本发明涉及材料拉伸性能测试,具体为一种高分子材料性能测试装置及方法。
背景技术:
1、高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,主要用于生产塑料制品、橡胶制品、纤维材料、建筑材料、医用材料等。高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料;其中,拉伸性能是高分子材料力学性能中最重要、最基本的性能之一,在很大程度上决定了该种塑料和橡胶的使用场合。
2、拉伸性能的好坏,是通过拉伸试验来进行检测的;拉伸试验主要在常温下进行,而高分子材料经常会在各种极端环境中进行使用,如高温环境、低温环境、高低温交替环境等;由于高分子材料的拉伸性能会受到温度的影响,因此,常温环境下测试高分子拉伸性能得到屈服点,与极端环境下(高温、低温)测试高分子拉伸性能得到屈服点是不同的;即在常温下测试拉伸性能合格的高分子材料在实际应用时存在不合格的可能性。
3、在极端环境下测试拉伸性能存在如下方法:
4、一、将高分子材料放入极端环境(高温、低温)中,等到高分子材料与环境温度相同后,再取出高分子材料进行性测试;该方法中,随着高分子材料的取出,其温度会逐渐恢复到室温,进而会导致测试结果不准确;因此,需要使用多个样品进行测试,以获取均值,测试样品增多也会增加测试成本;
5、二、将拉伸性能测试设备与高分子材料一起放置到极端环境(高温、低温)中,进行拉伸性能测试;该方法中,极端环境会对拉伸性能测试设备造成损伤,进而会降低拉伸性能测试设备的使用寿命,变相的增加了测试成本;
6、因此,我们提出一种能在极端环境下测量高分子材料拉伸性能的拉伸性能测试装置。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高分子材料性能测试装置及方法,以解决上述背景技术中提出的极端环境下高分子拉伸性能测试,测试成本较高的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高分子材料性能测试装置,包括:
3、支撑箱,其前侧开设有装夹窗口;
4、测试台,其安装在支撑箱的内侧;
5、拉力机,其安装在支撑箱的内侧,拉力机的数量为四个且呈矩形分布,上下侧的拉力机对称,左右侧的拉力机对称;
6、所述测试台包括:
7、柱形箱,其外侧开设有弧形装夹口,弧形装夹口伸出装夹窗口;
8、温度调节箱,其数量为两个,分别设置在柱形箱外侧的上下方,温度调节箱的内腔与柱形箱内腔连通;
9、空心轴,其通过轴承与柱形箱连接;
10、分隔板,其固定在空心轴的外侧轴向上,分隔板在空心轴的外侧呈等距圆周分布;
11、装夹台,其设置在空心轴外侧的左右端,装夹台的两端与相邻分隔板连接,左右装夹台上均开设有装夹孔;
12、调温器,其安装在温度调节箱的内侧;
13、所述调温器包括:
14、安装箱,其固定在温度调节箱的内壁上;
15、导向台,其与安装箱滑动连接;
16、伸缩杆,其安装在安装箱上,且伸缩杆的伸缩端与导向台连接;
17、双向推杆,其外壳固定在导向台远离伸缩杆的一侧;
18、温度夹头,其数量为两个,两个温度夹头均与导向台滑动连接,两个温度夹头分别与双向推杆的两个伸缩端连接;温度夹头上开设有与装夹孔对应的调温孔;
19、所述拉力机包括:
20、丝杆传动器,其外壳固定在支撑箱的内壁上;
21、转接板,其安装在丝杆传动器的滑块上;
22、拉力传感器,其固定在转接板上;
23、调试柱,其固定在拉力传感器的另一侧;
24、拉力夹,其固定在调试柱的另一端,拉力夹与装夹孔对应;
25、所述调试柱包括:
26、空心套,其一端与拉力传感器连接;
27、调节柱,其活动插接在空心套的内侧;
28、定位销,所述调节柱和空心套的外侧均贯穿开设有定销孔,定位销与定销孔相对应;
29、拉力弹簧,其安装在空心套的内腔底壁,且拉力弹簧的另一端与调节柱连接。
30、优选的,所述测试台还包括固定夹,固定夹与装夹孔一一对应;
31、所述固定夹包括:
32、装夹板,其数量为两个,两个装夹板对称设置;
33、导向柱,装夹板上开设有与导向柱对应的导向孔;
34、限位帽,其设置在导向柱的上下端;
35、复位弹簧,其套设在导向柱的外侧,复位弹簧的两端分别与限位帽以及装夹板连接。
36、优选的,左右侧所述装夹台在相互远离彼此的一侧均设置有放置框,所述放置框与固定夹相互对应。
37、优选的,所述拉力夹包括:
38、底座板,其安装在调试柱的一端;
39、转接块,其安装在底座板上;
40、夹持板,其数量为两个,两个夹持板均与转接块铰接;
41、限位框,其套设在两个夹持板的外侧;
42、夹头推杆,其外壳固定在转接块上,夹头推杆的伸缩端与限位框连接。
43、优选的,所述分隔板的外侧开设有过料口;所述测试台还包括限位器,限位器固定在柱形箱的内壁,且与过料口相对应;
44、所述限位器包括:
45、导向板,其固定在柱形箱的内壁;
46、限位滑块,其与导向板滑动连接;
47、限位推杆,其伸缩端与限位滑块连接;
48、所述限位滑块在远离限位推杆的一侧开设有与分隔板相对应限位卡口,且限位卡口前后壁的长度不同。
49、优选的,还包括换热机构,所述换热机构包括:
50、导流管,其依次串联有电磁流量计、微型循环泵和一号储液器;
51、螺旋管,其位于左右装夹台的装夹孔之间;
52、多通接头,其位于空心轴的内侧;所述螺旋管的一端贯穿空心轴并与多通接头连接;多通接头的数量为两个,非对称侧螺旋管的左侧出口共用一个多通接头,剩余螺旋管的右侧出口共用另一个多通接头,且多通接头与螺旋管之间设置有阀门;
53、旋转接头,其两端分别与导流管以及多通接头连接;
54、换液管,其两端分别与对称侧螺旋管剩余的出口连接;
55、二号储液器,其与换液管串联。
56、一种高分子材料性能的测试方法,该测试方法使用了高分子材料性能测试装置;该测试方法如下:
57、步骤一:将高分子材料加工成对应长度的条状或柱状样品;
58、步骤二:手动转动空心轴,空心轴带动装夹台转动,直至任意装夹台进入第一工位,此时装夹台上的装夹孔位于支撑箱的装夹窗口处,将样品穿过装夹孔;
59、步骤三:再次转动空心轴,空心轴带动装夹台和样品转动,直至样品进入第二工位;
60、步骤四:伸缩杆推动导向台移动,导向台带动温度夹头向样品移动,当温度夹头与样品对齐后,启动双向推杆,双向推杆带动两侧温度夹头相互靠拢到样品的外侧;同时温度夹头对样品进行调温;
61、步骤五:当样品的调温区域与温度夹头的温度相同后,丝杆传动器通过转接板带动拉力传感器、调试柱和拉力夹向样品进行移动,并通过拉力夹对样品进行抓取;
62、步骤六:丝杆传动器通过转接板带动拉力传感器、调试柱和拉力夹向远离样品的一侧进行移动,样品的反作用力会传递到拉力传感器上,通过拉力传感器检测样品受到的拉力;在测试中,先控制拉力夹向远离样品的一侧进行移动,当转接板移动距离为l时,记录此时拉力传感器传出的数值f;然后再控制拉力夹向靠近样品的一侧移动,转接板的移动距离为0.2l,随后再控制拉力夹向远离样品的一侧进行移动,转接板的移动距离为0.2l,记录此时拉力传感器传出的数值f;比较f与f的大小,当两者相同时,则表示测试合格;两者不同时,则表示测试不合格;
63、步骤七:检测完毕后,先通过丝杆传动器控制拉力夹将样品的受夹端放回原位,然后双向推杆推动两侧温度夹头相互远离,随后再通过伸缩杆拉动导向台,通过导向台带动温度夹头远离样品;
64、步骤八:再次转动空心轴,空心轴带动装夹台和样品转动,直至样品进入第三工位;随后继续转动次转动空心轴,空心轴带动装夹台和样品转动,直至样品进入第四工位;
65、步骤九:重复步一遍骤四、步骤五、步骤六、步骤七;
66、步骤十:再次转动空心轴,空心轴带动装夹台和样品转动,直至样品进入第一工位;此时装夹台上的装夹孔位于支撑箱的装夹窗口处,然后取出检测过的样品,并更换新的样品。
67、优选的,所述第二工位为高温区,第二工位中的温度夹头对样品进行加热;所述第四工位为低温区,第二工位中的温度夹头对样品进降温;
68、当步骤六中测试不合格时,则取消步骤九。
69、优选的,当高分子材料较脆时,在测试拉力性能前,先取下定位销;
70、在拉伸高分子材料时,丝杆传动器带动转接板移动,转接板通过拉力传感器拉动空心套移动,此时空心套收到的力通过拉力弹簧、调节柱传递到拉力夹上。
71、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
72、1)本装置通过温度夹头直接套设在高分子材料的外侧对高分子材料进行加热,然后再通过拉力机对加热后的高分子材料进行拉伸测试,由于高分子材料两侧拉力机对材料施加的压力相等,因此高分子材料的中间部位始终在两侧温度夹头的内侧,即高分子材料上被加热的区域能保持在测量温度;该方式只要对部分高分子材料进行加热,即可进行高分子材料的拉伸性能测试,降低加热区域的面积,可以节省能源;且该方式不会对拉力机进行加热,使得拉力机可以拥有正常的使用寿命;
73、2)本装置在空心轴的外侧布置分隔板和装夹台,然后由空心轴带动分隔板和装夹台进行转动,在空心轴停转后,始终有一组(两个)装夹台位于第一工位,而第一工位用于高分子材料的装夹,使得本装置在进行拉伸性能测试时,也能对样品进行装夹,在对大量样品进行测试时,可以节省大量的工作时,进而提高工作效率;同时,温度夹头也能对样品进行持续调温,减少了温度夹头的闲置时间,进而可以降低能耗;
74、3)本装置中在第二工位进行高温环境下的拉伸性能测试,在第四工位进行低温环境下的拉伸性能测试;使得本装置可以进行高低温拉伸性能测试,进而提高了本装置的适用范围;
75、4)本装置调试柱上的调节柱和空心套能进行相对伸缩以及固定;在两者被固定不能进行相对滑动时,可以对易被拉长的高分子材料进行拉伸性能测试;在两者能进行相对滑动时,可以对不易被拉长的高分子材料进行拉伸性能测试;从而使得本装置可以对多种性质的高分子材料进行拉伸性能测试。
1.一种高分子材料性能测试装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种高分子材料性能测试装置,其特征在于:所述测试台(20)还包括固定夹(26),固定夹(26)与装夹孔一一对应;
3.根据权利要求2所述的一种高分子材料性能测试装置,其特征在于:左右侧所述装夹台(25)在相互远离彼此的一侧均设置有放置框,所述放置框与固定夹(26)相互对应。
4.根据权利要求1所述的一种高分子材料性能测试装置,其特征在于:所述拉力夹(45)包括:
5.根据权利要求1所述的一种高分子材料性能测试装置,其特征在于:所述分隔板(24)的外侧开设有过料口;所述测试台(20)还包括限位器(27),限位器(27)固定在柱形箱(22)的内壁,且与过料口相对应;
6.根据权利要求1所述的一种高分子材料性能测试装置,其特征在于:还包括换热机构(30),所述换热机构(30)包括:
7.一种高分子材料性能的测试方法,其特征在于,该测试方法使用了权利要求1-6任意一项所述的高分子材料性能测试装置;该测试方法如下:
8.根据权利要求7所述的一种高分子材料性能测试方法,其特征在于:所述第二工位为高温区,第二工位中的温度夹头(285)对样品进行加热;所述第四工位为低温区,第二工位中的温度夹头(285)对样品进降温;
9.根据权利要求7所述的一种高分子材料性能测试方法,其特征在于:当高分子材料较脆时,在测试拉力性能前,先取下定位销(442);