用于介观组织原位在线观测的单双向拉伸试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力学试验装置，尤其是涉及用于介观组织原位在线观测的单双向拉伸试验装置，可用于金属与非金属材料单向和双向拉伸过程中材料的介观组织的原位在线观测。
【背景技术】
[0002]随着近代工业技术的发展，微机电系统(MEMS)、航空航天、医疗、电子通讯、纺织印染以及以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)汽车等领域对微型零件和产品的需求大大增加。但是，采用传统的微细加工技术(如超精密机械加工、深反应离子蚀刻、LIGA及准LIGA技术等)制造的微型零部件，由于制造成本高且制造效率低，其广泛应用受到极大的限制。而作为传统塑性成形技术的继承与延伸的微(介观)塑性成形技术，由于具有高效率、低成本、大批量、高精度、高密集、短周期、无污染、净成形等一些特有的优点，生产的零件具有高强度、高精度、高质量等特点，且已成为研究领域和业界的新热点。在介观尺度下材料组织非均匀分布及其微观变形的非均匀性，使得原有材料宏观力学性能产生变化。尤其是介观成形下的多相金属材料，由于软、硬微观组织的存在，其微观组织的非均匀性愈加明显。因此，多相金属材料在介观塑性成形过程中，微观软、硬相组织如何发生非均匀变形，如何对宏观变形场产生影响，从而指导介观尺度下薄板塑性成形工艺，是解除制约微成形技术应用的关键之一。
[0003]中国专利公开号为CN102346117A介绍了一种扫描电镜下微弧度级精度原位扭转材料力学性能测试装置，该专利主要是针对纤维类试样的测试，适合转动类零件原位测试；中国专利公开号为CN101413902介绍了一种扫描电镜原位观察的全柔性三平移混联微动装置，该专利主要是实现无加载条件下的物体扫描电镜原位观察；中国专利公开号CN102033003A介绍了一种基于原位观察的薄板动态拉伸试验方法)，该专利主要是针对薄板动态拉伸实验进行宏观几何变化的原位观察；中国专利公开号为CN102103148A介绍了一种金属材料应力腐蚀断裂扫描电镜原位观察试样台)，该专利主要是针对金属材料应力腐蚀断裂原位观察。而对于介观组织原位在线观测的单双向拉伸试验装置未见报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，就是为了解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种介观组织原位在线观测的简易单双向拉伸试验装置。通过两端或四端夹紧机构同时运动实现最大变形区的视场原位特征，同时通过力传感器获取对应变形条件下宏观力学性能参数。
[0005]本发明的目的，是通过以下技术方案实现的:一种用于介观组织原位在线观测的单双向拉伸试验装置，包括机架，以及安装在机架上的横向拉伸机构和纵向拉伸机构；
[0006]所述的机架包括一个十字架形底板，在十字架形底板上安装有横向导轨和纵向导轨；
[0007]所述的横向拉伸机构安装在横向导轨上，所述的纵向拉伸机构安装在纵向导轨上，可实现横向、纵向、或横向纵向双向拉伸过程中介观组织的原位在线观测。
[0008]所述的横向拉伸机构主要包括横向拉伸丝杠、横向拉伸伺服电机、横向拉伸滑块、横向拉伸下夹持块、横向拉伸上夹持块和横向拉伸力传感器；横向拉伸丝杠通过两个轴承横向架设在机架上，横向拉伸伺服电机安装在机架的左方并通过连轴器与横向拉伸丝杠传动相连，横向拉伸滑块架设在横向导轨上并与横向拉伸丝杠传动相连，横向拉伸下夹持块连接在横向拉伸滑块上，横向拉伸上夹持块连接在横向拉伸下夹持块上，横向拉伸力传感器设置在横向拉伸丝杠的右端，其内端与横向拉伸下夹持块相连，外端与横向拉伸滑块相连。
[0009]所述的纵向拉伸机构主要包括纵向拉伸丝杠、纵向拉伸伺服电机、纵向拉伸滑块、纵向拉伸下夹持块、纵向拉伸上夹持块和纵向拉伸力传感器；纵向拉伸丝杠通过两个轴承纵向架设在机架上，纵向拉伸伺服电机安装在机架的前方并通过连轴器与纵向拉伸丝杠传动相连，纵向拉伸滑块架设在纵向导轨上并与纵向拉伸丝杠传动相连，纵向拉伸下夹持块连接在纵向拉伸滑块上，纵向拉伸上夹持块连接在纵向拉伸下夹持块上，纵向拉伸力传感器设置在纵向拉伸丝杠的后端，其内端与纵向拉伸下夹持块相连，外端与纵向拉伸滑块相连。
[0010]所述横向拉伸滑块包括电机端横向拉伸滑块和传感器端横向拉伸滑块，横向拉伸下夹持块包括电机端横向拉伸下夹持块和传感器端横向拉伸下夹持块，横向拉伸上夹持块包括电机端横向拉伸上夹持块和传感器端横向拉伸上夹持块，在传感器端横向拉伸滑块上设有导轨，所述传感器端横向拉伸下夹持块滑动连接在上述导轨上。
[0011]所述纵向拉伸滑块包括电机端纵向拉伸滑块和传感器端纵向拉伸滑块，纵向拉伸下夹持块包括电机端纵向拉伸下夹持块和传感器端纵向拉伸下夹持块，纵向拉伸上夹持块包括电机端纵向拉伸上夹持块和传感器端纵向拉伸上夹持块，在传感器端纵向拉伸滑块上设有导轨，所述传感器端纵向拉伸下夹持块滑动连接在上述导轨上。
[0012]所述横向拉伸滑块和纵向拉伸滑块的结构基本相同，包括顶板，下部设有两个用于套装在相应导轨上的燕尾槽，中部设有一个用于与相应拉伸丝杠传动相连的螺纹孔，顶板上设有多个用于与相应下夹持块相连的螺纹孔；不同的是，所述传感器端纵向拉伸滑块和传感器端横向拉伸滑块的顶板长于电机端纵向拉伸滑块和电机端横向拉伸滑块的顶板，在延长部分设有用于与相应传感器相连的螺纹孔。
[0013]所述电机端横向拉伸下夹持块和电机端纵向拉伸下夹持块结构相同，其一端设有多个与相应拉伸滑块相连的螺纹孔，另一端设有多个与相应上夹持块相连的螺纹孔。
[0014]所述传感器端横向拉伸下夹持块和传感器端纵向拉伸下夹持块结构相同，其下部设有两个用于套装在相应拉伸滑块的导轨上的燕尾槽，其一端设有一个与相应传感器相连的螺纹孔，另一端设有多个与相应上夹持块相连的螺纹孔。
[0015]所述横向拉伸上夹持块和纵向拉伸上夹持块结构相同，其两侧分别设有多个用于与相应下夹持块相连的螺纹孔，中间设有防滑粗糙表面。
[0016]与现有技术相比，本发明利用两个伺服电机控制两个丝杠的转动，可同时带动四个夹紧机构匀速相向运动，进而实现双轴同速和双轴不同速拉伸，并使得试样变形区保持原位状态。直流伺服电机可实现无极变速，有利于在不同速率下的材料变形。另外，本发明结构简单，体积小，便于移动，无噪音污染。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的总体结构示意图；
[0018]图2是本发明中的机架的结构示意图；
[0019]图3是本发明中的拉伸滑块的结构示意图；
[0020]图4是本发明中的电机端下夹持块的结构示意图；
[0021]图5、图6是本发明中的传感器端下夹持块的结构示意图；
[0022]图7是本发明中的上夹持块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合实例对本发明的装置进一步描述:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]如图1?7所示，本发明用于介观组织原位在线观测的单双向拉伸试验装置，包括机架1，以及安装在机架上的横向拉伸机构2和纵向拉伸机构3。
[0025]参见图2，本发明中的机架I包括一个十字架形底板，在十字架形底板上安装有横向导轨11和纵向导轨12 ;横向导轨11和纵向导轨12都为双轨，并且正交设置在同一平面上，其中横向导轨11中间断开，纵向导轨12不断开。
[0026]继续参见图1，本发明中的横向拉伸机构2安装在横向导轨11上，主要包括横向拉伸丝杠21、横向拉伸伺服电机22、电机端横向拉伸滑块23、电机端横向拉伸下夹持块24、电机端横向拉伸上夹持块25、横向拉伸力传感器26、传感器端横向拉伸滑块27，传感器端横向拉伸下夹持块28，传感器端横向拉伸上夹持块29。横向拉伸丝杠21通过两个轴承211横向架设在机架上，横向拉伸伺服电机22安装在机架的左方并通过连轴器221与横向拉伸丝杠传动相连，电机端横向拉伸滑块23架设在横向导轨11上并与横向拉伸丝杠21传动相连，电机端横向拉伸下夹持