[实用新型]大能量摆锤式金属材料动态撕裂能测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料性能测试领域，特别涉及一种大能量摆锤式金属材料动态撕裂能测试装置。

背景技术

韧性是金属材料重要的力学性能之一，表现为材料在塑性变形和断裂全过程中所吸收的能量，通常采用能量准则和断口形貌准则进行材料韧性好坏的评定。目前，应用最为广泛的韧性测试方法是DWTT（Drop-Weight Tear Test，落锤撕裂试验）。DWTT是一种动态撕裂试验，通过测试金属材料的抗撕裂时的剪切面积或/和吸收能量来判断其断裂韧性好坏，试验简便，成本低。并且，在DWTT中，可以采用全壁厚试样或尽可能大的试样尺寸，从而可以使得试验的测试结果更符合材料实际的服役条件。

常用的DWTT装置一般分为落锤型式和摆锤型式。其中，摆锤型式的试验装置一般包括：主机架、活动安装在主机架上的摆锤、用于提升摆锤的摆锤提升机构、安装在摆锤上的能量测试部件和控制系统。具体地，该摆锤提升机构包括安装在摆锤的转轴上的伺服电机。在试验过程中，首先通过控制系统控制该伺服电机运转，将摆锤机构提升到一定高度，然后使摆锤自由落下，冲断试样，同时，能量测试元件测量试样抵抗撕裂时的能量。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于通过安装在摆锤转轴上的伺服电机带动摆杆转动，从而实现摆锤提升扬摆，力臂较小，所以伺服电机需要很大功率才能将摆锤提升到一定高度，能耗很大。

实用新型内容

为了能够降低摆锤型式的DWTT装置的能耗，本实用新型实施例提供了一种大能量摆锤式金属材料动态撕裂能测试装置。所述技术方案如下：

一种大能量摆锤式金属材料动态撕裂能测试装置，所述测试装置包括机架、摆锤机构、摆锤提升机构、能量测试元件和控制系统；其中，

所述机架包括相对间隔设置的第一机架和第二机架、以及设于所述第一机架和所述第二机架之间的试样砧座；

所述摆锤机构设于所述第一机架和所述第二机架之间，所述摆杆下端与所述摆锤相连，且所述摆锤机构包括摆杆和带冲击刃的摆锤，所述摆杆上端通过转轴活动安装在所述机架上；

所述能量测试元件设于所述摆锤机构上；

所述摆锤提升机构包括环形轨、驱动组件和传动组件，所述驱动组件安装在所述机架上，所述环形轨活动安装在所述机架上，所述驱动组件的输出端通过所述传动组件与所述环形轨传动连接；所述环形轨上设有挂接组件和用于驱动所述挂接组件的控制组件，所述驱动组件和所述控制组件与所述控制系统电连接；所述摆锤上设有与所述挂接组件相配合的挂接口。通过采用齿轮传动环形轨的结构提升摆锤机构的技术手段，解决了摆锤提升耗能大的问题。

具体地，所述环形轨通过布置在所述机架上的导向轮与所述转轴同轴挂接在所述机架上；所述传动组件包括相互配合的齿轮和齿条带，所述齿轮与所述驱动组件传动连接，所述齿条带依次缠绕所述齿轮和所述环形轨后固定在所述环形轨上。

具体地，所述控制组件包括相互电连接的接近开关和电磁离合器，所述接近开关、电磁离合器和挂接组件安装在所述环形轨上固定所述齿条带的位置，所述接近开关与所述控制系统连通，所述电磁离合器的动作端与所述挂接组件连接固定。

具体地，所述摆锤呈倒“U”型结构，所述冲击刃布置在所述倒“U”型结构的内侧的顶部，这样能有效地避免摆锤卡死在试样砧座中致使试验失败。

具体地，所述能量测试元件包括表盘、角度编码器、力传感器和光电编码器，所述表盘和所述角度编码器安装在所述转轴上，所述力传感器安装在所述冲击刃上，所述光电编码器安装在所述摆锤上；所述角度编码器、所述力传感器和所述光电编码器分别与所述控制系统电连接。加设的两套能量测试元件能更直观的从所述运算显示装置上观察实验结构。

具体地，所述环形轨为双轨结构，该双轨结构的环形轨对称布置在所述摆锤机构的两侧，这样，所述挂接组件在提升摆锤时，可以保证作用力沿摆锤的圆周运动轨迹方向，以减小转轴与摆杆之间磨损。

进一步地，所述机架上还设有刹车装置，所述刹车装置包括耐磨片和由液压泵驱动的弹簧片，所述耐磨片安装在所述弹簧片的摩擦面上；所述摆锤朝向所述耐磨片的侧面设有刹车碟片，所述液压泵与所述控制系统电连接。通过加设的刹车装置能有效地停止所述摆锤由于惯性的自由摆动，节约了时间，提高了试验效率。