扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置

文档序号:25998604发布日期:2021-07-23 21:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:包括动力及传动组件、楔块传动组件、夹持组件(3)、支撑平台(7)及检测组件;所述动力及传动组件采用一个直流伺服电机(5)作为动力源,经正齿齿轮箱(6)减速带动丝杠轴(20),丝杠轴(20)通过丝杠螺母(19)与楔块传动组件中的楔块(21)连接,将直流伺服电机(5)输出的旋转运动转换成楔块(21)的直线运动;所述楔块传动组件中楔块(21)与滑座(101)通过45度斜面接触传动,实现四个滑座(101)的精准同步运动;所述夹持组件(3)通过交叉滚柱导轨(22)与滑座(101)连接,对试件(23)进行夹持,滑座(101)运动时带动夹持组件(3)对试件(23)进行同步加载,实现准静态双轴拉伸;所述检测组件对双轴拉伸过程中的力和位移进行检测;所述试件(23)位于整个装置顶部。

2.根据权利要求1所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:所述的动力及传动组件为:直流伺服电机(5)的输出轴与正齿齿轮箱(6)连接,所述正齿齿轮箱(6)与支撑平台(7)通过止口定位,正齿齿轮箱(6)的输出轴与主动齿轮(13)通过紧定螺钉(14)连接,从动齿轮(15)与主动齿轮(13)啮合并通过平键(18)与丝杠轴(20)连接,利用轴肩与弹性挡圈(17)进行定位;交叉滚柱轴环(16)内圈与丝杠轴(20)形成过盈配合并通过轴肩定位,其外圈与支撑平台(7)上的阶梯孔形成过盈配合并通过台阶面定位;丝杠螺母(19)与丝杠轴(20)的丝杠部分配合。

3.根据权利要求2所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:所述的正齿齿轮箱(6)提供30:1的减速比;所述的主动齿轮(13)和从动齿轮(14)均为变位齿轮,主动齿轮(13)齿数为12,从动齿轮(15)齿数为30;所述的丝杠轴(20)的丝杠部分为梯形丝杠。

4.根据权利要求1所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:所述的楔块传动组件包括楔块(21)和四组滑动组件ⅰ~ⅳ(1、4、8、12),楔块(21)位于装置中心位置,四组滑动组件ⅰ~ⅳ(1、4、8、12)分别沿x和y方向对称布置;所述楔块(21)的四个侧面均为45度斜面,中间开有阶梯孔与丝杠螺母(19)配合并用螺钉进行连接;所述四组滑动组件ⅰ~ⅳ(1、4、8、12)构造相同,分别包括滑座(101)、两组弹簧(102)和导向柱(103)、挡板(104),所述滑座(101)前端为45度斜面与楔块(21)斜面接触传动,并通过直线滚动导轨(11)与支撑平台(7)连接,所述导向柱(103)一端与滑座(101)螺纹连接,另一端与挡板(104)上的导向孔形成间隙配合,所述挡板(104)固定在支撑平台(7)上,所述弹簧(102)安装在滑座(101)与挡板(104)之间并与导向柱(103)端部外圆面形成间隙配合,利用弹簧在拉伸过程中产生的弹簧力保持滑座(101)与楔块(21)的斜面接触,保证滑座(101)在拉伸过程中的平稳运行。

5.根据权利要求1所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:所述的夹持组件(3)包括四组夹具体(301)和压板(302),所述夹具体(301)通过交叉滚柱导轨(22)与滑座(101)连接,其前端设有与试件(23)夹持部分相匹配的凹槽,试件(23)的夹持部分分别定位在四个夹具体(301)的凹槽中;所述压板(302)下底面设有与夹具体(301)凹槽相匹配的凸台用于定位,压板(302)通过螺钉与夹具体(301)连接以达到压紧试件(23)的目的。

6.根据权利要求1所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:所述的检测组件包括四组力传感器组件(2)和两组位移传感器组件ⅰ、ⅱ(9、10),所述力传感器组件(2)包括力传感器(202)和上盖板(201),所述力传感器(202)一端与夹具体(301)螺纹连接,另一端嵌入上盖板(201)的凹槽内,通过上盖板(201)内端面定位并用螺母(203)固定在上盖板(201)上,所述上盖板(201)利用下部凸台和台阶面进行定位并通过螺钉与滑座(101)连接;两组位移传感器组件ⅰ、ⅱ(9、10)构造相同且呈对称布置,位移传感器组件ⅰ(10)安装在滑动组件ⅰ(1)和滑动组件ⅱ(4)之间,位移传感器组件ⅱ(9)安装在滑动组件ⅲ(8)和滑动组件ⅳ(12)之间;所述位移传感器组件ⅰ(9)包括电容位移传感器(902)、传感器支架(901)和测位板(903),所述电容位移传感器(902)利用传感器支架(901)上的台阶面定位并通过螺钉固定在传感器支架(901)上,所述传感器支架(901)通过支撑平台(7)上的台阶面定位并利用螺钉与支撑平台(7)连接,所述测位板(903)通过螺钉与滑座(101)连接,滑座(101)运动时带动测位板(903),使两组位移传感器组件ⅰ、ⅱ(9、10)内的两个电容位移传感器测得x和y方向的位移。

7.根据权利要求1至6任一项所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,其特征在于:所述的扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置的主体尺寸为106mm×106mm×64mm,可用于各类扫描电镜中实现对准静态双轴拉伸过程的原位观测。


技术总结
本发明涉及一种扫描电镜下的准静态原位双轴拉伸力学性能测试装置,属于精密科学仪器领域。包括动力及传动组件、楔块传动组件、夹持组件、支撑平台及检测组件;所述动力及传动组件采用一个直流伺服电机驱动,经齿轮箱减速后带动梯形丝杠,驱动楔块传动机构,实现夹持组件对试件沿X、Y两个方向的同步拉伸,使用应变式力传感器和电容位移传感器对拉伸过程中的力和位移进行检测。楔块传动组件中楔块与滑座通过45度斜面接触,刚性大,传动精度高,保证双轴拉伸过程中的精准同步加载。整体结构紧凑,尺寸在106mm×106mm×64mm以内,可用于各类扫描电镜中实现对双轴拉伸实验的原位观测,具有很好的应用前景,对材料微观力学性能的研究具有重要意义。

技术研发人员:刘长宜;李鸣鹤;马嵩宁;赵宏伟;何鑫宇;牟禹安;黄令帅;李伟智
受保护的技术使用者:吉林大学
技术研发日:2021.04.30
技术公布日:2021.07.23
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