DKMT200/1000高性能科研級(jí)低溫拉伸原位測(cè)試儀
1 概述
1.1技術(shù)背景
原位測(cè)試（微觀力學(xué)測(cè)試+可視化監(jiān)測(cè)）：在微納米尺度下對(duì)試件材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，可集成普通顯微鏡、金相顯微鏡等成像設(shè)備對(duì)材料發(fā)生的微觀變形損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一種力學(xué)測(cè)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(jī)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(dú)立使用完成材料力學(xué)性能測(cè)試。
1.2產(chǎn)品用途
通過成像設(shè)備監(jiān)測(cè)下對(duì)材料施加復(fù)合載荷與多物理場(chǎng)，研究耦合作用下材料的微觀變形損傷機(jī)制和性能演化規(guī)律。 用于各種金屬材料、無機(jī)非金屬材料的拉伸、彎曲性能試驗(yàn)，連接電腦可直接顯示試驗(yàn)力-時(shí)間曲線、試驗(yàn)力和具有明顯屈服特征材料的屈服力，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方便直觀。為研究固態(tài)材料的變形損傷機(jī)制，以及制成品的壽命預(yù)測(cè)和可靠性評(píng)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(diǎn)
a)結(jié)構(gòu)輕巧、功耗低、占地面積??；
b)雙絲杠機(jī)構(gòu)，主機(jī)剛度大，傾覆力矩小；
c)多級(jí)機(jī)械傳動(dòng)，減速比大適合超慢速拉伸?？瑟?dú)立使用測(cè)定材料參數(shù)，也可配合各種顯微鏡使用，實(shí)現(xiàn)載荷下材料變形損傷的可視化動(dòng)態(tài)測(cè)試；
d)擴(kuò)展工裝可實(shí)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(cè)試；
e)擴(kuò)展模塊可實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、熱、磁多物理場(chǎng)耦合環(huán)境下的材料微觀力學(xué)性能原位測(cè)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(duì)稱移動(dòng)，觀測(cè)點(diǎn)始終在視場(chǎng)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(shí)能夠加持薄膜類、仿生類等試件，通用性強(qiáng)；
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(yàn)機(jī)行業(yè)實(shí)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(duì)力傳感器采用非線性校正技術(shù)及自動(dòng)調(diào)零技術(shù)，極大的提高了整機(jī)的測(cè)量精度；
c)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、顯示與存儲(chǔ)。試驗(yàn)軟件自動(dòng)判斷試驗(yàn)結(jié)束、自動(dòng)存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)束后隨時(shí)可以調(diào)出，進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理；
d)軟件可運(yùn)行在Win7/Win10平臺(tái)上，中文操作界面（可選配英文軟件界面）；
e)可以將一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)原始采樣、試驗(yàn)結(jié)果、曲線等導(dǎo)出到Excel表中，也可以將試驗(yàn)報(bào)告輸出到word文檔中，進(jìn)一步處理報(bào)告打印；
f)在一個(gè)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(jì)、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(jì)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(dòng)或手動(dòng)對(duì)力、位移等測(cè)量通道進(jìn)行清零或復(fù)原，尤其是對(duì)力通道的清零方式有4種之多，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)歸零；
h)實(shí)時(shí)繪制多種曲線，試驗(yàn)結(jié)束后可以預(yù)覽多種曲線：力－時(shí)間、力－位、位移－時(shí)間等曲線；
i)圖形處理功能：實(shí)時(shí)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(duì)比、曲線中心點(diǎn)移動(dòng)、曲線手工標(biāo)記；
j)具有多種保護(hù)功能。如超負(fù)荷10﹪時(shí)自動(dòng)停機(jī)；動(dòng)橫梁位移速度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過流自動(dòng)停機(jī)；動(dòng)橫梁位移超上、下限位置自動(dòng)保護(hù)功能。
3 主要技術(shù)參數(shù)
整機(jī)長(zhǎng)度L ≈178mm
整機(jī)寬度W ≈120mm
整機(jī)高度H ≈55.4mm
加載行程≈20mm
設(shè)備重量 ≈1.7kg
a)主機(jī)形式： 桌面臥式
b)試驗(yàn)力： 200N/1000N（可定制載荷）
c)試驗(yàn)力測(cè)量精度： ±1％FS
d)橫梁位移分辨率： 0.04μm
e)橫梁試驗(yàn)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(yàn)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(dòng)，無噪音，推薦同顯微裝置一起在氣動(dòng)浮臺(tái)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(cè)試儀系統(tǒng)介紹
測(cè)試儀主要由主機(jī)框架、驅(qū)動(dòng)單元、編碼器、全數(shù)字伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、計(jì)算機(jī)軟件單元等模塊組成。
4.1 主機(jī)框架
主機(jī)框架是整個(gè)機(jī)器的承力機(jī)構(gòu)，剛度的好壞直接影響到整機(jī)的工作特性。為確保長(zhǎng)時(shí)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(jī)、減速器等部件組合實(shí)現(xiàn)，負(fù)荷測(cè)量由負(fù)荷傳感器實(shí)現(xiàn)。
4.2 驅(qū)動(dòng)單元
驅(qū)動(dòng)單元采用日本安川∑-mini系列微型直流伺服電機(jī)，，進(jìn)口品質(zhì)，具有調(diào)速范圍廣，運(yùn)行平穩(wěn)，響應(yīng)能力強(qiáng)和定位精度及可靠性等特點(diǎn)。
圖4-1
4.4 全數(shù)字伺服控制器
高測(cè)量分辨率：±18萬碼的高分辨率,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。
全程不分檔技術(shù): 國內(nèi)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)推出的不分檔技術(shù)高分辨率測(cè)量系統(tǒng)，推動(dòng)了試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的測(cè)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(gè)傳感器通道可自動(dòng)識(shí)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(gè)技術(shù)在國內(nèi)試驗(yàn)機(jī)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(dòng)表貼機(jī)貼裝，質(zhì)量極其可靠。
EDC數(shù)字控制器驅(qū)動(dòng)橫梁位移速度可以任意設(shè)定。可構(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(diǎn)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(zhǎng)。
4.6計(jì)算機(jī)軟件單元
軟件用途廣泛，功能多，試驗(yàn)軟件是由強(qiáng)大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(yàn)方案。適用于金屬、非金屬、復(fù)合材料的拉伸、壓縮、彎曲試驗(yàn)?？梢灾С侄ㄖ艷B、DIN、ISO、ASTM、JIS等各國試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足廣泛的新型材料試驗(yàn)方案定制。試驗(yàn)曲線如下圖所示。
圖4-6 試驗(yàn)曲線
