一種薄片材熱拉伸裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由試樣拉伸機構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機構(gòu)，試樣拉伸機構(gòu)為帶試樣固定裝置的拉伸軸（1），拉伸軸（1）為旋轉(zhuǎn)軸。該熱拉伸裝置，空間利用率高，可設(shè)計性強；可實現(xiàn)試樣超倍拉伸、有效擴展試樣長度，采用高溫箱加熱，加熱均勻，拉伸時薄片材拉伸狀態(tài)一致；可實現(xiàn)對同一薄片材的非等溫多次熱拉伸。適用于制備熱拉伸薄膜材料，實驗室研究薄片材的熱拉伸行為。
【專利說明】一種薄片材熱拉伸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及材料拉伸技術(shù)，特別涉及片材或薄膜熱拉伸 技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中的超倍拉伸實驗裝置，主要是配備了高溫環(huán)境箱的拉力試驗機。常規(guī) 拉力試驗機實現(xiàn)熱超倍拉伸的基本流程是：在高溫環(huán)境箱中，試樣通過上、下夾具氣動夾 緊，下夾具固定不動，通過上夾具的向上運動實現(xiàn)試樣被拉伸。由于現(xiàn)有技術(shù)中試樣拉伸方 向為直線型運動方式，故其拉伸行程受環(huán)境箱尺寸限制，僅能實現(xiàn)拉伸倍數(shù)在10倍以內(nèi)的 實驗研究，限制了對薄片材超倍拉伸的科學研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種簡便、靈活且有效實現(xiàn)薄片材超倍拉伸的實驗制樣裝 置。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，采用旋轉(zhuǎn)熱拉伸法解決熱拉伸行程受限問題，實現(xiàn) 小空間內(nèi)的超倍拉伸。
[0005] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由拉伸機 構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機 構(gòu)，其特征在于：所述試樣拉伸機構(gòu)為帶試樣固定裝置的拉伸軸1，拉伸軸1為旋轉(zhuǎn)軸，結(jié)構(gòu) 如附圖1、附圖2所示。
[0006] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由拉伸機 構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機 構(gòu)，其特征在于：所述試樣固定機構(gòu)為帶試樣固定裝置的固定軸2,固定軸2為旋轉(zhuǎn)軸，結(jié)構(gòu) 如附圖2所示。
[0007] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由拉伸機 構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機 構(gòu)，其特征在于：拉伸機構(gòu)和固定機構(gòu)之間交錯平行排列η組可移動擴展軸3, η為不大于6 的自然數(shù)，擴展軸3表面粗糙度不大于0.8Mm，擴展軸3與拉伸軸1、固定軸2軸向平行，結(jié) 構(gòu)如附圖2、附圖3所示。
[0008] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由拉伸機 構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機 構(gòu)，其特征在于：所述擴展軸3通過軸承安裝在傳動機構(gòu)9中。
[0009] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由拉伸機 構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機 構(gòu)，其特征在于：所述擴展軸3為自潤滑軸。
[0010] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由拉伸機 構(gòu)、試樣固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機 構(gòu)，其特征在于：所述試樣固定裝置為壓緊固定或纏繞固定中的一種。
[0011] 本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置，空間利用率高，可設(shè)計性強；可實現(xiàn)試樣超倍拉 伸、有效擴展試樣長度，采用高溫箱加熱，加熱均勻，拉伸時薄片材拉伸狀態(tài)一致；可實現(xiàn)對 同一薄片材的非等溫多次熱拉伸。適用于制備熱拉伸薄膜材料，實驗室研究薄片材的熱拉 伸行為。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。
[0013] 圖1本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2本發(fā)明涉及的薄片材熱拉伸裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本發(fā)明涉及的多軸薄片材熱拉伸裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4本發(fā)明涉及的多軸薄片材熱拉伸裝置工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5本發(fā)明涉及的一種試樣固定裝置的軸向剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6圖5所示試樣固定裝置的徑向剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7本發(fā)明涉及的三軸拉伸裝置工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖中：1-拉伸軸，2-固定軸，3-擴展軸，4-高溫箱，5-矩形通孔，6-螺紋孔，7-沉 頭螺釘，8-隔墊，9-傳動機構(gòu)，10-叉形通槽，11-試樣，12-壓縮彈簧。

【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不作為對
【發(fā)明內(nèi)容】
的限制。
[0016] 實施例一 以一種四軸薄膜超倍拉伸裝置為例對本發(fā)明涉及的技術(shù)方案進行詳細說明，結(jié)構(gòu)如附 圖3所示，工作狀態(tài)如附圖4。
[0017] 試樣拉伸系統(tǒng)為四軸拉伸系統(tǒng)，包括試樣拉伸軸1、試樣固定軸2和兩個擴展軸3， 工作長度100mm。
[0018] 高溫箱4內(nèi)部空間為L400XW200XD200mm，具有加熱功能。在平行于高溫箱底壁 面預(yù)置兩組齒輪傳動軌道作為擴展軸3的傳動機構(gòu)9,兩組軌道相距80mm。拉伸軸1和固 定軸2與傳動軌道安裝在同一壁面上。
[0019] 拉伸輥1和固定輥2為Φ40πιπι的不銹鋼輥；在距拉伸軸1和固定軸2自由端20mm 處沿軸向開L40 X W40 X H2mm的矩形通孔5和用于安裝Φ 6mm沉頭螺釘7的徑向螺孔6，沉 頭螺釘7與M5壓縮彈簧12相匹配，矩形通孔5兩端直角倒圓，匹配L25XW0. 5mm隔墊8 - 塊，沉頭螺釘7配合壓縮彈簧12、隔墊8用于壓緊、固定試樣，結(jié)構(gòu)如附圖5、附圖6所示。
[0020] 擴展軸3為Φ40πιπι的不銹鋼軸，工作面表面粗糙度為0. 8Mm，通過帶軸承的支座安 裝在鏈條傳動機構(gòu)9上，擴展軸3可隨試樣自由旋轉(zhuǎn)。
[0021] 拉伸輥1和固定輥2平行安裝在高溫箱4內(nèi)部，軸心間距240mm，兩組軌道居中； 拉伸輥1與2401HS42DX型步進電機連接，固定輥2固定安裝；擴展軸3起始安裝位置分列 于固定軸2和拉伸軸1連線兩側(cè)、在兩軸間均布，四軸軸向平行呈齒形布局，擴展軸3通過 軸承安裝在傳動機構(gòu)9上，得到四軸薄膜拉伸裝置。
[0022] 使用時，將L280XW30XD1. 5mm條狀超高分子量聚乙烯薄片試樣11兩端分別固定 在拉伸軸1和固定軸2的矩形通孔5內(nèi)，調(diào)整高溫箱4溫度至工藝溫度，啟動拉伸軸1驅(qū) 動電機，lrpm條件下拉伸20r (即熱拉伸9倍），啟動傳動機構(gòu)9,使兩個擴展軸3相向移動 30mm，再于120 °G、lrpm條件下拉伸10r (即熱拉伸5倍）（工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)如附圖4所示)，即 可制得熱拉伸倍數(shù)45倍，有效長度為300mm的超高分子量聚乙烯取向薄片。
[0023] 該裝置可以制備有效長度為拉伸輥1和固定輥2軸間距1. 5倍的超倍拉伸試樣， 并且可以實現(xiàn)試樣的無限倍數(shù)拉伸。
[0024] 同樣尺寸的高溫箱4,直線拉伸方式拉伸試樣的最大有效長度為200mm。
[0025] 實施例二 與實施例一相同高溫箱的雙軸熱拉伸裝置。
[0026] 從拉伸軸1、固定軸2自由端起，居中沿軸向延伸的方向上開設(shè)L35XH2mm的叉 形通槽10 (結(jié)構(gòu)如附圖2所示)，其余參數(shù)與實施例一相同，分別由兩個轉(zhuǎn)動方向相反的 2401HS42DX型步進電機驅(qū)動，得到雙軸熱拉伸裝置。
[0027] 使用時，調(diào)整高溫箱4溫度至工藝溫度，將L420XW30XD1. 5mm條狀超高分子量 聚乙烯薄片試樣11分別穿過拉伸軸1和固定軸2的叉形通槽10,轉(zhuǎn)動拉伸軸1和固定軸 2至試樣張緊，進行試樣超倍拉伸，在140 °e、2rpm條件下拉伸151(即熱拉伸7倍），再于 145 °G、2rpm條件下拉伸10r (即熱拉伸5倍），即可制得熱拉伸倍數(shù)約為35倍、有效長度 為200mm的超高分子量聚丙烯薄膜。
[0028] 實施例三 以實施例2為基礎(chǔ)的三軸熱拉伸裝置。
[0029] 拉伸系統(tǒng)在寬度方向靠一側(cè)安裝，距高溫箱壁板20mm，拉伸軸1和固定軸2在拉伸 軸1、固定軸2之間安裝表面光潔的尼龍軸作為擴展軸3,三軸共線；其余參數(shù)同實施例二。
[0030] 以W30XD 0.5mm超高分子量聚丙烯薄超配拉伸為例說明該裝置的使用方法。調(diào) 整高溫箱4溫度至工藝溫度，將L420 X W30 X DO. 5mm超高分子量聚丙烯薄片試樣11兩端分 別固定在拉伸軸1和固定軸2的叉形通槽10內(nèi)，轉(zhuǎn)動拉伸軸1和固定軸2至試樣張緊；啟 動拉伸軸1、固定軸2驅(qū)動電機，lrpm條件下拉伸7r (即熱拉伸7倍），啟動傳動機構(gòu)9,使 擴展軸3移動100mm，再于140 ' lrpm條件下拉伸5r (即熱拉伸5倍）（工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)如附 圖7所示)，得到熱拉伸倍數(shù)35倍，有效長度為380mm的超高分子量聚丙烯取向薄片。
[0031] 該裝置特別適用于薄膜試樣超倍拉伸。該裝置可以制備有效長度為拉伸輥1和固 定輥2軸間距1. 4倍的超倍拉伸試樣，與實施例1的單軸旋轉(zhuǎn)拉伸裝置相比，在拉伸過程中 有效長度范圍內(nèi)試樣受力更均勻，拉伸效果更好，得到的拉伸試樣均勻性更好。
【權(quán)利要求】
1. 一種薄片材熱拉伸裝置，為安裝在高溫箱中的試樣拉伸系統(tǒng)，由試樣拉伸機構(gòu)、試樣 固定機構(gòu)、高溫箱和控制系統(tǒng)組成，高溫箱中平行設(shè)置試樣拉伸機構(gòu)和試樣固定機構(gòu)，其特 征在于：所述試樣拉伸機構(gòu)為帶試樣固定裝置的拉伸軸（1)，拉伸軸（1)為旋轉(zhuǎn)軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄片材熱拉伸裝置，其特征在于：所述試樣固定機構(gòu)為帶試 樣固定裝置的固定軸（2)，固定軸為旋轉(zhuǎn)軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄片材熱拉伸裝置，其特征在于：試樣拉伸機構(gòu)和試樣 固定機構(gòu)之間交錯平行排列η組可移動擴展軸（3)，η為不大于6的自然數(shù)，擴展軸（3)表 面粗糙度不大于〇. SMffl，擴展軸（3)與拉伸軸（1 )、固定軸（2)軸向平行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄片材熱拉伸裝置，其特征在于：所述擴展軸（3)通過軸承安 裝在傳動機構(gòu)（9)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄片材熱拉伸裝置，其特征在于：所述擴展軸（3)為自潤滑 軸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄片材熱拉伸裝置，其特征在于：所述試樣固定裝置為 壓緊固定或纏繞固定中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄片材熱拉伸裝置，其特征在于：所述試樣固定裝置為壓緊 固定或纏繞固定中的一種。
【文檔編號】G01N3/28GK104111200SQ201410335935
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】王吉輝, 鄭威, 汪得功, 王玲, 徐洪波, 李寧, 辛培訓, 黃玉松, 郭雁 申請人:中國兵器工業(yè)集團第五三研究所