[实用新型]多功能材料表面性能试验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及检测设备，具体的涉及一种用于材料表面机械性能检测的多功能材料表面性能试验仪。

背景技术

目前市场上的大载荷球-盘摩擦实验机具有小载荷测量精度不够、高速测量稳定性差的缺陷，并且设备自身体积较大、使用成本高、自动化程度较低、运动形式单一。而目前市场上现有的划痕试验机虽然体积小，但又具有加载范围小、操作繁杂、测量精度不高、检测方式单一的技术缺陷。上述试验机都具有检测模式单一、不能实现对材料的多种机械性能进行的检测的问题。而且，上述试验机或采用弹簧加载方式，或采用砝码加载方式。采用弹簧加载方式的试验机加载的线形度不好，采用砝码加载方式的试验机又存在对较大量程加载操作困难、不能实现可变加载的摩擦试验、且设备体积大、造价高的缺陷。

因此，需要一种具有多种检测方式，能够对材料表面多种机械性能进行检测的试验仪，尤其是适合于检测离子镀涂层各项机械性能的多功能试验仪。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够克服上述缺点的多功能材料表面性能试验仪，该试验仪在小载荷、高速度测量工作模式下，具有精度高、稳定性好的优点，并且设备自身体积较小、采用计算机全自动控制、数据处理技术，具有自动化程度高的优点。该试验仪可以实现在一台设备上通过使用不同组件，实现了直线往复模式检测和旋转模式检测。该试验仪在用于划痕试验时，可以加大载荷范围，并可以结合采用声传感器、摩擦力传感器、微米位移检测、光学显微观察等多种检测手段，大大提高了检测精度。该试验仪具有多种检测试验模式，可以进行划痕试验、压痕试验、旋转摩擦试验、往复摩擦试验、粗糙度试验、弹性模量试验、台阶仪试验等多种试验。下面首先说明本实用新型试验仪的工作方式。

划痕试验：通过自动加载机构将负荷连续加至金刚石压头上，同时移动试样，使金刚石压头划过涂层表面。通过生传感器获取涂层脱落时的声信号，通过摩擦力传感器获得摩擦力变化信号，由此可得到涂层与基体的结合强度临界载荷，还可以进一步采用光学显微镜组件观察确定上述两种试验结果。

压痕试验模式：通过金刚石压头作用于试样表面，在逐渐增大载荷过程中，通过显微镜组件观察压痕变化，当压痕周围涂层材料出现较大裂纹时，表明涂层的结合力失效，此时的压力载荷为涂层压应力结合强度的临界载荷。

旋转摩擦试验模式：运用球-盘摩擦原理，将砝码或可变加载机构所施加的载荷加载在磨球上，材料试样随试验台模组以设定的转速旋转，实现摩擦副的旋转摩擦。通过摩擦力传感器获取摩擦过程的摩擦力信号，经过计算机运算得到材料表面在不同载荷、速度条件下的摩擦系数曲线，再通过轮廓仪测量其磨损深度，即可得到材料表面的耐磨强度。当材料表面具有涂层时，摩擦系数曲线发生跳变，表明磨球已摩擦到涂层下的底层材料，此时即可得到涂层在特定条件下的耐磨强度。

往复摩擦试验模式：运用球-盘摩擦原理，将砝码或可变加载机构所施加的载荷加载在磨球上，材料试样随试验台模组左右移动，实现摩擦副的往复直线摩擦。通过摩擦力传感器获取摩擦时的摩擦力信号，经过计算机运算得到材料表面在不同载荷、速度条件下的摩擦系数曲线。

粗糙度试验模式：将例如0.05牛顿的微小载荷施加到金刚石压头上，作用于试样表面，试样随试样台模组做匀速直线运动，通过位移传感器得到划针的微小波动信号，经过计算机处理得到材料表面的粗糙度曲线。

弹性模量检测：将载荷按设定的加载速率由压头作用于试样表面，通过位移传感器感应压头位移信号，经过计算机处理得到材料的载荷-深度曲线，再按设定的卸载速率得到卸载时的载荷-深度曲线，通过两组数据经过计算得到材料的弹性模量。

台阶仪：将例如0.05牛顿的微小载荷施加到金刚石压头上，作用于涂层表面，试样随试样台模组以匀速直线运动，通过位移传感器获得划针的微小波动信号，经过计算机处理得到涂层和基体的落差曲线，即可得到涂层的厚度。

高速往复摩擦试验模式：运用球-盘摩擦原理，将砝码或可变加载机构所施加的载荷加载在磨球上，材料试样随试验台模组作高速往复直线运动，提供设定电机转速调节摩擦副的相对运动速度。通过摩擦力传感器获取摩擦时的摩擦力信号，经过计算机运算得到材料表面在不同载荷、不同速度条件下的摩擦系数曲线。