[发明专利]一种划伤模拟实验机及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及划伤模拟装置，具体为一种划伤模拟实验机及其使用方法。

背景技术

建筑、机械、核工业等众多领域都会涉及到划伤对金属或合金结材料或结构件性能的影响，结构材料服役性能的好坏是设备能否安全运行的关键方面。划伤可以造成材料内表面或外表面缺陷，而缺陷的出现严重改变了整个结构件的力学性质和服役寿命。

为了测试材料在出现表面划伤后的性能，能够有效模拟划伤的实验装置成为迫切的需要。在现有技术中，制造划伤或测试单层或多层膜的力学特性的设备常为微米划痕仪或纳米划痕仪。这些设备的出现的确为测试局部或更微观位置的材料性能提供了很大的帮助。但是，纳米或微米划痕仪操作复杂且价格昂贵，后期的维护费用很高。这些设备不能做出宏观尺度的划痕，很难满足模拟划伤的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以模拟划伤的低成本，操作简单易行，高准度的实验装置-----划伤模拟实验机及其使用方法，解决现有技术中存在的操作复杂且价格昂贵，不能做出宏观尺度的划痕，很难满足模拟划伤的要求等问题。它可以用于设备或材料在不同划伤条件下的力学性能测试和研究，以及用于不同材料在划伤条件下的腐蚀性能的测试和研究。

本发明的技术方案是：

一种划伤模拟实验机，该实验机主要设有变频器、直进电机、螺旋测微器、锥形头、控距螺栓、试样台和主支撑，直进电机、螺旋测微器和控距螺栓均固定在主支撑上，在螺旋测微器上安装与试样台上的试样相对应的锥形头，直进电机上的导航棒与试样台连接，直进电机的输入端直接与变频器的输出端相连；在试样台上设有与试样连接、推动试样做垂直于试样台运动方向移动的控距螺栓。

所述的划伤模拟实验机，在试样台上设有用于固定试样的可移动卡片。

所述的划伤模拟实验机，所述螺旋测微器采用数显螺旋测微器。

所述的划伤模拟实验机，试样台放置于主支撑的燕尾槽形导轨中，试样台在导轨中的运行方向和运行速度与导航棒同步。

所述的划伤模拟实验机，试样台与导航棒的连接方式是通过连接件连接，连接件的纵截面为直角形，连接件的一边通过螺栓I与导航棒连接，连接件的另一边通过螺栓II与试样台连接。

所述的划伤模拟实验机，锥形头与螺旋测微器通过锁紧装置锁紧，锁紧装置包括卡箍、顶丝I和顶丝II，卡箍为筒形结构，在卡箍侧面安装可伸至卡箍内的顶丝I和顶丝II，顶丝I和顶丝II分别与卡箍通过螺纹连接；螺旋测微器一端设有柱形杆，锥形头与柱形杆相对设置，卡箍套在锥形头与柱形杆外侧，顶丝I对应于柱形杆的侧面，顶丝II对应于锥形头的侧面，通过顶丝I锁紧柱形杆，通过顶丝II锁紧锥形头。

所述的划伤模拟实验机，锥形头由特殊的硬质材料制成，硬质材料包括：YG8、YG12或YG15。

所述的划伤模拟实验机的使用方法，利用该划伤实验机制造人工划痕，具体的操作如下：

(1)选择合适形状的锥形头，通过锁紧装置将锥形头与螺旋测微器连接并固定在一起；

(2)将试样固定于试样台上；

(3)将电源插头连接于供电电源，调节变频器的调频旋钮，将输出频率控制到0.01-50Hz；

(4)设置锥形头位置零点；

(5)设定划痕深度；

(6)制造划痕：按下变频器的“正向”按钮，直进电机带动试样台前进；当试样经过锥形头后，表面留下预设深度的划痕；

(7)通过控距螺栓移动试样，重复以上动作，得到一条同样特征的划痕；旋转控距螺栓同样的角度，得到的是一系列等距离的划痕。

所述的划伤模拟实验机的使用方法，所这步骤(4)中，设置锥形头位置零点的过程如下：

首先，旋转螺旋测微器使之带动锥形头向上移动，以防锥形头在调零之前碰到试样；然后，按变频器的“正向”按键，把试样移动到锥形头的正下方，调节螺旋测微器，在锥形头刚刚接触试样到表面停止调节；接着，按螺旋测微器的Zero按键，屏幕上的数字显示为0，这就设置好了锥形头的位置零点。

所述的划伤模拟实验机的使用方法，所这步骤(5)中，设定划痕深度的过程如下：

在设置好位置零点后，将螺旋测微器调整，使锥形头离开试样表面；然后，按变频器的“逆向”按键，使试样离开锥形头中心1～3厘米的距离；接着，继续调节螺旋测微器的旋转按钮，在显示器上设置要得到的划痕深度；最后，锁定螺旋测微器。

本发明的有益效果如下：