一种原位微型力学测试台制造技术

本实用新型专利技术涉及材料力学性能和显微组织结构原位表征技术领域，提供了一种原位微型力学测试台，包括电机执行机构、弹簧辅助加载机构、位置传感机构、力传感机构和基座，电机执行机构固定于基座，电机的旋转输出经转向和传动转化为弹簧辅助加载机构的直线运动，弹簧辅助加载机构施加载荷于样品上，位置传感机构实时探测弹簧辅助加载机构的相对位置变化量即样品形变量，力传感机构实时探测样品承受的应力值。本实用新型专利技术夹具支撑架和丝杠螺母副在丝杆轴向为弹性连接，在此基础上增加载荷振荡器可实现样品疲劳性能测试与材料在疲劳载荷作用下的显微组织形貌、化学成分、晶体结构和相结构信息的原位表征，结构合理紧凑，利于力控制模式下的精细控制。

【技术实现步骤摘要】
一种原位微型力学测试台
本技术涉及材料力学性能和显微组织结构原位表征
，特别涉及一种原位微型力学测试台。
技术介绍
原位微型力学测试台是兼容于扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)、X-射线衍射仪(XRD)和光学显微镜(OM)等显微组织结构测试平台的一种小型力学性能测试仪器。利用原位微型力学测试台可以对材料进行力学测试，获得相应的应力应变曲线，借助上述微观测试平台可以对材料在特定载荷下的显微组织形貌、化学成分、晶体结构和相结构信息进行表征分析，分析范围跨越宏观肉眼可见至纳米尺度。基于上述优势，美国MTI、英国Deben和德国Kammrath-Weiss等公司均发展了以扫描电镜为主要应用平台的原位微型力学测试台。商业化的各种原位微型力学测试台都是采用螺母座与夹具支撑架刚性固定的结构，丝杆的旋转运动直接转化为螺母座的直线运动，不考虑系统柔度的情况下，夹具上样品形变量等于一对螺母座的直线相对移动距离。这种丝杠螺母与夹具支撑架在沿丝杆轴向上刚性连接的驱动结构不够理想，只能实现拉伸、压缩等静力试验，不能实现疲劳动力试验。有统计数据表明，机械零件的失效有约70％是疲劳引起的，此类失效往往造成灾难性事故。借助SEM、XRD和OM等微观测试平台，实现金属材料的疲劳性能测试与材料在疲劳载荷作用下的显微组织形貌、化学成分、晶体结构和相结构信息的原位表征，对于深入研究金属材料的抗疲劳性能和疲劳失效机制有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种原位微型力学测试台，即能实现拉伸、压缩等静力试验，又能实现疲劳测试。本技术采用如下技术方案：一种原位微型力学测试台，包括：基座；电机执行机构，用于为所述原位微型力学测试台提供动力；弹簧辅助加载机构，接收来自所述电机执行机构的动力输出，并转化为所述弹簧辅助加载机构的直线运动，用于对被测试样品进行加载；位置传感机构，实时探测所述弹簧辅助加载机构的相对位置，得出被测试样品的形变量；力传感机构，实时探测被测试样品所承受的应力值；所述电机执行机构由所述基座支撑；所述弹簧辅助加载机构设置在所述电机执行机构上；所述位置传感机构、力传感机构均设置于所述弹簧辅助加载机构上。进一步的，所述电机执行机构包括电机、减速器、第一机架和传动机构；所述电机的输出端与减速器的输入端连接，所述减速器的输出端与所述传动机构连接，所述传动机构与所述弹簧辅助加载机构连接；所述电机和所述减速器安装固定于所述第一机架，所述第一机架安装于所述基座。进一步的，所述传动机构包括主动轮、从动轮、蜗杆、蜗轮、丝杆、螺母、第二机架及第三机架；所述主动轮套装固定在所述减速器的输出轴，所述从动轮套装固定在所述蜗杆的一端，所述主动轮、从动轮相互啮合；所述蜗杆的两端安装于所述第二机架，所述第二机架安装于所述基座；所述蜗杆啮合所述蜗轮，所述蜗轮套装固定在丝杆轴的一端，所述丝杆为正反转丝杆，所述丝杆的左右牙处各旋接有一个所述螺母，所述丝杆轴安装于所述第三机架，所述第三机架紧固于所述基座；所述丝杆采用单丝杆或双丝杆。进一步的，当采用单丝杆时，单丝杆为第一丝杆，蜗杆为第一蜗杆，蜗轮为第一蜗轮，螺母为第一螺母和第二螺母；所述第一蜗杆设置在蜗杆轴的中部，所述第一蜗杆中部下方啮合所述第一蜗轮，所述第一蜗轮套装固定在第一丝杆轴的一端，所述第一丝杆的左右牙在第一丝杆中部对称设置，所述第一丝杆左右牙处分别旋接有所述第一螺母和第二螺母。进一步的，当采用双丝杆时，双丝杆为第一丝杆、第二丝杆，蜗杆为第一蜗杆、第二蜗杆，蜗轮为第一蜗轮、第二蜗轮，螺母为第一螺母、第二螺母、第三螺母和第四螺母；所述第一蜗杆、第二蜗杆分别设置在同一蜗杆轴的两端，所述第一蜗杆、第二蜗杆的上方分别啮合有所述第一蜗轮、第二蜗轮；第一蜗轮和第二蜗轮分别套装固定在第一丝杆和第二丝杆的同一端；第一丝杆和第二丝杆均为正反转丝杆，第一丝杆的左右牙处分别旋接有第一螺母和第二螺母，第二丝杆的左右牙处分别旋接有第三螺母和第四螺母。进一步的，所述弹簧辅助加载机构包括第一挤压板、第二挤压板、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、第一夹具、第二夹具、第一滑杆、第二滑杆；采用单丝杆，所述第一挤压板、第二挤压板分别安装固定在所述第一螺母和第二螺母上；所述第一滑杆、第二滑杆对称布置在所述第一丝杆两侧，且轴线平行于所述第一丝杆；所述第一滑杆、第二滑杆分别穿过所述第一挤压板和第二挤压板，且所述第一挤压板、第二挤压板能沿所述第一滑杆、第二滑杆滑动；所述第一弹簧、第二弹簧分别套装在所述第一滑杆、第二滑杆位于第一挤压板的一侧，所述第三弹簧、第四弹簧分别套装在所述第一滑杆、第二滑杆位于第二挤压板的一侧；所述第一夹具支撑架滑动套装在第一滑杆和第二滑杆上，且处于所述第一弹簧和第二弹簧的外侧；所述第二夹具支撑架滑动套装在第一滑杆和第二滑杆上，且处于所述第三弹簧和第四弹簧的外侧；所述第一弹簧、第二弹簧位于所述第一夹具支撑架和第一挤压板之间，限定所述第一夹具支撑架和第一挤压板之间的相对运动；所述第三弹簧、第四弹簧位于所述第二夹具支撑架和第二挤压板之间，限定所述第二夹具支撑架和第二挤压板之间的相对运动；所述第一夹具、第二夹具分别设在所述第一夹具支撑架、第二夹具支撑架的中部；所述第一夹具和第二夹具对称设置，所述第一夹具和第二夹具之间安装样品。进一步的，所述弹簧辅助加载机构包括第一挤压板、第二挤压板、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、第一夹具、第二夹具、第一滑杆、第二滑杆；采用双丝杆，所述第一挤压板安装固定在所述第一螺母和第三螺母上，所述第二挤压板安装固定在所述第二螺母和第四螺母上；所述第一滑杆布置在所述第一丝杆内侧，且轴线平行于所述第一丝杆；所述第二滑杆布置在所述第二丝杆内侧，且轴线平行于所述第二丝杆；所述第一滑杆、第二滑杆分别穿过所述第一挤压板和第二挤压板，且所述第一挤压板、第二挤压板能沿所述第一滑杆、第二滑杆滑动；所述第一弹簧、第二弹簧分别套装在所述第一滑杆、第二滑杆位于第一挤压板的一侧，所述第三弹簧、第四弹簧分别套装在所述第一滑杆、第二滑杆位于第二挤压板的一侧；所述第一夹具支撑架滑动套装在第一滑杆和第二滑杆上，且处于所述第一弹簧和第二弹簧的外侧；所述第二夹具支撑架滑动套装在第一滑杆和第二滑杆上，且处于所述第三弹簧和第四弹簧的外侧；所述第一弹簧、第二弹簧位于所述第一夹具支撑架和第一挤压板之间，限定所述第一夹具支撑架和第一挤压板之间的相对运动；所述第三弹簧、第四弹簧位于所述第二夹具支撑架和第二挤压板之间，限定所述第二夹具支撑架和第二挤压板之间的相对运动；所述第一夹具、第二夹具分别设在所述第一夹具支撑架、第二夹具支撑架的中部；所述第一夹具和第二夹具对称设置，所述第一夹具和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位微型力学测试台，其特征在于，包括基座；用于为所述原位微型力学测试台提供动力的电机执行机构；接收来自所述电机执行机构的动力输出，用于对被测试样品进行加载的弹簧辅助加载机构；实时探测所述弹簧辅助加载机构的相对位置，得出被测试样品的形变量的位置传感机构；实时探测被测试样品所承受的应力值的力传感机构；所述电机执行机构由所述基座支撑；所述弹簧辅助加载机构设置在所述电机执行机构上；所述位置传感机构、力传感机构均设置于所述弹簧辅助加载机构上。/n

【技术特征摘要】
1.一种原位微型力学测试台，其特征在于，包括基座；用于为所述原位微型力学测试台提供动力的电机执行机构；接收来自所述电机执行机构的动力输出，用于对被测试样品进行加载的弹簧辅助加载机构；实时探测所述弹簧辅助加载机构的相对位置，得出被测试样品的形变量的位置传感机构；实时探测被测试样品所承受的应力值的力传感机构；所述电机执行机构由所述基座支撑；所述弹簧辅助加载机构设置在所述电机执行机构上；所述位置传感机构、力传感机构均设置于所述弹簧辅助加载机构上。


2.如权利要求1所述的原位微型力学测试台，其特征在于，所述电机执行机构包括电机、减速器、第一机架和传动机构；
所述电机的输出端与减速器的输入端连接，所述减速器的输出端与所述传动机构连接，所述传动机构与所述弹簧辅助加载机构连接；所述电机和所述减速器安装固定于所述第一机架，所述第一机架安装于所述基座。


3.如权利要求2所述的原位微型力学测试台，其特征在于，所述传动机构包括主动轮、从动轮、蜗杆、蜗轮、丝杆、螺母、第二机架及第三机架；
所述主动轮套装固定在所述减速器的输出轴，所述从动轮套装固定在所述蜗杆的一端，所述主动轮、从动轮相互啮合；所述蜗杆的两端安装于所述第二机架，所述第二机架安装于所述基座；
所述蜗杆啮合所述蜗轮，所述蜗轮套装固定在丝杆轴的一端，所述丝杆为正反转丝杆，所述丝杆的左右牙处各旋接有一个所述螺母，所述丝杆轴安装于所述第三机架，所述第三机架紧固于所述基座；
所述丝杆采用单丝杆或双丝杆。


4.如权利要求3所述的原位微型力学测试台，其特征在于，当采用单丝杆时，单丝杆为第一丝杆，蜗杆为第一蜗杆，蜗轮为第一蜗轮，螺母为第一螺母和第二螺母；
所述第一蜗杆设置在蜗杆轴的中部，所述第一蜗杆中部下方啮合所述第一蜗轮，所述第一蜗轮套装固定在第一丝杆轴的一端，所述第一丝杆的左右牙在第一丝杆中部对称设置，所述第一丝杆左右牙处分别旋接有所述第一螺母和第二螺母。


5.如权利要求3所述的原位微型力学测试台，其特征在于，当采用双丝杆时，双丝杆为第一丝杆、第二丝杆，蜗杆为第一蜗杆、第二蜗杆，蜗轮为第一蜗轮、第二蜗轮，螺母为第一螺母、第二螺母、第三螺母和第四螺母；
所述第一蜗杆、第二蜗杆分别设置在同一蜗杆轴的两端，所述第一蜗杆、第二蜗杆的上方分别啮合有所述第一蜗轮、第二蜗轮；第一蜗轮和第二蜗轮分别套装固定在第一丝杆和第二丝杆的同一端；第一丝杆和第二丝杆均为正反转丝杆，第一丝杆的左右牙处分别旋接有第一螺母和第二螺母，第二丝杆的左右牙处分别旋接有第三螺母和第四螺母。


6.如权利要求4所述的原位微型力学测试台，其特征在于，所述弹簧辅助加载机构包括第一挤压板、第二挤压板、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、第一夹具、第二夹具、第一滑杆、第二滑杆；
采用单丝杆，所述第一挤压板、第二挤压板分别安装固定在所述第一螺母和第二螺母上；
所述第一滑杆、第二滑杆对称布置在所述第一丝杆两侧，且轴线平行于所述第一丝杆；所述第一滑杆、第二滑杆分别穿过所述第一挤压板和第二挤压板，且所述第一挤压板、第二挤压板能沿所述第一滑杆、第二滑杆滑动；
所述第一弹簧、第二弹簧分别套装在所述第一滑杆、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉学，党理，
申请(专利权)人：杭州源位科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33