DKMT200/1000高性能科研級低溫拉伸原位測試儀

1 概述

1.1技術(shù)背景

    原位測試（微觀力學(xué)測試+可視化監(jiān)測）：在微納米尺度下對試件材料進(jìn)行力學(xué)性能測試，可集成普通顯微鏡、金相顯微鏡等成像設(shè)備對材料發(fā)生的微觀變形損傷進(jìn)行全程動態(tài)監(jiān)測的一種力學(xué)測試技術(shù)，深入的揭示了各類材料及其制品的微觀力學(xué)行為、損傷機理及其與載荷作用和材料性能間的相關(guān)性規(guī)律。也可以獨立使用完成材料力學(xué)性能測試。

1.2產(chǎn)品用途

通過成像設(shè)備監(jiān)測下對材料施加復(fù)合載荷與多物理場，研究耦合作用下材料的微觀變形損傷機制和性能演化規(guī)律。 用于各種金屬材料、無機非金屬材料的拉伸、彎曲性能試驗，連接電腦可直接顯示試驗力-時間曲線、試驗力和具有明顯屈服特征材料的屈服力，實驗數(shù)據(jù)方便直觀。為研究固態(tài)材料的變形損傷機制，以及制成品的壽命預(yù)測和可靠性評估提供嶄新的技術(shù)支持。

200～1kN原位及顯微鏡                    10kN原位及顯微鏡

1.3 應(yīng)用范圍

廣泛應(yīng)用于航空航天、高等院校、科研院所、質(zhì)檢、汽車、冶金、新材料、建材等領(lǐng)域。

圖1-2 顯微鏡下原位拉伸的典型結(jié)果

1.4技術(shù)特點

a)結(jié)構(gòu)輕巧、功耗低、占地面積??；

b)雙絲杠機構(gòu)，主機剛度大，傾覆力矩?。?/p>

c)多級機械傳動，減速比大適合超慢速拉伸?？瑟毩⑹褂脺y定材料參數(shù)，也可配合各種顯微鏡使用，實現(xiàn)載荷下材料變形損傷的可視化動態(tài)測試；

d)擴(kuò)展工裝可實現(xiàn)拉伸、彎曲、剪切、壓縮多種載荷作用下的高精度復(fù)合載荷原位測試；

e)擴(kuò)展模塊可實現(xiàn)機、電、熱、磁多物理場耦合環(huán)境下的材料微觀力學(xué)性能原位測試；

f)直流閉環(huán)伺服控制，調(diào)速平穩(wěn)，調(diào)速范圍廣；

g)高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，定位精準(zhǔn)；

h)左右橫梁對稱移動，觀測點始終在視場范圍內(nèi)；

i)金屬式樣：裝配楔形夾具夾持方便不打滑，自適應(yīng)夾持，保證試件始終處于二力桿狀態(tài)；

j)薄膜試樣：裝配平面夾具時能夠加持薄膜類、仿生類等試件，通用性強；

k)具備左右限位功能，防止誤操作。

2 功能描述

a)高水平的閉環(huán)控制：國內(nèi)試驗機行業(yè)實現(xiàn)真正的負(fù)荷、位移閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有力、位移加載控制方式而且不同控制方式?jīng)]有過沖,平滑切換；

b)非線性校正技術(shù)：對力傳感器采用非線性校正技術(shù)及自動調(diào)零技術(shù)，極大的提高了整機的測量精度；

c)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、顯示與存儲。試驗軟件自動判斷試驗結(jié)束、自動存儲試驗數(shù)據(jù)，試驗結(jié)束后隨時可以調(diào)出，進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理；

d)軟件可運行在Win7/Win10平臺上，中文操作界面（可選配英文軟件界面）；

e)可以將一組試驗數(shù)據(jù)原始采樣、試驗結(jié)果、曲線等導(dǎo)出到Excel表中，也可以將試驗報告輸出到word文檔中，進(jìn)一步處理報告打??；

f)在一個數(shù)據(jù)處理界面中可以完成幾乎所有的數(shù)據(jù)操作，無效數(shù)據(jù)的標(biāo)記及刪除、統(tǒng)計、打印、導(dǎo)入、導(dǎo)出、查看結(jié)果或跟蹤原始數(shù)據(jù)、修改試樣尺寸及重新計算、圖形的疊加、標(biāo)記和縮放、手工修改特征數(shù)據(jù)、坐標(biāo)系統(tǒng)的通道及單位的自由變換等；

g)可自動或手動對力、位移等測量通道進(jìn)行清零或復(fù)原，尤其是對力通道的清零方式有4種之多，可以實現(xiàn)自動歸零；

h)實時繪制多種曲線，試驗結(jié)束后可以預(yù)覽多種曲線：力－時間、力－位、位移－時間等曲線；

i)圖形處理功能：實時數(shù)據(jù)采集繪制曲線，具有后期曲線再現(xiàn)，具有曲線局部放大或縮小、曲線單顯或多條曲線疊加結(jié)果對比、曲線中心點移動、曲線手工標(biāo)記；

j)具有多種保護(hù)功能。如超負(fù)荷10﹪時自動停機；動橫梁位移速度驅(qū)動系統(tǒng)過流自動停機；動橫梁位移超上、下限位置自動保護(hù)功能。

3 主要技術(shù)參數(shù)

整機長度L   ≈178mm

整機寬度W   ≈120mm

整機高度H   ≈55.4mm

加載行程≈20mm

設(shè)備重量   ≈1.7kg

a)主機形式：           桌面臥式             

b)試驗力：         200N/1000N（可定制載荷）

c)試驗力測量精度：     ±1％FS

d)橫梁位移分辨率：     0.04μm

e)橫梁試驗速度范圍：   0.01～10mm/min

f)橫梁空載調(diào)整速度:    5mm/min以下允許試驗力

g)低溫環(huán)境裝置：0~-60度

h)供電電源：           220±10V AC 50Hz

i)工作環(huán)境： 溫度 10～35℃；

              濕度 20～80℅；

              無腐蝕性氣體；

              無振動，無噪音，推薦同顯微裝置一起在氣動浮臺上工作。

j)建議拉伸試樣尺寸類型（截面尺寸可調(diào)整）：

圖3-2

k)建議彎曲試樣尺寸類型（截面尺寸可調(diào)整）：

圖3-3

4 測試儀系統(tǒng)介紹

    測試儀主要由主機框架、驅(qū)動單元、編碼器、全數(shù)字伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、計算機軟件單元等模塊組成。

4.1 主機框架

    主機框架是整個機器的承力機構(gòu)，剛度的好壞直接影響到整機的工作特性。為確保長時間工作的可靠性，本儀器配置高精度、高剛度的滾珠絲杠。負(fù)載施加由伺服電機、減速器等部件組合實現(xiàn)，負(fù)荷測量由負(fù)荷傳感器實現(xiàn)。

4.2 驅(qū)動單元

驅(qū)動單元采用日本安川∑-mini系列微型直流伺服電機，，進(jìn)口品質(zhì)，具有調(diào)速范圍廣，運行平穩(wěn)，響應(yīng)能力強和定位精度及可靠性等特點。

圖4-1

4.4 全數(shù)字伺服控制器

    高測量分辨率：±18萬碼的高分辨率,可實現(xiàn)高精度測量。

全程不分檔技術(shù): 國內(nèi)試驗機行業(yè)推出的不分檔技術(shù)高分辨率測量系統(tǒng)，推動了試驗機行業(yè)的測量裝置不分擋技術(shù)的發(fā)展。

    控制器采樣頻率高達(dá)1000Hz。

    傳感器的智能化應(yīng)用技術(shù)：每個傳感器通道可自動識別插入的不同傳感器，并可立即使用，無須在軟件中設(shè)置，避免人為誤操作帶來的傳感器損壞，已經(jīng)標(biāo)定的傳感器可以接插在其它的EDC220控制器上直接使用，無須重新標(biāo)定，這個技術(shù)在國內(nèi)試驗機行業(yè)技術(shù)。

    高穩(wěn)定可靠的控制器：采用德國的*制造技術(shù)的控制盒和四層線路板，所有元器件均采用全自動表貼機貼裝，質(zhì)量極其可靠。

    EDC數(shù)字控制器驅(qū)動橫梁位移速度可以任意設(shè)定?？蓸?gòu)成應(yīng)力、應(yīng)變控制系統(tǒng)。速度控制范圍高達(dá)1：100000。

                                             DOLI EDCi20             DOLI手控盒（選配）

4.5 力傳感器

    所使用的力傳感器為國內(nèi)品牌，此傳感器特點為：

a)精度高，拉壓一致性好；

b)整體密封，性能穩(wěn)定可靠；

c)整體結(jié)構(gòu)緊湊；

d)輸出靈敏度小，剛性好，壽命長。

4.6計算機軟件單元

軟件用途廣泛，功能多，試驗軟件是由*的多功能軟件包和模塊組成，根據(jù)不同用戶需求提供相應(yīng)模塊及數(shù)據(jù)包定制試驗方案。適用于金屬、非金屬、復(fù)合材料的拉伸、壓縮、彎曲試驗?？梢灾С侄ㄖ艷B、DIN、ISO、ASTM、JIS等各國試驗標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足廣泛的新型材料試驗方案定制。試驗曲線如下圖所示。

圖4-6 試驗曲線