CN108444907A - 一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，安装于试验机的加载机构下方，包括底座、可旋转滑板、弧形轨道、可平移滑板、牵拉固定装置和电机；所述可平移滑板与底座滑配合连接，能够沿底座水平移动；可旋转滑板的一端与可平移滑板铰接，并通过电机控制其绕铰接处转动；平移滑板上的一侧设有半圆状弧形轨道，弧形轨道与可平移滑板固定，可旋转滑板能够沿弧形轨道转动并固定；可平移滑板的铰接端一侧设有牵拉固定装置。通过控制热电阻丝的温度从而对薄膜剥离的环境温度进行控制；将实验用的薄膜/基底试件粘结在可旋转滑板上，平口拉伸夹头夹紧薄膜，即可通过改变可旋转滑板与弧形轨道的位置，实现多角度剥离。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于界面强度检测的能够控制多角度剥离和调整环境温度的试验机夹具。
技术背景
对于各种薄膜型电子和光学元件，薄膜、涂层与基底界面强度的表征和测试一直是人们关注的工程科学问题。剥离实验作为确定界面强度最简单且实用的方法，实验中常用的剥离装置包括180°剥离（包括T型剥离）、90°剥离的相关配套和夹具。近年来，随着工程实际面临越来越复杂的工况，各种角度的剥离受到工程师的高度关注，并且，探索剥离力的角度依赖性是揭示一类生物优异爬行能力的重要手段。目前，虽然有一些实验室制备了少量只适合特定角度的试验机夹具，然而若实现其他角度剥离需花费大量成本、手动控制结果不精确、浪费严重、且加工复杂、需多次拆卸、实验的可重复性差。因此，设计和制备合理的可实现多角度剥离的试验机夹具具有重要的工程实际和科学研究意义。
发明内容
本发明的目的是设计和制备一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，组成夹具的各个部件利用低碳钢通过机械加工制备而成，然后将各个部件利用螺丝、销钉、滑道和钢丝绳组装起来，从而大大简化各角度剥离时的操作，提高实验效率，推动不同载荷下的界面强度测试技术发展，操作简单、实验可重复性好、可实现自动控制。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，安装于试验机的加载机构下方，包括底座、可旋转滑板、弧形轨道、可平移滑板、牵拉固定装置和电机；所述可平移滑板与底座滑配合连接，能够沿底座水平移动；可旋转滑板的一端与可平移滑板铰接，并通过电机控制其绕铰接处转动；平移滑板上的一侧设有半圆状弧形轨道，弧形轨道与可平移滑板固定，可旋转滑板能够沿弧形轨道转动并固定；可平移滑板的铰接端一侧设有牵拉固定装置。
所述弧形轨道上沿其弧长设有轨道槽以及角度刻度，可旋转滑板的一侧设有滑靴以及紧固螺母，滑靴与轨道槽滑配合连接，并能够通过紧固螺母固定。
所述弧形轨道的一端与可平移滑板固定连接，另一端延伸至可旋转滑板与可平移滑板铰接端的外侧。
所述可平移滑板上设有支架，可旋转滑板的一端固连一转轴，所述转轴的两端通过轴承与支架转动连接，转轴的一端通过连轴器与电机的输出轴连接；所述电机安装于可平移滑板上。
所述牵拉固定装置包括钢丝绳、外伸臂、悬臂梁以及定滑轮；所述外伸臂与底座焊接固定，其外端固连一横向悬臂梁，悬臂梁的端部转动连接一定滑轮，定滑轮正对可平移滑板的中心线设置，且略高于可平移滑板的水平高度，所述钢丝绳的一端与可平移滑板固连，另一端绕过定滑轮与试验机的机架固连。
所述底座的下部焊接有连接杆，能够与试验机机架上的安装座插接，并通过螺栓固定。
所述加载机构包括设于试验机机架上部的力传感器、加载装置和平口拉伸夹头，所述加载装置为液压缸、电机或电动推杆；平口拉伸夹头对应可旋转滑板的自由端设置。
所述电机连接有角度传感器和PLC电控箱，PLC电控箱上设有角度调节旋钮。
本发明所述的试验机夹具还设有温度控制系统，温度控制系统能够对可旋转滑板进加热。温度控制系统包括加热系统和控制系统，其中加热系统为敷设于可旋转滑板内的电阻丝；控制系统包括温度传感器和PLC控制箱，温度传感器采集可旋转滑板的温度传给PLC控制箱，PLC控制箱控制加热系统的电源通断，其原理借鉴于电热毯或者电水壶等，能够设定多种温度环境。
本发明的主要机械部件由低碳钢基材加工而成。
本发明的使用方法是：1）将实验用的薄膜/基底试件粘结在可旋转滑板上，2）打开电机，使其带动可旋转滑板转动，调节滑板角度，至试验所需的合适角度后，用紧固螺母将可旋转滑板与弧形轨道固定；3）平口拉伸夹头夹紧薄膜，启动加载机构进行剥离作业，试验过程中，可平移滑板在牵拉固定装置的作用下保持位置不变，从而保证剥离角度的不变；4）根据温度需求，启动温度控制系统对可旋转滑板加热，至合适温度后，再启动加载机构进行剥离作业。
本发明的有益效果是：电机通过联轴器与可旋转滑板的轴相连接，从而实现对平板转动角度的控制。通过控制热电阻丝的温度从而对薄膜剥离的环境温度进行控制。将实验用的薄膜/基底试件粘结在可旋转滑板上，平口拉伸夹头夹紧薄膜，即可通过改变可旋转滑板与弧形轨道的位置，实现多角度剥离。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的实施例结构示意图。
图中，底座—1，可旋转滑板—2，紧固螺母—2-2，弧形轨道—3，可平移滑板—4，支架—4-1，牵拉固定装置—5，钢丝绳—5-1，外伸臂—5-2，悬臂梁—5-3，定滑轮—5-4，电机—6，PLC电控箱—7，连轴器—9，机架—10，安装座—10-1，加载机构—11，力传感器—11-1，加载装置—11-2，平口拉伸夹头—11-3，试验机夹具—12，电阻丝—13，温度传感器—14。
具体实施方式
如附图1所示，一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，安装于试验机的加载机构11下方，包括底座1、可旋转滑板2、弧形轨道3、可平移滑板4、牵拉固定装置5和电机6；所述可平移滑板4与底座1滑配合连接，能够沿底座1水平移动；可旋转滑板2的一端与可平移滑板2铰接，并通过电机6控制其绕铰接处转动；平移滑板2上的一侧设有半圆状弧形轨道3，弧形轨道3与可平移滑板4固定，可旋转滑板1能够沿弧形轨道3转动并固定；可平移滑板4的铰接端一侧设有牵拉固定装置5。
所述弧形轨道3上沿其弧长设有轨道槽以及角度刻度，可旋转滑板2的一侧设有滑靴以及紧固螺母2-2，滑靴与轨道槽滑配合连接，并能够通过紧固螺母2-2固定。
所述弧形轨道3的一端与可平移滑板4固定连接，另一端延伸至可旋转滑板2与可平移滑板4铰接端的外侧。
所述可平移滑板4上设有支架4-1，可旋转滑板2的一端固连一转轴2-1，所述转轴2-1的两端通过轴承与支架4-1转动连接，转轴2-1的一端通过连轴器9与电机6的输出轴连接；所述电机6安装于可平移滑板4上。
所述牵拉固定装置5包括钢丝绳5-1、外伸臂5-2、悬臂梁5-3以及定滑轮5-4；所述外伸臂5-2与底座1焊接固定，其外端固连一横向悬臂梁5-3，悬臂梁5-3的端部转动连接一定滑轮5-4，定滑轮5-4正对可平移滑板4的中心线设置，且略高于可平移滑板4的水平高度，所述钢丝绳5-1的一端与可平移滑板4固连，另一端绕过定滑轮5-4与试验机的机架10固连。
所述底座1的下部焊接有连接杆8，能够与试验机机架10上的安装座10-1插接，并通过螺栓固定。
所述加载机构11包括设于试验机机架10上部的力传感器11-1、加载装置11-2和平口拉伸夹头11-3，所述加载装置11-2为液压缸、电机或电动推杆；平口拉伸夹头11-3对应可旋转滑板2的自由端设置。
所述电机7连接有角度传感器和PLC电控箱7，PLC电控箱7上设有角度调节旋钮。
本发明所述的试验机夹具12还设有温度控制系统，温度控制系统能够对可旋转滑板2进加热。温度控制系统包括加热系统和控制系统，其中加热系统为敷设于可旋转滑板2内的电阻丝13；控制系统包括温度传感器14和PLC控制箱7，温度传感器14采集可旋转滑板2的温度传给PLC控制箱7，PLC控制箱7控制加热系统的电源通断，其原理借鉴于电热毯或者电水壶等，能够设定多种温度环境。
本发明的主要机械部件由低碳钢基材加工而成。
本发明的使用方法是：1）将实验用的薄膜/基底试件粘结在可旋转滑板2上，2）打开电机6，使其带动可旋转滑板2转动，调节滑板角度，至试验所需的合适角度后，用紧固螺母2-2将可旋转滑板2与弧形轨道3固定；3）平口拉伸夹头11-3夹紧薄膜，启动加载机构11进行剥离作业，试验过程中，可平移滑板2在牵拉固定装置5的作用下保持位置不变，从而保证剥离角度的不变；4）根据温度需求，启动温度控制系统对可旋转滑板2加热，至合适温度后，再启动加载机构11进行剥离作业。
实施例1
（1）首先，通过CAD软件对多角度剥离夹具的尺寸和结构的设计，如图1、2所示。
（2）然后委托机械加工厂对该夹具的试验机连接处、固定滑槽、固定挡板、外伸臂、定滑轮、悬臂梁、轴、轴承、可旋转滑板、固定螺母、弧形轨道、可平移滑板进行加工。在可旋转滑板内铺设热电阻丝，根据需要选用合适的电机和轴联器，将各个部件组装好并连接上PLC电控箱7。
（3）将需要实验的薄膜/基底结构粘结在制备好的剥离夹具可旋转滑板2上，提前剥离出一部分薄膜并用平口拉伸夹头11-3夹住。
（4）通过PLC电控箱7对所需加载的角度和环境温度进行设置，然后利用固定螺母将可旋转滑板2固定在弧形轨道3上。
（5）利用螺钉将钢丝绳5-1固定在可平移滑板4上，钢丝绳5-1绕过定滑轮5-4后，另一端连接试验机机架10的顶部，如图2所示。
（6）对试验机进行加载，获得薄膜剥离时力-位移曲线，对薄膜/基底结构的界面力学性能进行评估。
工作原理：
本发明中电机6通过联轴器9与可旋转滑板2相连，可以实现可旋转滑板2角度的自动控制，从而实现多角度的薄膜剥离；控制热电阻丝13对可旋转滑板2进行温度控制，从而改变薄膜剥离时的环境温度；钢丝绳5-1中间绕过定滑轮5-4、两端分别与试验机机架10和可平移滑板2相连，可以保证剥离过程中剥离角度保持不变，从而达到能够控制多角度剥离和环境温度的目的。
Claims (10)
1.一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，安装于试验机的加载机构下方，其特征在于，包括底座、可旋转滑板、弧形轨道、可平移滑板、牵拉固定装置和电机；所述可平移滑板与底座滑配合连接，能够沿底座水平移动；可旋转滑板的一端与可平移滑板铰接，并通过电机控制其绕铰接处转动；平移滑板上的一侧设有半圆状弧形轨道，弧形轨道与可平移滑板固定，可旋转滑板能够沿弧形轨道转动并固定；可平移滑板的铰接端一侧设有牵拉固定装置。
2.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述弧形轨道上沿其弧长设有轨道槽以及角度刻度，可旋转滑板的一侧设有滑靴以及紧固螺母，滑靴与轨道槽滑配合连接，并能够通过紧固螺母固定。
3.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述弧形轨道的一端与可平移滑板固定连接，另一端延伸至可旋转滑板与可平移滑板铰接端的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述可平移滑板上设有支架，可旋转滑板的一端固连一转轴，所述转轴的两端通过轴承与支架转动连接，转轴的一端通过连轴器与电机的输出轴连接；所述电机安装于可平移滑板上。
5.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述牵拉固定装置包括钢丝绳、外伸臂、悬臂梁以及定滑轮；所述外伸臂与底座焊接固定，其外端固连一横向悬臂梁，悬臂梁的端部转动连接一定滑轮，定滑轮正对可平移滑板的中心线设置，且略高于可平移滑板的水平高度，所述钢丝绳的一端与可平移滑板固连，另一端绕过定滑轮与试验机的机架固连。
6.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述底座的下部焊接有连接杆，能够与试验机机架上的安装座插接，并通过螺栓固定。
7.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述加载机构包括设于试验机机架上部的力传感器、加载装置和平口拉伸夹头，所述加载装置为液压缸、电机或电动推杆；平口拉伸夹头对应可旋转滑板的自由端设置。
8.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述电机连接有角度传感器和PLC电控箱，PLC电控箱上设有角度调节旋钮。
9.根据权利要求1所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具，其特征在于，所述的试验机夹具还设有温度控制系统，温度控制系统能够对可旋转滑板进加热；温度控制系统包括加热系统和控制系统，其中加热系统为敷设于可旋转滑板内的电阻丝；控制系统包括温度传感器和PLC控制箱，温度传感器采集可旋转滑板的温度传给PLC控制箱，PLC控制箱控制加热系统的电源通断。
10.根据权利要求1—9任意一项权利要求所述的一种能够控制多角度剥离和环境温度的试验机夹具的试验方法，其特征在于， 1）将实验用的薄膜/基底试件粘结在可旋转滑板上，2）打开电机，使其带动可旋转滑板转动，调节滑板角度，至试验所需的合适角度后，用紧固螺母将可旋转滑板与弧形轨道固定；3）平口拉伸夹头夹紧薄膜，启动加载机构进行剥离作业，试验过程中，可平移滑板在牵拉固定装置的作用下保持位置不变，从而保证剥离角度的不变；4）根据温度需求，启动温度控制系统对可旋转滑板加热，至合适温度后，再启动加载机构进行剥离作业。
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