[发明专利]一种非接触的铝片塑性变形位移测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学基础实验专用设备领域，特别是涉及一种基于光电芯片非接触测量位移技术的金属塑性变形应力与应变的装置。

背景技术

在高等院校理工科专业中，依据国家专业教学指导委员会教学大纲要求，尤其在材料科学与工程、材料成型及控制工程等专业的本科实验教学中，要求开设一项“金属的塑性变形与再结晶”实验项目，主要是针对厚度为0.3～1毫米的纯铝片进行“金属的塑性变形与再结晶”实验，现在大多数高校采用的是一种简易专用拉伸试验装置。在实验中，要求学生拉出一系列不同变形量的铝片，并且变形度要求准确，拉伸过程速度均匀。但是现有设备采用手动单边拉伸的原理，变形很难保证均匀一致，变形初期、中间、终了的不同阶段所需拉力差距很大，变形速率不能保持稳定；尤其是金属塑性变形后产生的加工硬化现象只有手感效果，而无量化值的概念，对加工硬化现象的认知存在一定的缺陷。变形量使用游标卡尺、直尺等工具测量，存在较多的人为误差，即使是采用光电编码器、光栅尺、容栅、直线测量尺等传感器的拉伸试验机，其传感器也是安装在移动梁或夹具等部位，测出的是移动梁或夹具的位移，实验结果的重复性差，长期以来很难获得理想的实验教学效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光电芯片非接触测量位移技术的金属塑性变形应力与应变实验的专用拉伸试验机，经过退火与酸蚀后，显示铝片再结晶后的晶粒大小，可以反映“金属的塑性变形与再结晶”实验中出现的金属塑性变形、加工硬化现象、回复与再结晶的全过程，准确获得实验中金属真实的变形量与所需应力的关系，加深对加工硬化现象的认识与理解，客观地满足实验教学的要求，真正实现理论与实践的完美结合。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种金属塑性变形应力与应变实验专用试验机，包括基于光电芯片非接触测量位移技术的传感器、应力传感器、电器控制部分、蜗轮蜗杆减速机构、丝杠传动部分、机械传动部分、铝片楔形夹具部分、过程控制与联动部分；所述的蜗轮蜗杆减速机构部分包括伺服电机、弹性联轴器、支承轴承座、蜗轮、蜗杆、电磁离合器、手动转轮；其中，所述的伺服电机自带制动功能，伺服电机主轴通过所述的弹性联轴器与所述蜗杆一端连接，所述的蜗杆带动所述的蜗轮，所述的蜗杆两端各有一个支承轴承座，所述的支承轴承座内有支承轴承，所述的蜗杆另一端与所述的电磁离合器连接，所述的电磁离合器与所述的手动转轮连接；所述的伺服电机与所述的电器控制部分连接；所述的丝杠传动部分由所述的蜗轮驱动，包括左右旋滚珠丝杠、支承轴承座、左、右旋顶推螺母，其中，所述的左右旋滚珠丝杠两端各有一个所述的支承轴承座，所述的左右旋滚珠丝杠装有所述的左旋顶推螺母和右旋顶推螺母；机械传动部分包括直线精密导轨、导轨滑块、连接板、左应力传感器定位模块、右应力传感器定位模块，其中，所述的直线精密导轨通过紧固件与机体相连，所述的左旋顶推螺母、右旋顶推螺母与所述的导轨滑块、连接板通过紧固件相连，所述的左应力传感器定位模块、右应力传感器定位模块与连接板、导轨滑块、铝片楔形夹具部分通过紧固件相连，所述的应力传感器安装在定位模块的中间部位，应力传感器与所述的电器控制部分的微电脑处理器相连，所述的左、右应力传感器定位模块通过一对连接杆分别与左、右旋顶推螺母连接，两部分之间有一定间隙；铝片楔形夹具部分包括两块固定块部分、两块可移动楔形体调节块部分，所述的固定块部分通过紧固件与连接板相连，所述的可移动楔形体调节块部分在侧面或底面装有复位弹簧，并通过一只内六角螺栓与所述的连接板相连；过程控制与联动部分包括拉伸限位开关、复位限位开关、联动控制，所述的拉伸限位开关、复位限位开关均安装在机体上，其中，拉伸限位开关在远端，复位限位开关在近端，所述的联动控制与所述的电器控制部分相连；基于光电芯片非接触测量位移技术的传感器由支承定位板、光电测量传感器模块组成，所述的支承定位板由紧固件固定在机体上，所述的光电测量传感器模块为一对，分别固定在所述的支承定位板上；所述的光电测量传感器模块与所述的电器控制部分的微电脑处理器相连；所述的光电测量传感器模块由成像系统(IAS)、信号处理系统(DSP)、接口系统(SPI)三大系统组成。

所述的金属塑性变形应力与应变实验专用试验机的铝片楔形夹具由固定块部分和可移动楔形体调节块部分组成，只需一只内六角扳手就可以将铝片在楔形夹具中夹紧，而且夹持力度大小可控。

所述的金属塑性变形应力与应变实验专用试验机具有手动功能，通过所述的电磁离合器实现手动与自动的切换，自动拉伸或复位时电器控制部分优先断开手动功能。