一种多层材料曲面剥离力检测设备及测试方法与流程

本发明属于多层材料曲面剥离力测试，具体涉及一种多层材料曲面剥离力检测设备及测试方法。

背景技术：

1、多层材料/结构应用广泛，如民用建筑基体材料、电子产品、工业胶条、涂层等，军用的抗弹材料层、各类装备表面涂层、隔热层等，这些材料在各个领域发挥着重要的作用。多层材料的层间靠粘结剂或分子间作用力来维持界面间的紧密结合，在实际使用环境中，受光辐射、温度、湿度等环境因素影响界面间化学物质易发生老化，导致层间结合力减弱，从而使得多层曲面材料层功能丧失。因此，需要对多层材料开展层间剥离力测试，减少不必要的检查和维护，避免经济损失。

2、目前，根据行业标准《gbt2790-1995》相关规定，常规的剥离力测试方法主要有“t型”刚性-刚性剥离、“180°”刚性-挠性剥离，这两种测试手段均要求样品为平整长条试样，其缺点是无法模拟样品实际使用情况，无法应用于样品服役过程中的抽查测试。

3、现有文献cn201110292476公开了一种曲面剥离夹具及轴承编织衬垫曲面粘结质量测试方法和系统，该方案提供了利用夹具与弧形凹槽联合测试体曲面剥离力的技术路线，但其并没有提供如何表征样品剥离力以及样品层间粘连状态的具体技术路线，也无法对不同曲率半径的曲面材料进行快速、准确的测试。更关键的是，对于呈曲形/弧形结构的多层材料而言，采用现有剥离夹具进行测试时还存在测试数据漂移的问题，特别是越靠近试样剥离层尾段的区域测试数据漂移越严重。

技术实现思路

1、至少针对背景技术中提到的技术问题，本发明目的在于提供一种多层材料曲面剥离力检测设备及测试方法。

2、本发明采用的技术方案如下。

3、一种多层材料曲面剥离力检测设备，包括支座，支座上设置有用于放置试样的样品安装机构，试样卧式布置且能够横向移动，在试样上方设置有卧式布置的剥离层连接部，剥离层连接部始终与试样移动方向呈固定角度(目的是确保试样曲率保持不变)，剥离层连接部连接扭矩传感器，扭矩传感器的主机连接控制系统，扭矩传感器连接伺服电机的输出端，剥离层连接部能够始终在原位置旋转，且在剥离层连接部旋转的过程中，试样上表面的剥离层卷绕在剥离层连接部上。

4、进一步地，所述的剥离层连接部包括连接扭矩传感器的圆杆，在圆杆上同轴设置有两个间隔布置的挡环，在圆杆上还轴向设置有燕尾槽，在燕尾槽内配合有楔块，楔块长度不小于两个挡环之间的距离，楔块上表面与圆杆表面齐平，楔块与燕尾槽之间的缝隙处用于卡紧试样剥离层端部，两个挡环之间的环形敞口空间用于容纳试样的剥离层。采用这样的方案，不仅能够确保剥离层在测试过程中不脱落的基础上提高测试结果的准确性，而且能够显著减小检测设备的占用空间。

5、进一步地，所述的样品安装机构包括两套立式布置的弹性支撑机构，两套弹性支撑机构所在的竖直面与剥离层连接部的轴线垂直，两套弹性支撑机构顶部的转动件上用于搁放同一个试样，当剥离层连接部旋转时，借助于试样传递力以实现转动件转动，并实现驱动转动件上的试样主体顺着转动件横向移动。采用这样的方案，至少能够在测试过程中防止试样受自身重力影响而发生垂直方向的摆动。

6、进一步地，所述的弹性支撑机构包括可调式二维调节座，在可调式二维调节座顶部设置有筒体，在筒体内设置有弹簧，在弹簧顶部设置有活塞杆，在活塞杆上部设置有u形座，在u形座的翼板上分别设置有弧形缺口，两个弧形缺口上方均设置有抱箍，由抱箍内侧和弧形缺口共同围合成圆形空间，由抱箍和u形座共同安装转动件；转动件包括设置在两个圆形空间内均设置有轴承，两个轴承套设在转轴上，在转轴上且位于抱箍内侧设置有两个间隔布置的挡板，两个挡板之间的空间用于搁放同一个试样。

7、作为优选，两个挡板内侧壁之间的宽度比试样宽度大0.1～2mm。

8、进一步地，挡板固定连接在转轴上且能够与转轴同步转动；或者，挡板连接在转轴上且挡板能够绕着转轴轴线自转。

9、本发明中，所述的试样呈圆弧形结构，曲率范围0～0.65。

10、一种采用前述检测设备的多层材料曲面剥离力测试方法，步骤包括：

11、步骤1，根据试样长度调节两个可调式二维调节座的间距，使该间距介于试样长度的0.3～0.5倍之间；

12、步骤2，调节两个可调式二维调节座的相对位置，使两个转动件中心与剥离层连接部中心的三者连线同圆杆轴线垂直；

13、步骤3，将试样卡装在两个挡板之间的空间内；再次调节可调式二维调节座，使试样与圆杆始终贴靠接触；

14、步骤4，预先剥离试样上的任意一端上表层，然后将该剥离层端部伸入燕尾槽内，然后安装好楔块；

15、步骤5，控制伺服电机运行，使圆杆按照预设速度匀速转动，此过程中，试样横向移动，试样的上表层逐渐被剥离，并通过扭矩传感器实时反馈扭矩变化趋势，以其力学数据稳定值作为该试样的剥离力。

16、为了能够更加方便、稳定的进行测试，步骤4中预先撕开的长度为10-12mm。

17、本发明中，试样横向移动的过程中，试样始终保持初始曲率。

18、有益效果：本发明提供的多层材料曲面剥离力检测设备，具有适用性强、测试准确度高、易携带、测试高等优点，尤其适用于多层多曲率试样的剥离力快速测试，有效地解决了测试数据漂移的问题，即使是试样剥离层尾段区域也不存在数据漂移的情况。采用本发明中的方案，不仅构思巧妙，而且实施成本极低，能够快速、准确测出曲面剥离力。采用本发明的方案，可在多类型环境中实现剥离力自动化测试，可以迅速测得高温、低温、湿热等不同环境下的曲面剥离力，无需将样品放置常温环境，能够更准确的得到测试环境对界面间结合力的影响。

技术特征：

1.一种多层材料曲面剥离力检测设备，包括支座（1），在支座（1）上设置有用于放置试样（2）的样品安装机构，其特征在于：试样（2）卧式布置且能够横向移动，在试样（2）上方设置有卧式布置的剥离层连接部（10），剥离层连接部（10）始终与试样（2）移动方向垂直，剥离层连接部（10）连接扭矩传感器（3），扭矩传感器（3）的主机连接控制系统，扭矩传感器（3）连接伺服电机（5）的输出端，剥离层连接部（10）能够始终在原位置旋转，且在剥离层连接部（10）旋转的过程中，试样（2）上表面的剥离层卷绕在剥离层连接部（10）上。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：所述的剥离层连接部（10）包括连接扭矩传感器（3）的圆杆（11），在圆杆（11）上同轴设置有两个间隔布置的挡环（12），在圆杆（11）上还轴向设置有燕尾槽（14），在燕尾槽（14）内配合有楔块（13），楔块（13）长度不小于两个挡环（12）之间的距离，楔块（13）上表面与圆杆（11）表面齐平，楔块（13）与燕尾槽（14）之间的缝隙处用于卡紧试样（2）的剥离层端部，两个挡环（12）之间的环形敞口空间用于容纳试样（2）的剥离层。

3.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于：所述的样品安装机构包括两套立式布置的弹性支撑机构（30），两套弹性支撑机构（30）所在的竖直面与剥离层连接部（10）的轴线垂直，两套弹性支撑机构（30）顶部的转动件（4）上用于搁放同一个试样（2），当剥离层连接部（10）旋转时，借助于试样（2）传递力以实现转动件（4）转动，转动件（4）上的试样（2）主体顺着转动件（4）横向移动。

4.根据权利要求3所述的检测设备，其特征在于：所述的弹性支撑机构（30）包括可调式二维调节座（21），在可调式二维调节座（21）顶部设置有筒体（22），在筒体（22）内设置有弹簧（23），在弹簧（23）顶部设置有活塞杆（24），在活塞杆（24）上部设置有u形座（25），在u形座（25）的翼板上分别设置有弧形缺口（26），两个弧形缺口（26）上方均设置有抱箍（27），由抱箍（27）内侧和弧形缺口（26）共同围合成圆形空间，由抱箍（27）和u形座（25）共同安装转动件（4）；转动件（4）包括设置在两个圆形空间内均设置有轴承（28），两个轴承（28）套设在转轴（29）上，在转轴（29）上且位于抱箍（27）内侧设置有两个间隔布置的挡板（20），两个挡板（20）之间的空间用于搁放同一个试样（2）。

5.根据权利要求4所述的检测设备，其特征在于：两个挡板（20）内侧壁之间的宽度比试样（2）宽度大0.1~2mm。

6.根据权利要求5所述的检测设备，其特征在于：挡板（20）固定连接在转轴（29）上且能够与转轴（29）同步转动；或者，挡板（20）连接在转轴（29）上且挡板（20）能够绕着转轴（29）轴线自转。

7.根据权利要求1-6任一项所述的检测设备，其特征在于：所述的试样（2）呈圆弧形结构。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述检测设备的多层材料曲面剥离力测试方法，其特征在于，步骤包括：

9.根据权利要求8所述的多层材料曲面剥离力测试方法，其特征在于：步骤4中预先撕开的长度为10~12mm。

10.根据权利要求8所述的多层材料曲面剥离力测试方法，其特征在于：试样（2）横向移动的过程中，试样（2）始终保持初始曲率。

技术总结
本发明提供了一种多层曲面样品剥离力检测设备及测试方法，待测样品通过底部两导向轴及顶部测试轴固定，测试过程中将待测样品剥离层固定在测试轴燕尾形楔块中，开启电机，测试轴按设定转速匀速顺时针转动，带动测试样品向前运动，使得样品表面材料层沿测试轴滚动方向匀速剥离，试验过程记录扭矩变化趋势及具体数值，并通过经验公式转换为剥离力，以趋势平稳后数据点的算术平均值作为样品实际剥离力。本发明不仅构思巧妙，而且实施成本极低，能够快速、准确测得曲面待测样品的剥离力。

技术研发人员：代璐,吴德权,赵方超,封先河,岑远遥,李军念,覃粒,朱玉琴,佘祖新
受保护的技术使用者：中国兵器装备集团西南技术工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29