一種微米級單絲纖維的力學性能測試裝置的制作方法

本發明屬于纖維力學性能測試設備技術領域，具體涉及一種微米級單絲纖維的力學性能測試裝置。

背景技術：

現有的單絲纖維拉伸力學性能測試裝置主要包括：第一類裝置采用紙片法制樣，非自動機械夾持。紙片法制樣周期長、制樣過程中纖維需手工定位，易損傷；夾持時需手工裝夾，效率低；第二類裝置采用紙片法制樣，氣動夾頭夾持。氣動夾頭具有夾持力可控，纖維不易受損的優點，但氣動夾持裝置需要氣源，整體結構復雜。第三類裝置采用膠滴法制樣，非自動機械夾持。手工制樣具有膠滴周期長，膠滴大小不易控制，拉伸過程中纖維易從膠滴中拉出的缺點。

綜上所述，如何解決在單絲纖維拉伸力學性能測試過程中存在的制樣周期長、纖維易損傷、測試效率低，結構復雜的問題，成為了本領域亟待解決的問題。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種微米級單絲纖維的力學性能測試裝置，本發明裝置無需制樣，大大降低了手工制樣對纖維的損傷，提高了測試的準確率，具有實用性強，操作方便的優點。

為達到上述目的，本發明所述一種微米級單絲纖維的力學性能測試裝置包括底板，所述底板上并列設置有若干凹槽，底板上自前向后依次設置有與凹槽相適配滑塊和夾頭，若干滑塊插接在凹槽中排成一行，滑塊能夠在凹槽中滑動，夾頭包括并排設置的第一夾頭和第二夾頭，第一夾頭和第二夾頭均插接在凹槽中，第一夾頭能夠水平移動，第二夾頭表面設置有應變傳感器，應變感應器與力學記錄儀連接。

所述第一夾頭的尾部與固定支架連接，固定支架與直線電機的可動端連接，第二夾頭的另一端與直線電機的固定端連接，固定支架上設置有導軌，第一夾頭能夠沿著導軌移動，移動軌跡與第一夾頭的延伸方向垂直。

所述滑塊、第一夾頭的頭部和第二夾頭的頭部為t形。

所述凹槽底部固定設置有擋塊，擋塊位于夾頭和滑塊之間，擋塊的高度與第一夾頭或第二夾頭的插入凹槽的部分的高度之和等于凹槽的深度。

所述第一夾頭和第二夾頭的頭部固定設置有與其前端形狀和大小匹配的強力磁性磁鐵，滑塊的材料具有磁性。

所述第一夾頭和第二夾頭為電磁鐵，滑塊的材料具有磁性。

還包括齒條狀的推子，推子用于將所有的滑塊同時推向夾頭方向，推子的齒插在凹槽中，推子的下端設置有凸出部。

所述底板設置在導軌上，導軌連接有電機，導軌能夠在電機的驅動下帶動底板水平或垂直運動。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益的技術效果，本發明利用底板上的凹槽，使夾頭和滑塊相接，且第一夾頭能夠移動，測試時，使第一夾頭帶動單絲纖維拉伸，進而完成力學性能測試，本裝置能夠測量不同長度的單絲纖維，無需提前制樣，結構簡單的優點，提高了單絲纖維測試的準確率和效率。

進一步的，第一夾頭的尾部與固定支架連接，固定支架與直線電機的可動端連接，第二夾頭的另一端與直線電機的固定端連接，固定支架上設置有導軌，第一夾頭能夠沿著導軌移動，移動軌跡與第一夾頭的延伸方向垂直，滿足不同纖維的性能測試，操作方便。

進一步的，滑塊、第一夾頭的頭部和第二夾頭的頭部為t形，增加接觸面積，使第一夾頭的移動更為平順，提高拉伸單絲纖維的穩定性。

進一步的，凹槽底部固定設置有擋塊，擋塊位于夾頭和滑塊之間，擋塊的高度與第一夾頭或第二夾頭的插入凹槽的部分的高度之和等于凹槽的深度，這樣擋塊能夠將t型滑塊擋在合適的區域，防止t型滑塊在不合適的時機與第一夾頭的頭部或第二夾頭的頭部相吸，影響試驗的正常進行。

進一步的，第一夾頭和第二夾頭的頭部固定設置有與其前端形狀和大小匹配的強力磁性磁鐵，或者第一夾頭和第二夾頭為電磁鐵，滑塊的材料具有磁性，利用磁力方便的將滑塊和夾頭吸在一起，不需要其他輔助的施力設備，結構簡單。

進一步的，還包括推子，推子用于將所有的滑塊同時推向夾頭方向，推子為齒條狀，推子的齒插在凹槽中，推子的縱截面為t形，且下端設置有凸出部，推子用于推動所有t型滑塊在底板上同時運動，凸出部用于增加推子和底板的接觸面積，接觸面積增大后，推子的推動過程更平穩。

進一步的，底板設置在導軌上，導軌連接有電機，導軌能夠在電機的驅動下帶動底板水平或垂直運動，以調節底板的位置或者在需要抽離底板的時候使將底板沿導軌滑出，保證單絲纖維在拉伸過程中與底板不發生干涉。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖；

圖2為圖1的a-a向剖示圖

圖3為推子的b-b向剖示圖；

圖4為第二夾頭的c-c向剖示圖；

附圖中：1、推子，2、滑塊，3、底板，4、擋塊，5、第一夾頭，6、固定支架，7、直線電機，8、應變傳感器，9、力學記錄儀，10、第二夾頭，11、凹槽。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的結構和工作原理，下面結合附圖對本發明進一步的說明。

術語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制，一下敘述中以推子所在方向為前，以直線電機所在方向為后。

參照圖1和圖2，一種微米級單絲纖維的力學性能測試裝置包括底板3，底板3上并列設置有若干凹槽11，底板3上自前向后依次設置有與凹槽11相適配的推子1、滑塊2、擋塊4和夾頭，滑塊2為t型滑塊，若干滑塊2插接在凹槽11中排成一行能夠沿著凹槽11滑動，滑塊2為磁性材料，若干擋塊4排成一行固定設置在凹槽11中，夾頭包括第一夾頭5和第二夾頭10，第一夾頭5和第二夾頭10的頭部為t形且插接在凹槽11中，第一夾頭5和第二夾頭10的頭部處于底板3的同一水平軸線上，第一夾頭5和第二夾頭10的頭部具有磁性，磁力大小滿足單絲纖維在拉伸過程中既不從夾頭處斷裂也不從夾頭處拉出。第一夾頭5的尾部與固定支架6連接，固定支架6與直線電機7的可動端連接，第二夾頭10的另一端與直線電機7的固定端連接，第一夾頭5和第二夾頭10的頭部與直線電機7的距離相等，直線電機7和擋塊4分別位于夾頭的兩側，直線電機7運動速度調節范圍為1um/min-10um/min，精度為1um，固定支架6上設置有直線形的導軌，第一夾頭5能夠沿著導軌在固定支架上6上移動，移動軌跡與第一夾頭5的延伸方向垂直，第一夾頭5和第二夾頭10之間的距離范圍為1mm-29mm，滿足不同纖維的性能測試。第二夾頭10表面貼有應變傳感器8，應變感應器與力學記錄儀9連接，應變傳感器8用于將第二夾頭的位移及形狀變化傳送給力學記錄儀9，實現了單絲纖維拉伸過程中力和位移的測試與記錄。

參照圖3，推子1為齒條狀，推子1的齒插在凹槽11中，推子1與凹槽11相互配合,推子1能夠在底板3上沿著凹槽11延伸方向來回運動,并推動所有t型滑塊在底板3上同時運動，推子1的縱截面為t形，且下端設置有沿著凹槽11延伸方向凸出的凸出部，凸出部用于增加推子1和底板3的接觸面積，接觸面積增大后，推子1的推動過程更平穩。

參照圖4，凹槽11的寬度均為2mm，相鄰兩凹槽11之間的寬度均為1mm，擋塊4設置在凹槽11底部，其高度為凹槽11深度的1/3，第一夾頭5和第二夾頭10頭部插入凹槽11的部分為凹槽11深度的2/3，這樣擋塊4能夠將t型滑塊擋在合適的區域，防止t型滑塊在不合適的時機與第一夾頭5的頭部或第二夾頭10的頭部相吸，影響試驗的正常進行，擋塊4與第一夾頭5、第二夾頭10以及t型滑塊相配合夾持單絲纖維，本裝置實現了單絲纖維力學性能高效、準確的測試。

優選的，底板3設置在導軌上，導軌的移動由電機驅動，導軌能夠在電機的驅動下帶動底板3水平或垂直運動，以調節底板3的位置或者在需要抽離底板3的時候使將底板3沿導軌滑出，保證單絲纖維在拉伸過程中與底板3不發生干涉。

優選的，第一夾頭5和第二夾頭10的頭部固定設置有與其前端形狀和大小匹配的強力磁性磁鐵，或者第一夾頭5和第二夾頭10為電磁鐵，能夠調節第一夾頭5和第二夾頭10的磁力大小，使之滿足試驗要求。

優選的，t型滑塊尺寸相同，且相鄰的t型滑塊上部無縫相接。

本發明的使用過程如下：

進行單絲纖維的力學性能測試時，將單絲纖維放置在底板3上，單絲纖維放置于滑塊2與擋塊4之間且垂直于凹槽11延伸方向；然后推動推子1使t型滑塊滑至擋塊4處停止運動，此時單絲纖維緊貼于t型滑塊外側，呈一條直線，然后沿導軌推動底板3，使第一夾頭5、第二夾頭10在磁力的作用下與t型滑塊緊密吸住，將單絲纖維精確夾持在t型滑塊與第一夾頭5和第二夾頭10之間，第一夾頭5與第二夾頭10的距離能夠通過固定支架調節；然后將底板3沿導軌滑出，保證單絲纖維在拉伸過程中與底板3不發生干涉，啟動直線電機7，控制單絲纖維的拉伸速度為1um/min至10um/min；電機通過控制第一夾頭5的運動控制單絲纖維拉伸,通過應變傳感器8與力學記錄儀9協同工作，實現力和位移的測試與記錄，獲得數據；測試完畢后將設備恢復初始狀態，進行下一輪測試。