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原文传递一种涂层结合力双杠杆测量装置及其测量方法

专利名称：	一种涂层结合力双杠杆测量装置及其测量方法
摘要：	本发明公开了一种涂层结合力双杠杆测量装置及其测量方法，包括托架、第一杠杆机构和第二杠杆机构；第一杠杆机构包括第一丝杆和横梁，横梁上连接有第一支座，第一丝杆的一侧设有起点标记和游码，第一丝杆另一侧设有第一拉杆；第二杠杆机构包括第二杠杆和第二拉杆，第二杠杆上竖向设有固定座，固定座的下端安装有探针，探针的下方设有水平移动机构。本发明通过双杠杆系统给探针提供线性增加的载荷，并通过探针划动直至涂层出现裂痕并露出基体，再观察涂层裂痕出现的位置，确定其对应的荷载即可测定界面结合力；同时结构简单，成本更低；测量时操作过程简单，利于一般人员的操作，并且展示效果明显。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆理工大学
发明人：	王振林
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910329128.5
公开号：	CN109991164A
代理机构：	重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人：	黄河
分类号：	G01N19/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N19
申请人地址：	400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号
主权项：	1.一种涂层结合力双杠杆测量装置，其特征在于，包括托架、第一杠杆机构和第二杠杆机构；所述第一杠杆机构包括第一丝杆和位于所述第一丝杆上方并与第一丝杆平行的横梁，所述横梁的两端通过固定板与所述第一丝杆相连接，所述横梁的外沿刀刃处连接有第一支座，所述第一支座下端固定在所述托架上，所述第一丝杆穿过所述第一支座，所述第一支座一侧的第一丝杆上设有起点标记和与第一丝杆啮合形成丝杆副的游码，第一支座另一侧的第一丝杆上设有第一拉杆，所述游码和所述第一拉杆的上端均悬挂在横梁上，所述第一丝杆上还连接有能够带动所述第一丝杆旋转的第一旋转机构；所述第二杠杆机构包括第二杠杆和固定在所述托架下端的第二拉杆，所述第一杠杆机构通过第一拉杆与所述第二杠杆相连，所述第一拉杆两端分别设有第一刀刃支座和第二刀刃支座，所述第一刀刃支座与所述横梁的刀刃相连接，所述第二刀刃支座与所述第二杠杆的刀刃相连接；所述第二杠杆与第二拉杆铰接并可绕铰接点自由旋转，所述第二杠杆与所述第一拉杆连接的另一侧竖向设有固定座，所述固定座的下端安装有探针，所述探针的下方还设有用于放置待测试样的水平移动机构。 2.如权利要求1所述的涂层结合力双杠杆测量装置，其特征在于，所述横梁上连接所述第一拉杆的一侧还设有平衡码，所述第一拉杆到所述第一支座的距离小于所述平衡码到所述第一支座的距离。 3.如权利要求1所述的涂层结合力双杠杆测量装置，其特征在于，所述水平移动机构包括第二丝杆、与第二丝杆连接的第二旋转机构和与所述第二丝杆形成丝杆副的平移台，所述平移台的上端安装有固定待测试样的夹具。 4.如权利要求3所述的涂层结合力双杠杆测量装置，其特征在于，所述第一旋转机构为伺服电机，所述第二旋转机构为步进电机。 5.如权利要求1所述的涂层结合力双杠杆测量装置，其特征在于，所述第一丝杆的长度大于所述第二杠杆的长度。 6.一种涂层结合力双杠杆测量方法，其特征在于，采用如权利要求1所述装置，具体包括以下步骤：步骤1)将待测试样固定在水平移动机构的平移台上；步骤2)调节水平移动机构的位置，使得待测试样位于探针的正下方，将游码移至第一丝杆上设置起点标记的位置，调节平衡码使得第一杠杆机构和第二杠杆机构均处于平衡状态；步骤3)同时启动第一旋转机构和水平移动机构，使得游码在第一丝杆上以速度V1向远离第一支座的方向移动的同时，水平移动机构带着待测试样以速度V2移动，游码在第一丝杆上移动的同时，游码到第一支座的水平距离B随时间线性变大，即游码的重力Q在第一杠杆机构上产生的力矩M线性变大，力矩M经第一杠杆机构和第二杠杆机构传递后，探针在待测试样表面施加的垂直向下的作用力P线性变大；步骤4)当水平移动机构带动待测试样移动一定距离时，关闭第一旋转机构和水平移动机构，从水平移动机构上取下待测试样，观察待测试样上的划痕，测量待测试样上的涂层被划破时的划痕长度S；步骤5)根据杠杆原理，游码在第一杠杆机构上施加的重力Q与探针对待测样品表面施加的垂直向下的作用力P之间存在式(1)的关系： P·L1＝F·L2；F·A＝Q·B (1) 则如果待测试样上的涂层被划破时的划痕长度为S，此时游码在第一丝杆上行走的距离B为：将式(3)带入式(2)可计算得到待测试样的涂层被划破时探针在试样表面施加的垂直向下的作用力P，将第一杠杆机构的各力臂长、第二杠杆机构的各力臂长、游码的重力、游码及水平移动机构的移动速率这些已知参数的计算结果预先标定为比例系数K，这样探针在待测试样表面施加的垂直向下的作用力P仅与涂层被划破时的划痕长度S成正比：式中：L1为第二杠杆机构中的探针竖向轴线到第二杠杆与第二拉杆铰接点中心之间的水平距离；L2为第二杠杆机构与第一拉杆的连接点到第二杠杆与第二拉杆铰接点中心之间的水平距离，A为第一丝杆与第一拉杆的连接点到第一支座中心之间的水平距离，F为第一拉杆上的作用力，Q为游码的重力。 7.如权利要求6所述的涂层结合力双杠杆测量方法，其特征在于，第二杠杆机构中的探针竖向轴线到第二杠杆与第二拉杆铰接点中心之间的水平距离L1小于第二杠杆与第一拉杆的连接点到第二杠杆与第二拉杆铰接点中心之间的水平距离L2，游码到第一支座中心的水平距离大于第一丝杆与第一拉杆的连接点到第一支座中心之间的水平距离A。 8.如权利要求6所述的涂层结合力双杠杆测量方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用显微镜观察待测试样上的划痕，并测量待测试样上的涂层被划破时的划痕长度S。
所属类别：	发明专利