超声波疲劳试验机的制作方法

本实用新型涉及试验机技术领域，尤其涉及一种超声波疲劳试验机。

背景技术：

超声波疲劳试验机是一种主要用于测定金属及其合金材料在室温状态下的拉伸、压缩或拉、压交变负荷的疲劳性能试验的机器。现有超声波疲劳试验机中的冷却单元并不能充分冷却试样，进而对试验产生不良影响，导致试验数据不准确。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种改进的超声波疲劳试验机，其冷却单元能够相对试样调整角度和距离，进而保证冷却单元充分冷却试样，进而得到精准的试验数据。

本实用新型提供一种超声波疲劳试验机，包括试样固定组件，所述试样固定组件包括壳体和连接于所述壳体的冷却单元，所述冷却单元与外部冷源相连通，所述冷却单元包括安装座、定型管和喷嘴，所述安装座固定连接于所述壳体，所述定型管的两端分别与所述安装座及所述喷嘴相连接，所述冷却单元能够通过所述喷嘴冷却外部试样。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

在其中一种实施方式中，所述定型管包括相互旋绕包覆的弹簧钢线和镀锌铁线。

在其中一种实施方式中，所述冷却单元的组数至少为两组，相邻两组所述冷却单元之间的间隔距离相等。

在其中一种实施方式中，所述超声波疲劳试验机还包括螺纹紧固件，所述安装座与所述壳体通过螺纹紧固件相连接。

在其中一种实施方式中，所述壳体的端面上设有螺纹柱，所述安装座包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部固定连接，所述第一连接部螺接所述螺纹柱，所述第二连接部固定连接于所述定型管。

在其中一种实施方式中，所述壳体具有内腔，所述试样固定组件还包括换能器，所述换能器与外部电磁波发生器相连接，所述换能器设置于所述内腔中。

在其中一种实施方式中，所述试样固定组件还包括变幅杆，所述变幅杆伸入所述内腔中，所述变幅杆与所述换能器相连接。

在其中一种实施方式中，所述试样固定组件还包括工具头，所述工具头与所述变幅杆相连接，所述工具头用于固定外部试样。

在其中一种实施方式中，所述换能器与所述变幅杆之间为一体成型结构。

在其中一种实施方式中，所述换能器与所述变幅杆螺接固定。

本实用新型的超声波疲劳试验机，冷却单元包括安装座、定型管和喷嘴，定型管的两端分别与安装座及喷嘴相连接，定型管能够在空间中任意弯曲一定形状并能够保持其形状，进而通过弯曲定型管能够调整喷嘴相对外部试样的角度和距离，有利于冷却单元充分冷却试样，从而得到准确的试验数据，确保试验准确性。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中的超声波疲劳试验机的结构示意图；

图2为图1所示超声波疲劳试验机中试样固定组件示意图；

图3为图2所示试样固定组件的剖视图。

附图标记说明：

100、超声波疲劳试验机；10、柜体；11、第一柜体；12、第二柜体；121、框架；20、静载施加组件；21、静载机架；211、横梁；212、保护壳；30、试样固定组件；31、壳体；311、内腔；312、通风孔；32、换能器；33、变幅杆；34、工具头；35、冷却单元；351、安装座；3511、第一连接部；3512、第二连接部；352、定型管；353、喷嘴；40、固定座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本实用新型一实施方式中的超声波疲劳试验机100的结构示意图。超声波疲劳试验机100用于测定金属及其合金材料在室温状态下的拉伸、压缩或拉、压交变负荷的疲劳性能，从而得到金属及其合金材料的性能数据，进而能够使得金属及其合金材料在合适领域得到充分利用。

在本实施方式中，超声波疲劳试验机100应用在实验室中；可以理解，在其他的实施方式中，超声波疲劳试验机100也可应用在研究所或研究院等其他试验场所。

超声波疲劳试验机100包括柜体10、静载施加组件20、试样固定组件30及固定座40，静载施加组件20和固定座40均与柜体10连接，试样固定组件30连接于静载施加组件20。柜体10用于容置各个电子元件及各组件，静载施加组件20用于带动试样固定组件30移动及对外部试样施加静载，试样固定组件30用于固定外部试样及对外部试样进行疲劳检测，固定座40用于配合试样固定组件30共同固定外部试样。

柜体10包括第一柜体11和第二柜体12，第一柜体11与第二柜体12相连接，第一柜体11用于容置超声波疲劳试验机100的电子元件，第二柜体12用于安置静载施加组件20、试样固定组件30和固定座40。

第二柜体12包括框架121和隔音屏障层(图未示)，框架121连接于第一柜体11，隔音屏障层与框架121相连接，隔音屏障层围设静载施加组件20、试样固定组件30及固定座40；在某些工况下，超声波疲劳试验机100工作时会产生一定的噪音，第二柜体12能够减小噪音对试验人员的干扰，保证试验人员处于良好的试验环境。

在本实施方式中，隔音屏蔽层为隔音玻璃，采用隔音玻璃能够使得试验人员观察整个试验过程，有利于对试验的分析，同时，隔音玻璃能够将；可以理解，在其他实施方式中，隔音屏蔽层也可采用其他隔音装置。

静载施加组件20包括静载机架21和电机(图未示)，静载机架21与试样固定组件30相连接，静载机架21连接于框架121，电机连接于静载机架21，静载机架21用于移动试样固定组件30及对试样固定组件30施加静载，电机用于驱动静载机架21移动。

在本实施方式中，静载机架21包括第一滚珠丝杠(图未示)、第二滚珠丝杠(图未示)和横梁211，第一滚珠丝杠及第二滚珠丝杠均竖直连接于第一柜体11，横梁211与试样固定组件30相连接，横梁211的两端分别与第一滚珠丝杠的丝杠螺母及第二滚珠丝杠的丝杠螺母相连接，电机能够驱动第一滚珠丝杠及第二滚珠丝杠旋转，丝杠螺母能够将滚珠丝杠的旋转运动转换为直线运动，即滚珠丝杠转动时，丝杠螺母能够沿滚珠丝杠移动。因横梁211的两端均与丝杠螺母相连接，进而丝杠螺母能够带动横梁沿丝杠移动；可以理解，在其他实施方式中，静载机架21也可采用其他传动装置，只要电机能够驱动静载机架21带动试样固定组件30相对第一柜体11移动即可。

在本实施方式中，第一滚珠丝杠与第二滚珠丝杠设有保护壳212，保护壳212围设第一滚珠丝杠及第二滚珠丝杠，保护壳212的设置能够避免第一滚珠丝杆及第二滚珠丝杠直接暴露在外部，进而保护第一滚珠丝杠与第二滚珠丝杠，从而有利于超声波疲劳试验机100正常工作；可以理解，在其他实施方式中，也可不设置保护壳212，并不做具体的限定。

请一并参阅图2，图2为图1所示超声波疲劳试验机100中试样固定组件30示意图。试样固定组件30包括壳体31、换能器32、变幅杆33、工具头34及冷却单元35，变幅杆33与冷却单元35均与壳体31相连接，换能器32与工具头34均与变幅杆33相连接，壳体31用于安置各部件及传导静载，换能器32用于将高频交流电信号转换为机械信号，变幅杆33用于放大换能器32的机械信号，工具头34用于固定外部试样，冷却单元35用于冷却外部试样。

请一并参阅图3，图3为图2所示试样固定组件30的剖视图。壳体31具有内腔311，壳体31的内腔311用于安置各元件，壳体31的侧壁上开设有通风孔312，通风孔312用于散热，内腔311中的各元件在工作时会产生相应的热量，通风孔312的设置能够防止内腔311温度过高，防止各元件因高温而发生损坏，进而保证各元件正常工作。

在本实施方式中，壳体31的形状为圆柱状，圆柱状的壳体31易加工；可以理解，在其他实施方式中，壳体31的形状也可为其他形状，并不做具体的限定。壳体31与横梁211通过插销连接固定，进而横梁211能够通过壳体31带动试样固定组件30沿丝杠移动，从而便于调节试样固定组件30与固定座40的距离，有利于试样固定组件30与固定座40共同固定外部试样。

换能器32设置在内腔311中，且与超声波发生器(图未示)电连接，换能器32能够将超声波发生器发出的高频交流电信号转换为机械信号，即换能器32能够依据超声波发生器的信号产生一定振幅的振动，同时，换能器32能够将振动传递至外部试样，从而对外部试样进行相应试验，进而得到相应的实现数据。

值得说明的是，超声波发生器能够将市电转换成与换能器32相匹配的高频交流电信号，并将高频交流电信号传递至换能器32，在本实施方式中，超声波发生器设置在第一柜体上；可以理解，在其他实施方式中，超声波发生器也可设置在框架121等其他位置。

变幅杆33连接于壳体31并伸入内腔311中，变幅杆33伸入内腔311中的一端与换能器32相连接，变幅杆33能够聚能，同时变幅杆33能够扩大换能器32振动的振幅，并将扩大振幅后的振动传递至外部试样，从而使得外部试样能够在特定的条件下进行试验，有利于测得相应试验数据。

在本实施方式中，变幅杆33与换能器32之间通过螺栓连接，便于变幅杆33与换能器32之间的拆卸及各自的再利用；可以理解，在其他实施方式中，变幅杆33与换能器32之间也可为一体成型结构或通过其他方式连接，只要变幅杆33能够实现扩大换能器32振动的振幅即可。

换能器32通过安装变幅杆33调整了换能器32与工具头34之间的负载匹配，减小了谐振阻抗，同时提高了自身谐振频率的转换效率，有效降低了换能器32的发热量，提高使用寿命。

在本实施方式中，变幅杆33的数量设置为一个；可以理解，在其他实施方式中，为了使得变幅杆33能够达到相应的工作需求，即变幅杆33能够将换能器32振动扩大到相应振幅，变幅杆33的数量也可设置为两个或三个等其他数值，相邻变幅杆33之间通过螺栓连接，进而达到前述目的。

工具头34与变幅杆33伸出内腔311的一端相连接，工具头34用于固定外部试样。在本实施方式中，工具头34与变幅杆33通过螺栓固定，采用螺栓连接能够保证工具头34与变幅杆33之间具有良好的稳定性，进而防止固定于工具头34上的外部试样发生晃动，有利于保证试验的准确性；可以理解，在其他实施方式中，工具头34与变幅杆33之间也可通过卡接等其他方式进行固定，并不做具体的限定。

固定座40对应工具头34设置，并与第一柜体11相连接。在本实施方式中，固定座40的形状大致为圆柱状，从而便于固定座40的生产加工；可以理解，在其他实施方式中，固定座40也可设置为其他形状。

值得说明的是，“固定座40对应工具头34设置”，即固定座40的位置与工具头34的位置相对应，固定座40的轴线与工具头34的轴线共线；固定座40与工具头34共同固定外部试样，如此设置能够使得安置于固定座40与工具头34之间的外部试样不会发生偏斜，进而防止外部试样在试验中受力不均，保证试验能够正常进行。

在本实施方式中，固定座40与第一柜体11之间通过螺栓连接，采用螺栓连接能够便于固定座40的拆卸更换；可以理解，在其他实施方式中，固定座40与第一柜体11之间也可通过焊接等其他连接方式进行固定。

现有部分超声波疲劳试验机中的冷却单元冷却试样不充分，进而对试验产生不良影响，导致试验数据不准确，后果严重。

针对上述问题，本实用新型还做了如下改进。本实用新型的试样固定组件30的冷却单元35与外部冷源相连接，用于冷却外部试样，从而保证外部试样能够满足相应的试验条件，进而有利于试验顺利进行。

冷却单元35包括安装座351、定型管352和喷嘴353，安装座351与喷嘴353均与定型管352相连接，安装座351用于固定冷却单元35，定型管352用于调整冷却单元35相对外部试样的角度及距离，喷嘴353用于喷射储存在外部冷源中的制冷剂。

安装座351与壳体31相连接；在本实施方式中，安装座351与壳体31通过螺纹紧固件相连接，采用螺纹紧固件能够保证安装座351与壳体31之间具有良好的稳定性；可以理解，在其他实施方式中，安装座351与壳体31之间也可采用焊接等其他方式进行固定。

具体地，安装座351包括第一连接部3511和第二连接部3512，第一连接部3511与第二连接部3512固定连接，第一连接部3511用于连接壳体31，第二连接部3512用于连接定型管352；壳体31靠近工具头34的端面上设有螺纹柱(图未示)，第一连接部3511螺接螺纹柱进而实现安装座351与壳体31的固定连接。

在本实施方式中，第一连接部3511与第二连接部3512采用一体成型结构，从而保证第一连接部3511与第二连接部3512稳固连接；可以理解，在其他实施方式中，第一连接部3511与第二连接部3512也可采用焊接等其他连接方式进行固定。

定型管352的两端分别与第二连接部3512及喷嘴353相连接，在本实施方式中，定型管352与第二连接部3512及喷嘴353通过焊接固定，进而保证定型管352与第二连接部3512及喷嘴353均具有良好的密封性；可以理解，在其他实施方式中，定型管352也可通过其他连接方式与第二连接部3512及喷嘴353相连接。

在本实施方式中，定型管352为金属定型软管，包括弹簧钢线和镀锌铁线，弹簧钢线与镀锌铁线相互旋绕包覆形成定型管352，从而使得定型管352能够在空间中任意弯曲成一定形状并能保持其形状；可以理解，在其他实施方式中，定型管352也可由一种或多种金属线及其合金线旋绕包覆而成，只要定型管352能够实现上述目的即可。

冷却单元35至少为两组，从而保证冷却单元35能够充分冷却外部试样，进而有利于试验顺利进行；相邻两组冷却单元35之间的间隔距离相等，防止外部试样局部过冷或过热，保证外部试样能够均匀冷却，有利于得到准确的试验数据。

在本实施方式中，冷却单元35设置为四组，四组冷却单元35能够充分满足外部试样的冷却需求；可以理解，在其他实施方式中，冷却单元35也可设置为其他组件，并不做具体的限定。

在本实施方式中，冷却单元35还包括塑料软管，定型管352套设于塑料软管，塑料软管的一端与外部冷源相连接，塑料软管的另一端与喷嘴353相连接，塑料软管的设置能够使得冷却单元35更好地流通制冷剂，有利于充分冷却外部试样；可以理解，在其他实施方式中，也可不设置塑料软管，定型管352直接用于流通制冷剂，同样能够实现上述目的。

喷嘴353对应外部试样设置，从而外部冷源中的制冷剂可通过喷嘴353冷却外部试样。

本实用新型的超声波疲劳试验机100，冷却单元35包括安装座351、定型管352和喷嘴353，定型管352的两端分别与安装座351及喷嘴353相连接，定型管352能够在空间中任意弯曲一定形状并能够保持其形状，进而通过弯曲定型管352能够调整喷嘴353相对外部试样的角度和距离，有利于冷却单元35充分冷却试样，从而得到准确的试验数据，确保试验准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。