DKMT200/1000高性能科研級低溫拉伸原位測試儀

1 概述

1.1技術背景

    原位測試（微觀力學測試+可視化監(jiān)測）：在微納米尺度下對試件材料進行力學性能測試，可集成普通顯微鏡、金相顯微鏡等成像設備對材料發(fā)生的微觀變形損傷進行全程動態(tài)監(jiān)測的一種力學測試技術，深入的揭示了各類材料及其制品的微觀力學行為、損傷機理及其與載荷作用和材料性能間的相關性規(guī)律。也可以獨立使用完成材料力學性能測試。

1.2產品用途

通過成像設備監(jiān)測下對材料施加復合載荷與多物理場，研究耦合作用下材料的微觀變形損傷機制和性能演化規(guī)律。 用于各種金屬材料、無機非金屬材料的拉伸、彎曲性能試驗，連接電腦可直接顯示試驗力-時間曲線、試驗力和具有明顯屈服特征材料的屈服力，實驗數(shù)據(jù)方便直觀。為研究固態(tài)材料的變形損傷機制，以及制成品的壽命預測和可靠性評估提供嶄新的技術支持。

200～1kN原位及顯微鏡                    10kN原位及顯微鏡

1.3 應用范圍

廣泛應用于航空航天、高等院校、科研院所、質檢、汽車、冶金、新材料、建材等領域。

圖1-2 顯微鏡下原位拉伸的典型結果

1.4技術特點

a)結構輕巧、功耗低、占地面積小；

b)雙絲杠機構，主機剛度大，傾覆力矩小；

c)多級機械傳動，減速比大適合超慢速拉伸?？瑟毩⑹褂脺y定材料參數(shù)，也可配合各種顯微鏡使用，實現(xiàn)載荷下材料變形損傷的可視化動態(tài)測試；

d)擴展工裝可實現(xiàn)拉伸、彎曲、剪切、壓縮多種載荷作用下的高精度復合載荷原位測試；

e)擴展模塊可實現(xiàn)機、電、熱、磁多物理場耦合環(huán)境下的材料微觀力學性能原位測試；

f)直流閉環(huán)伺服控制，調速平穩(wěn)，調速范圍廣；

g)高精度旋轉編碼器，定位精準；

h)左右橫梁對稱移動，觀測點始終在視場范圍內；

i)金屬式樣：裝配楔形夾具夾持方便不打滑，自適應夾持，保證試件始終處于二力桿狀態(tài)；

j)薄膜試樣：裝配平面夾具時能夠加持薄膜類、仿生類等試件，通用性強；

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：國內試驗機行業(yè)實現(xiàn)真正的負荷、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沒有過沖,平滑切換；

b)非線性校正技術：對力傳感器采用非線性校正技術及自動調零技術，極大的提高了整機的測量精度；

c)對試驗數(shù)據(jù)進行實時采集、顯示與存儲。試驗軟件自動判斷試驗結束、自動存儲試驗數(shù)據(jù)，試驗結束后隨時可以調出，進行后期數(shù)據(jù)處理；

d)軟件可運行在Win7/Win10平臺上，中文操作界面（可選配英文軟件界面）；

e)可以將一組試驗數(shù)據(jù)原始采樣、試驗結果、曲線等導出到Excel表中，也可以將試驗報告輸出到word文檔中，進一步處理報告打?。?/p>

f)在一個數(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)的標記及刪除、統(tǒng)計、打印、導入、導出、查看結果或跟蹤原始數(shù)據(jù)、修改試樣尺寸及重新計算、圖形的疊加、標記和縮放、手工修改特征數(shù)據(jù)、坐標系統(tǒng)的通道及單位的自由變換等；

g)可自動或手動對力、位移等測量通道進行清零或復原，尤其是對力通道的清零方式有4種之多，可以實現(xiàn)自動歸零；

h)實時繪制多種曲線，試驗結束后可以預覽多種曲線：力－時間、力－位、位移－時間等曲線；

i)圖形處理功能：實時數(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果對比、曲線中心點移動、曲線手工標記；

j)具有多種保護功能。如超負荷10﹪時自動停機；動橫梁位移速度驅動系統(tǒng)過流自動停機；動橫梁位移超上、下限位置自動保護功能。

3 主要技術參數(shù)

整機長度L   ≈178mm

整機寬度W   ≈120mm

整機高度H   ≈55.4mm

加載行程≈20mm

設備重量   ≈1.7kg

a)主機形式：           桌面臥式             

b)試驗力：         200N/1000N（可定制載荷）

c)試驗力測量精度：     ±1％FS

d)橫梁位移分辨率：     0.04μm

e)橫梁試驗速度范圍：   0.01～10mm/min

f)橫梁空載調整速度:    5mm/min以下允許試驗力

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，無噪音，推薦同顯微裝置一起在氣動浮臺上工作。

j)建議拉伸試樣尺寸類型（截面尺寸可調整）：

圖3-2

k)建議彎曲試樣尺寸類型（截面尺寸可調整）：

圖3-3

4 測試儀系統(tǒng)介紹

    測試儀主要由主機框架、驅動單元、編碼器、全數(shù)字伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、計算機軟件單元等模塊組成。

4.1 主機框架

    主機框架是整個機器的承力機構，剛度的好壞直接影響到整機的工作特性。為確保長時間工作的可靠性，本儀器配置高精度、高剛度的滾珠絲杠。負載施加由伺服電機、減速器等部件組合實現(xiàn)，負荷測量由負荷傳感器實現(xiàn)。

4.2 驅動單元

驅動單元采用日本安川∑-mini系列微型直流伺服電機，，進口品質，具有調速范圍廣，運行平穩(wěn)，響應能力強和定位精度及可靠性等特點。

圖4-1

4.4 全數(shù)字伺服控制器

    高測量分辨率：±18萬碼的高分辨率,可實現(xiàn)高精度測量。

全程不分檔技術: 國內試驗機行業(yè)推出的不分檔技術高分辨率測量系統(tǒng)，推動了試驗機行業(yè)的測量裝置不分擋技術的發(fā)展。

    控制器采樣頻率高達1000Hz。

    傳感器的智能化應用技術：每個傳感器通道可自動識別插入的不同傳感器，并可立即使用，無須在軟件中設置，避免人為誤操作帶來的傳感器損壞，已經標定的傳感器可以接插在其它的EDC220控制器上直接使用，無須重新標定，這個技術在國內試驗機行業(yè)技術。

    高穩(wěn)定可靠的控制器：采用德國的*制造技術的控制盒和四層線路板，所有元器件均采用全自動表貼機貼裝，質量極其可靠。

    EDC數(shù)字控制器驅動橫梁位移速度可以任意設定。可構成應力、應變控制系統(tǒng)。速度控制范圍高達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品牌，此傳感器特點為：

a)精度高，拉壓一致性好；

b)整體密封，性能穩(wěn)定可靠；

c)整體結構緊湊；

d)輸出靈敏度小，剛性好，壽命長。

4.6計算機軟件單元

軟件用途廣泛，功能多，試驗軟件是由強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模塊及數(shù)據(jù)包定制試驗方案。適用于金屬、非金屬、復合材料的拉伸、壓縮、彎曲試驗。可以支持定制GB、DIN、ISO、ASTM、JIS等各國試驗標準，能夠滿足廣泛的新型材料試驗方案定制。試驗曲線如下圖所示。

圖4-6 試驗曲線