专利名称：一种线性加载的划痕仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测设备，具体涉及一种用于检测镀层临界载荷的线性加载的划痕仪。
背景技术：
自动划痕仪是一种检测镀层结合强度的测试设备，它利用具有光滑圆锥顶尖的金刚石划针，在逐渐增加载荷下刻划镀层表面，直至镀层被破坏，并以镀层破坏时所加的载荷 (又称临界载荷)作为镀层和基体结合强度的度量，临界载荷是检测镀层结合力的一个非常重要的指标。为了检测临界载荷，常用两种方法来实现，一种是在划痕的过程中用声发射传感器检测声波的变化(与正常的划痕不同，镀层被划破时会产生一种特殊的声波)来确定临界载荷；另一种是安装一个侧向力传感器，通过检测侧向的摩擦力的变化(镀层被破坏后划针划到基体上，镀层和基体是不同的材料，会有不同的摩擦力)来确定临界载荷。实际应用中有很多不同的基体材料镀上各种镀层后，在划痕经过临界载荷时并没有产生明显的声波变化和明显的侧向摩擦力的变化，因而用上述方法在划痕过程中就不能确定临界载荷。为了得到精确的临界载荷，在划痕过程中让工件相对划针勻速运动，同时划针对工件施以随时间线性变化的载荷，划痕后就可以在显微镜下观测镀层破坏点，依据划痕的起始点到破坏点的长度就可以计算出临界载荷。即便是在前面提到的两种确定临界载荷的方法中，使用一个线性加载的载荷，也给临界载荷的确定带来很大的方便。因此在划痕过程中划针对工件线性加载是确定临界载荷的关键，也是尚待解决的问题。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种线性加载的划痕仪，该划痕仪的划针应能对工件施加随时间线性变化的载荷，而且具有操作方便、结构简单的特点，以达到精确计算临界载荷的目的。本实用新型可以通过以下技术方案来实现—种线性加载的划痕仪，包括机架、安装在机架上的平移台以及安装有划针的线性加载装置；所述机架由水平布置的工作台、竖直定位在工作台上的两根立柱、水平安装在两立柱上的横梁组成；其特征在于所述线性加载装置包括与支柱铰接的压杆、安装在压杆右端的用于对镀层施加载荷的划针机构、安装在压杆左端的可竖直向上勻速推动压杆的驱动机构；所述支柱竖直安装在横梁上，压杆铰接在支柱的上端；所述划针机构的划针位于平移台的正上方。所述驱动机构包括一安装在横梁上的加载电机，加载电机的输出轴竖直朝上布置，并通过联轴器与螺杆连接，该螺杆穿越过横梁，另有一弹簧套装在该螺杆上，弹簧的上端固定在压杆左端，弹簧的下端安装有一滑块，该滑块与所述螺杆配合以对弹簧施加向上的压力。[0009]所述划针机构包括竖直向下布置的连杆、划针安装杆；连杆的上端固定在压杆右端，连杆和划针安装杆之间设有一应力传感器；划针通过划针安装座定位在所述划针安装杆的下端；该划针安装座包括固定在划针安装杆下端的座体、与座体下表面的滑动线轨配合的可前后水平滑移的划针固定块，所述划针安装在该划针固定块的下表面；座体的下部还安装有一触碰式压力传感器，该触碰式压力传感器位于划针固定块的运动轴线的末端， 且其触点朝向划针固定块。所述平移台由平移台电机驱动，该平移台在水平面内前后勻速运动。所述两根立柱分别为调节立柱和限位立柱；调节立柱穿越过横梁且制有外螺纹， 另有一用于向上顶推所述横梁的调节螺母套装横梁下方的调节立柱上以调节横梁高度；限位立柱的外表面光滑，且安装在横梁上的轴套内。所述横梁上设有竖直布置的安装板，该安装板上安装有两个对滑块限位的上限位传感器和下限位传感器。所述联轴器为N型联轴器。本实用新型的工作原理是工件定位在平移台上，由平移台带动其水平向后勻速运动；启动加载电机，滑块会沿螺杆向上运动，通过弹簧对压杆施加顺时针方向的力矩，经过压杆的杠杆作用推动划针向下运动，对工件施加竖直向下的压力；当电机勻速转动时，弹簧勻速变形，划针受力增加， 划痕的深度加弹簧的变形构成电机推动螺杆上的滑块的线性位移，由于弹簧的变形量远远大于划痕的深度，划痕深度可忽略不计，因此划针对工件施加的正向压力应该和弹簧的变形成正比；所以在勻速运动下，当弹簧的变形和产生的力是线性的，这时力和时间的曲线也应该是线性的，通过线性关系，就可以得到精确的临界载荷。本实用新型的有益效果是本实用新型通过电机的勻速转动，使弹簧勻速变形，从而使划针对工件施加随时间线性变化的载荷，依据划痕的起始点到破坏点的长度就可以计算出临界载荷，操作简便，检测结果准确，可大大提高检测效率；而且本实用新型的结构简单，制造容易，成本也较低。

图1是本实用新型的主视结构示意图。图2本实用新型中划针安装座的仰视结构放大示意图。图3是图2中A-A向的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明。如图1所示，本实用新型所述的一种线性加载的划痕仪，包括机架、安装在机架上的平移台4以及安装有划针的线性加载装置；所述机架由水平布置的工作台19、竖直定位在工作台上的两根立柱、水平安装在两立柱上的横梁2组成；所述两根立柱分别为调节立柱15和限位立柱14(均穿越过所述横梁)；为调节横梁的高度，以适应不同的工件要求， 所述调节立柱上制有外螺纹，另有一调节螺母15-1套装横梁下方的调节立柱上，旋动调节螺母时，可向上顶推横梁(反方向旋动调节螺母，横梁由与自身重力作用会向下滑动)，实现横梁的高度调节；限位立柱的作用是防止横梁摆动以保持其稳定性，为了减小横梁高度调节时的摩擦力，该限位立柱的外表面光滑，并且横梁上制有与该限位立柱相匹配的轴套 2-1。上述结构与常规的划痕仪类似。本实用新型的改进部分是所述线性加载装置包括划针机构、驱动机构、与支柱 12铰接的压杆3 (支柱竖直定位在横梁上表面，压杆铰接在支柱顶端以形成杠杆)；所述驱动机构和划针机构分别安装在压杆的左右两端(方向与图1相同)。所述划针机构用于对镀层施加载荷，包括竖直向下布置的连杆16、划针安装杆 17 ；连杆的上端固定在压杆右端，连杆和划针安装杆之间设有一应力传感器6 (外接计算机，可测出应力的大小，常规结构，不做详细描述)；划针18-2通过划针安装座18定位在所述划针安装杆的下端(划针位于平移台的正上方，平移台在水平面内前后勻速运动，划针的运动轴线在竖直平面内上下运动)；如图2、图3所示，该划针安装座包括固定在划针安装杆下端的座体18-1、与座体下表面的滑动线轨18-3配合的可前后水平滑移的划针固定块18-4，所述划针安装在该划针固定块的下表面；座体的下部还安装有一触碰式压力传感器18-5(外接计算机，可测出侧压力的大小，常规结构，不做详细描述)，该触碰式压力传感器位于划针固定块的运动轴线的末端，且其触点朝向所述划针固定块，划针固定块受压力滑动时可触碰该触电，以测出侧向力。所述驱动机构用于竖直向上勻速推动压杆；包括一安装在横梁上的加载电机1， 加载电机的输出轴竖直朝上布置，并通过联轴器9 (N型联轴器)与螺杆8连接，该螺杆穿越过横梁，另有一弹簧13套装在该螺杆上，弹簧的上端固定在压杆左端，弹簧的下端安装有一滑块7，该滑块与所述螺杆配合以对弹簧施加向上的压力(为防止滑块转动，可在其左右两侧分别配置一沿竖直方向布置的导轨，常规结构，为使图面整洁，图中予以省略不画)。当加载电机勻速转动时，滑块会沿螺杆向上勻速运动，压迫弹簧勻速变形，对压杆施加线性变化的压力，该压力通过压杆的杠杆作用最终加载在工件上。所述横梁上设有竖直布置的安装板20，该安装板上安装有两个对滑块限位的上限位传感器10和下限位传感器11以划痕仪过载，常规技术，不做详细介绍。所述平移台、上限位传感器、下限位传感器加载电机、触碰式压力传感器可外购获得。
权利要求1.一种线性加载的划痕仪，包括机架、安装在机架上的平移台以及安装有划针 (18-2)的线性加载装置；所述机架由水平布置的工作台、竖直定位在工作台(19)上的两根立柱、水平安装在两立柱上的横梁( 组成；其特征在于所述线性加载装置包括与支柱 (12)铰接的压杆(3)、安装在压杆右端的用于对镀层施加载荷的划针机构、安装在压杆左端的可竖直向上勻速推动压杆的驱动机构；所述支柱竖直安装在横梁上，压杆铰接在支柱的上端；所述划针机构的划针位于平移台的正上方。
2.根据权利要求1所述的一种线性加载的划痕仪，其特征在于所述驱动机构包括一安装在横梁上的加载电机(1)，加载电机的输出轴竖直朝上布置，并通过联轴器(9)与螺杆 (8)连接，该螺杆穿越过横梁，另有一弹簧(1 套装在该螺杆上，弹簧的上端固定在压杆左端，弹簧的下端安装有一滑块(7)，该滑块与所述螺杆配合以对弹簧施加向上的压力。
3.根据权利要求1或2所述的一种线性加载的划痕仪，其特征在于所述划针机构包括竖直向下布置的连杆(16)、划针安装杆(17)；连杆的上端固定在压杆右端，连杆和划针安装杆之间设有一应力传感器(6)；划针通过划针安装座(18)定位在所述划针安装杆的下端；该划针安装座包括固定在划针安装杆下端的座体(18-1)、与座体下表面的滑动线轨 (18-3)配合的可前后水平滑移的划针固定块(18-4)，所述划针安装在该划针固定块的下表面；座体的下部还安装有一触碰式压力传感器(18-5)，该触碰式压力传感器位于划针固定块的运动轴线的末端，且其触点朝向所述划针固定块。
4.根据权利要求3所述的一种线性加载的划痕仪，其特征在于所述平移台由平移台电机( 驱动，该平移台在水平面内前后勻速运动。
5.根据权利要求4所述的一种线性加载的划痕仪，其特征在于所述两根立柱分别为调节立柱(1 和限位立柱(14)；调节立柱穿越过横梁且制有外螺纹，另有一用于向上顶推所述横梁的调节螺母(15-1)套装横梁下方的调节立柱上以调节横梁高度；限位立柱的外表面光滑，且安装在横梁上的轴套内。
6.根据权利要求5所述的一种线性加载的划痕仪，其特征在于所述横梁上设有竖直布置的安装板(20)，该安装板上安装有两个对滑块限位的上限位传感器(10)和下限位传感器(11)。
7.根据权利要求6所述的一种线性加载的划痕仪，其特征在于所述联轴器为N型联轴器。
专利摘要本实用新型涉及一种用于检测镀层临界载荷的线性加载的划痕仪。所要解决的技术问题是提供的划痕仪的划针应能对工件施加随时间线性变化的载荷，而且具有操作方便、结构简单的特点。技术方案是一种线性加载的划痕仪，包括机架、安装在机架上的平移台以及安装有划针的线性加载装置；所述机架由水平布置的工作台、竖直定位在工作台上的两根立柱、水平安装在两立柱上的横梁组成；其特征在于所述线性加载装置包括与支柱铰接的压杆、安装在压杆右端的用于对镀层施加载荷的划针机构、安装在压杆左端的可竖直向上匀速推动压杆的驱动机构；所述支柱竖直安装在横梁上，压杆铰接在支柱的上端；所述划针机构的划针位于平移台的正上方。
文档编号G01N3/46GK202033260SQ20112003635
公开日2011年11月9日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者周仔麒, 周庆荣, 孙海林, 钱建徐 申请人:浙江汇锦梯尔镀层科技有限公司