一種釬焊接頭力學性能實驗裝置及方法
【專利摘要】一種釬焊接頭力學性能實驗裝置及方法，涉及材料力學性能實驗領域。其特征在于：包括力產生采集轉換裝置、微觀圖像放大采集傳輸裝置和數(shù)據顯示及處理裝置，力產生采集轉換裝置包括可夾緊并拉伸釬焊接頭的加載裝置，加載裝置一端通過步進電機（5）和控制器與數(shù)據顯示及處理裝置相連，另一端通過力采集轉換裝置與數(shù)據顯示及處理裝置相連；微觀圖像放大采集傳輸裝置包括正對釬焊接頭的微觀圖像放大裝置和置于微觀圖像放大裝置后方并與其相連的圖像采集傳輸裝置，圖像采集傳輸裝置一端與電源（11）相連，另一端與數(shù)據顯示及處理裝置相連。該釬焊接頭力學性能實驗裝置及方法可以測試釬焊接頭力學性能，數(shù)據準確、降低實驗成本。
【專利說明】一種釬焊接頭力學性能實驗裝置及方法【技術領域】
[0001]一種釬焊接頭力學性能實驗裝置及方法，涉及材料力學性能實驗領域，具體涉及一種測試釬焊接頭力學性能的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]拉伸實驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的實驗方法。利用拉伸實驗得到的數(shù)據可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標，普通拉伸實驗只能對試樣的宏觀力學行為進行研究，但是要研究微小尺度材料的力學性能，例如釬焊接頭，普通拉伸實驗遠遠不能達到實驗要求，在研究釬焊接頭等材料機械性能時，我們需要對材料拉伸整個過程的微觀行為實時觀測，這就需要借助原位拉伸實驗獲得材料微觀形貌變化來研究材料的力學行為。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可以測試釬焊接頭力學性能，數(shù)據準確的、降低實驗成本的釬焊接頭力學性能實驗裝置及方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:該釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:包括力產生采集轉換裝置、微觀圖像放大采集傳輸裝置和數(shù)據顯示及處理裝置，力產生采集轉換裝置包括可夾緊并拉伸釬焊接頭的加載裝置，加載裝置一端通過步進電機和控制器與數(shù)據顯示及處理裝置相連，另一端通過力采集轉換裝置與數(shù)據顯示及處理裝置相連；微觀圖像放大采集傳輸裝置包括正對釬焊接頭的微觀圖像放大裝置和置于微觀圖像放大裝置后方并與其相連的圖像采集傳輸裝置，圖像采集傳輸裝置一端與電源相連，另一端與數(shù)據顯示及處理裝置相連。力采集轉換裝置將加載過程中載荷大小傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置，微觀圖像放大裝置可以放大并掃描釬焊接頭的微觀變形，圖像采集傳輸裝置可將釬焊接頭拉伸過程中的微觀變形特性以圖像形式傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置。
[0005]所述的加載裝置包括絲杠、拉伸臺和支撐臺，拉伸臺安裝在支撐臺上部并可夾緊釬焊接頭兩端，絲杠安裝在拉伸臺一側并由步進電機驅動進行傳動，傳動的絲杠可帶動拉伸臺拉伸釬焊接頭。步進電機和絲杠可以精確拉伸釬焊接頭，使其產生微小變形。
[0006]所述的力采集轉換裝置包括力傳感器和采集轉換模塊，加載裝置連接力傳感器，力傳感器連接采集轉換模塊，采集轉換模塊連接數(shù)據顯示及處理裝置。力傳感器可以測量加載過程中載荷大小，采集轉換模塊將載荷大小的電信號轉化為換成數(shù)字信號并傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置。
[0007]所述的CXD高清攝像機周圍設有照明光源，CXD高清攝像機鏡頭正對釬焊接頭。
[0008]所述的圖像采集傳輸裝置包括CCD高清攝像機和模數(shù)轉換器，CCD高清攝像機安裝在微觀圖像放大裝置后部并同時連接模數(shù)轉換器，模數(shù)轉換器連接數(shù)據顯示及處理裝置。CCD高清攝像機進行圖像采集，模數(shù)轉 換器將圖像進行模擬轉換，并傳輸給數(shù)據顯示及
處理裝置。[0009]所述的數(shù)據顯示及處理裝置為計算機，計算機內安裝數(shù)字圖像相關處理程序，數(shù)字圖像相關處理程序基于VC編程，使用數(shù)字相關方法對采集到的數(shù)字圖像進行處理。
[0010]所述的微觀圖像放大裝置采用掃描電子顯微鏡。
[0011]所述的控制器采用PLC控制器。
[0012]利用一種釬焊接頭力學性能實驗裝置進行的實驗方法，其特征在于:包括以下步驟:
1.利用加載裝置將釬焊接頭試樣夾緊，啟動步進電機，使加載裝置對釬焊接頭試樣施加載荷，并確保施加的載荷垂直于釬焊面，施加載荷大小應均勻增加；
使用微觀圖像放大裝置對釬焊區(qū)域進行攝像并放大到50 μ m級別，并通過圖像采集傳輸裝置將圖像傳輸至數(shù)據顯示及處理裝置內，利用數(shù)字圖像相關處理程序在釬焊接頭試樣的釬焊區(qū)域和母材交界面上標記兩排平行的柵格組，每排柵格組中包括多個并排在一起的柵格，并在其中的每個柵格標記參考點和載荷施加方向，利用力采集轉換裝置測量加載過程中載荷大小，并通過轉換信號將載荷大小傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置；按上述方法在不同載荷情況下采集數(shù)字圖像并傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置，利用數(shù)字圖像相關處理程序得到各個參考點的相對位移，用載荷方向后的參考點的位移減去載荷方向前的參考點的位移就得到了釬焊接頭試樣的位移，即:
【權利要求】
1.一種釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:包括力產生采集轉換裝置、微觀圖像放大采集傳輸裝置和數(shù)據顯示及處理裝置，力產生采集轉換裝置包括可夾緊并拉伸釬焊接頭的加載裝置，加載裝置一端通過步進電機(5 )和控制器與數(shù)據顯示及處理裝置相連，另一端通過力采集轉換裝置與數(shù)據顯示及處理裝置相連；微觀圖像放大采集傳輸裝置包括正對釬焊接頭的微觀圖像放大裝置和置于微觀圖像放大裝置后方并與其相連的圖像采集傳輸裝置，圖像采集傳輸裝置一端與電源(11)相連，另一端與數(shù)據顯示及處理裝置相連。
2.根據權利要求1所述的一種釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:所述的加載裝置包括絲杠(6)、拉伸臺(7)和支撐臺(8)，拉伸臺(7)安裝在支撐臺(8)上部并可夾緊釬焊接頭兩端，絲杠(6)安裝在拉伸臺(7) —側并由步進電機(5)驅動進行傳動，傳動的絲杠(6)可帶動拉伸臺(7)拉伸釬焊接頭。
3.根據權利要求1所述的一種釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:所述的力采集轉換裝置包括力傳感器(2)和采集轉換模塊(3)，加載裝置連接力傳感器(2)，力傳感器(2)連接采集轉換模塊(3)，采集轉換模塊(3)連接數(shù)據顯示及處理裝置。
4.根據權利要求1所述的一種釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:所述的圖像采集傳輸裝置包括CXD高清攝像機(9)和模數(shù)轉換器(10)，CXD高清攝像機(9)安裝在微觀圖像放大裝置后部并同時連接模數(shù)轉換器(10)，模數(shù)轉換器(10)連接數(shù)據顯示及處理裝置。
5.根據權利要求1、3或4所述的一種釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:所述的數(shù)據顯示及處理裝 置為計算機(I )，計算機(I)內安裝數(shù)字圖像相關處理程序，數(shù)字圖像相關處理程序基于VC編程，使用數(shù)字相關方法對采集到的數(shù)字圖像進行處理。
6.根據權利要求1或4所述的一種釬焊接頭力學性能實驗裝置，其特征在于:所述的微觀圖像放大裝置采用掃描電子顯微鏡(4)。
7.利用權利要求1-6任一項所述的一種釬焊接頭力學性能實驗裝置進行的實驗方法，其特征在于:包括以下步驟: .7.1利用加載裝置將釬焊接頭試樣夾緊，啟動步進電機(5)，使加載裝置對釬焊接頭試樣施加載荷，并確保施加的載荷垂直于釬焊面； .7.2使用微觀圖像放大裝置對釬焊區(qū)域進行攝像并放大到50 μ m級別，并通過圖像采集傳輸裝置將圖像傳輸至數(shù)據顯示及處理裝置內，利用數(shù)字圖像相關處理程序在釬焊接頭試樣的釬焊區(qū)域和母材交界面上標記兩排平行的柵格組，每排柵格組中包括多個并排在一起的柵格(15)，并在其中的每個柵格(15)標記參考點和載荷施加方向，利用力采集轉換裝置測量加載過程中載荷大小，并通過轉換信號將載荷大小傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置；按上述方法在不同載荷情況下采集數(shù)字圖像并傳輸給數(shù)據顯示及處理裝置，利用數(shù)字圖像相關處理程序得到各個參考點的相對位移，用載荷方向后的參考點的位移減去載荷方向前的參考點的位移就得到了釬焊接頭試樣的位移，即:
8.根據權利要求7所述的一種釬焊接頭力學性能實驗方法，其特征在于:所述的釬焊接頭試樣采用釬焊層(13)作為填充金屬與長方體不銹鋼板(14)進行釬焊制得而成，釬焊層(13)采用BNi2薄片，不銹鋼板(14)采用316L不銹鋼。
9.根據權利要求7所述的一種釬焊接頭力學性能實驗方法，其特征在于:所述的柵格組中包括10個并排在一起的柵格(15)，每個柵格(15)的像素大小為99pixel X 99pixel。
【文檔編號】G01N3/08GK103808567SQ201410071437
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】蔣文春, 王懷, 羅云, 涂善東 申請人:中國石油大學(華東)