[发明专利]一种聚合物柱体表面织构成型研究装置及实验方法

说明书

本发明公开一种聚合物柱体表面织构成型研究装置及实验方法。所述装置包括实验工作台、高分子聚合物材料圆柱体、柱体固定装置、模具固定装置、定制柱体加热装置、模具驱动装置、实验台底板；所述模具固定装置包括定制轨道、模具安装板、平板模具。所述实验方法是通过所述装置实现将所述平板模具表面微织构转印至所述高分子聚合物材料圆柱体的表面上。利用所述装置并通过所述实验方法可以完成表面微织构成型过程中成型温度、预压印量及转印滚压速度对所述高分子聚合物材料圆柱体表面微织构成型的影响研究。本发明将滚‑滚的柱体表面微织构成型方法转化为板‑滚方式，简化了模具，降低实验成本，方便对表面织构成型过程参数的设定与监测。

技术领域

本发明涉及表面织构成型，特别是涉及一种聚合物柱体表面织构成型研究装置及实验方法。

背景技术

随着微结构成型技术研究的不断深入，具有表面微结构的制品所具有特殊性能及其应用得到越来越多的关注。近年来对摩擦副润滑与摩擦的研究证明，在摩擦副接触面的表面织构，即以特定形式排列的具有一定形貌特征的凹坑或微小沟槽的点阵可有效改善表面摩擦学性能，提高摩擦副承载能力。聚合物材料是微纳米加工的主要基础材料，由于高分子聚合物在表面能、弹性模量等材料属性方面与金属不同，表面织构对摩擦、润滑性能影响也将不同。因此，以高分子聚合物为材料的附有表面织构的摩擦副摩擦特性有待进一步深入研究。

摩擦副在机械设计中多为柱体结构。为满足以高分子聚合物为材料的具有表面织构的摩擦副研究，圆柱体摩擦副表面的微织构成型研究尤为重要。为探明圆柱体表面微织构成型因素，如织构形貌、材料成型温度、预压印量以及转印滚压速度对表面织构成型的影响，迫切需要一种方便、快捷的实验装置用于上述不同成型过程参数条件下的聚合物圆柱体表面织构的成型研究。

目前，表面微结构的成型方法之一是滚压成型，即利用与附有一定形貌参数的具有表面微结构的圆柱体模具滚压，将微结构转印在实验材料表面上。然而，圆柱体模具的微结构加工存在难度大，加工成本高，清洗困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种聚合物柱体表面织构成型研究装置及实验方法，可进一步简化表面织构成型研究的实验过程，降低实验成本，为聚合物圆柱体表面微织构成型研究提供一种新的实验方案。

本发明的技术方案：一种聚合物柱体表面织构成型研究装置包括实验工作台、高分子聚合物材料圆柱体、柱体固定装置、模具固定装置、定制柱体加热装置、模具驱动装置、实验台底板。

所述的实验工作台通过地脚螺栓连接固定于实验室地面。

所述的实验台底板通过螺栓连接固定于所述的实验工作台之上。

所述柱体固定装置包括支撑架、调节轴、调节螺钉、固定顶针以及刻度尺；所述支撑架通过螺栓连接固定于所述实验台底板之上，其两个侧面开有细长形槽；所述支撑架与所述调节轴中间都设有用于安装所述固定顶针的中间螺纹孔，所述固定顶针表面设计有外螺纹，通过螺纹连接安放于孔中；所述固定顶针一端为圆锥体，通过转动所述固定顶针，使其在上述螺纹孔形成轴向移动，进而使其锥体尖部对准所述高分子聚合物材料圆柱体两侧面中心，使柱体只能轴向转动；通过小过盈配合，所述调节轴安放于所述支撑架内部；所述调节螺钉与所述调节轴通过螺纹连接，所述调节螺钉上下不能移动，因此通过转动所述调节螺钉，可使所述调节轴上下移动，进而调节所述固定顶针的轴线高度，即调节了所述高分子聚合物材料圆柱体轴线高度。

所述定制柱体加热装置具有设定实验温度，并加热所述高分子聚合物材料圆柱体，并检测温度的功能；其前端是加热罩，中间为硅胶接线软管，下部是加热固定板；发热材料放于加热罩体内，发热材料电源线放于硅胶接线软管，并通过加热固定板引出；加热固定板通过螺栓连接将所述定制柱体加热装置固定于所述实验工作台的台面之上。