[发明专利]一种便携式动态压痕测试装置及其测试方法

说明书

本发明涉及一种便携式动态压痕测试装置及其测试方法，该装置可手持操作，快速地获取材料的载荷‑压入深度曲线，该装置采用冲击滑块和双压簧结构，无需电力辅助，可以实现压入载荷从0N开始逐渐增加到最大，并再次卸载到0N的过程。和里氏硬度计相比，本发明的测试过程不是碰撞过程，而是逐渐加载然后卸载的过程，可以获得完整的压入深度‑载荷曲线；和便携式压痕仪相比，本发明可以手持操作，不需要电力辅助和复杂固定工装，本发明适合对各种在役的设备进行压痕测试。

技术领域

本发明涉及材料分析测试技术领域，具体涉及一种便携式动态压痕测试装置及其测试方法。

背景技术

目前主要的现场测试材料力学性能的方法有里氏硬度法和现场压痕法。里氏硬度法采用基于动载荷的里氏硬度计进行测试，可以用手将该仪器按压在被测对象上进行测试，具有体积小、测试方便的优点。里氏硬度法基于碰撞原理，利用硬质球体冲击被测对象表面，计算球体冲击和回弹之间的速度差来表征材料的硬度。其缺点是：里氏硬度法不能获得除硬度以外的其他力学性能。另一种现场压痕法采用便携式现场压痕仪，测试时用链条、钢带或磁力吸盘将仪器固定在被测对象上，采用电机和丝杆的加载形式将压头压入被测对象，可以获得一条载荷-压入深度曲线，并从曲线中计算出材料的强度、断裂韧性等力学性能。其缺点是：现场压痕仪需要固定在被测试对象上，所以对被测试对象的外形尺寸有一定限制，并且固定操作繁琐，不适大批量测试的应用场景。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术测试材料力学性能时存在的缺陷，而提供一种便携式动态压痕测试装置及其测试方法。本发明结合了里氏硬度法和现场压痕仪的优点，该装置可以手持操作，不需要用工具固定在被测对象上，测试不是碰撞过程，可以获得载荷-压入深度曲线，并计算出材料的强度、断裂韧性等力学性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种便携式动态压痕测试装置，该装置包括：

导向管；

冲击滑块，活动设于所述导向管内，并能够在所述导向管内自由滑动；

蓄能机构，设于所述导向管的上端，用于对所述冲击滑块提供冲击能量；

锁止件，设于所述导向管侧部并位于所述蓄能机构的下部，用于控制所述冲击滑块及蓄能机构的释放；

弹性冲头机构，设于所述导向管的下部，用于对试样进行压痕测试，包括：

弹性缓冲单元；

力传感器，设于所述弹性缓冲单元的下端，用于采集试验过程力值大小；

压头，设于所述力传感器的下端，用于冲击待测试样；及

位移传感器，设于所述弹性缓冲单元的下端，与所述压头平行设置，用于采集试验过程所述压头压入试样的深度。

优选地，所述的弹性缓冲单元包括上导向滑块、下导向滑块以及设于所述上导向滑块与下导向滑块之间的加载压簧，所述力传感器及位移传感器均安装在所述下导向滑块的下端。

优选地，所述冲击滑块的截面形状与所述导向管截面形状相同，所述冲击滑块与所述导向管之间能自由滑动，并具有一定密封性。

优选地，所述导向管为一中空直管，其顶部设有单向进气阀，使外部空气单向流入所述导向管；所述导向管上部侧壁还设有用于调节流量的单向排气阀，通过调节流量可以获得不同的动能吸收阻尼。

优选地，所述蓄能机构为蓄能压簧，其上端固定在所述导向管顶部。

优选地，所述锁止件与所述弹性冲头机构之间的导向管侧壁上设有通气孔，用于平衡所述导向滑块快速运动产生的气压。

优选地，所述锁止件为一销钉，所述销钉能够将所述冲击滑块卡住，所述销钉周围设有密封圈，插拔所述销钉时不漏气。