端下方的硬质合金球对涂层样块的反复冲击；在杠杆4的右端通过砝码锁紧螺母18固定砝码17，位于砝码17下部的杠杆4上连接螺杆24，螺杆24下端通过套筒螺母20将硬质合金球19固定在螺杆24的底部；并由锁紧螺母23进一步锁紧定套筒螺母；在所述硬质合金球19下方的底座1上安装涂层样块夹具16，涂层样块夹具16上设置涂层样品21，该涂层样品21可以放置在盒子25中，盒子25中可以注入相应的介质以实现涂层样品21在低温、常温、高温或腐蚀介质下的测试，涂层样品21的内部嵌入用于测量温度的热电偶22；在所述杠杆4的中部下端设置上楔形块13，上楔形块13下端的斜面与下楔形块12上端的斜面配合，下楔形块12安装在底座1上；在所述下楔形块12的右侧安装电磁铁14，电磁铁14在通电情况下能吸引下楔形块12向右侧运动，电磁铁14通过电磁铁控制线15与总控制器30连接；在所述杠杆4右端的底座1上安装开关支架29，开关支架29上安装上红外感应开关28和下红外感应开关27，上红外感应开关28和下红外感应开关28分别与总控制器30连接用于控制电磁铁14的通断电；所述杠杆4的右端在摆动至最上端时与上红外感应开关28接触，摆动至最下端时与下红外感应开关27接触。

在所述底座1上安装导杆支架8，导杆支架8上沿左右方向设置导杆9，导杆9与下楔形块12滑动配合用于对下楔形块12进行导向；在所述导杆支架8和下楔形块12之间连接弹簧11，弹簧11用于将下楔形块12进行复位，在导杆9上设置限位档杆10，用于在下楔形块12复位后支撑杠杆4，防止钢管右端部分由于撞击反弹后自由下落带动硬质合金球19对涂层样品21造成二次冲击。

所述调速电机5通过调速电机控制线26与总控制器30连接，由总控制器30控制调速电机5的转速。

本发明所述涂层冲击疲劳实验装置的工作过程：由调速电机5带动转盘3上的四个拨叉2转动，当拨叉2顺时针转动压下安装在转轴支架7上的杠杆4的动力臂末端时，杠杆4右端（阻力臂）升起。当拨叉2继续转动脱离杠杆4左端时（杠杆4右端升至最高点），杠杆4右端的触板触及上红外感应开关28使电磁铁14通电，吸引下楔形块12迅速右移，使得杠杆4右端在砝码17的重力作用下做自由下落运动带动其下方的硬质合金球19撞击到涂层样品21的表面。当硬质合金球19冲击到涂层样品21表面时，杠杆4右端处于最低位置，其最右端的板触及下红外感应开关27使电磁铁14断电，失去电磁铁14吸引的下楔形块12在弹簧11的拉力作用下迅速向左运动到限位档杆10位置支撑杠杆4，避免硬质合金球19由于反弹产生的二次撞击。当调速电机5带动转盘3上第二个拨叉2压下杠杆4的最左端时，即重复第一次动作，实现硬质合金球19对涂层样品21的再次撞击，并且能撞击导同一个位置。其中，调速电机5每转一圈，涂层样品21受到四次撞击，因此，可以通过设置调速电机5的总转数，来设定涂层样品21受到的冲击次数，自动完成设定次数的冲击疲劳实验。另外，整个涂层样品21可以置于盒子25内，因此，可以向盒子25中注入液氮，实现低温冲击；也可以通过油或其他带腐蚀性的液态介质置于盒子25中，通电加热盒子25中的液态介质，升温后的介质可以加热涂层样品21，也可以腐蚀涂层，实现涂层样品21在热态或腐蚀介质同时作用下的冲击疲劳性能测试。其中，涂层样品21的温度控制，由嵌入涂层样品21内部的热电偶测量并由温控器来控制。