管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试验装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010573637.5 (22)申请日 2020.06.22 (71)申请人 北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路30号 (72)发明人 韩昆李振华封帆陈涛刘攀 刘廷光陆永浩 (74)专利代理机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 11401 代理人 皋吉甫 (51)Int.Cl. G01N 3/42(2006.01) (54)发明名称 管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试 验装置及方法 (57)摘要 本发明涉及划伤技术领域， 具体涉及一种适 用于不同长度。

2、和直径的管状和棒状试样外壁上 预制圆弧形划痕的试验装置和方法， 装置包括： 显微硬度仪， 用于确定划痕深度和宽度以及用其 压头预制划痕； 试样固定夹具， 用于固定和带动 试样沿其轴线原位转动， 进行划伤实验； 动力部 分， 用于保证试样在预制划痕时沿其轴线原位匀 速转动以确保划痕均匀； 主支撑体结构， 固接在 所述显微硬度仪上， 其用于安装所述试样固定夹 具和动力部分； 所述试样固定夹具与所述动力部 分传动连接。 本发明的有益效果是： 本发明的试 验装置具有结构简单实用、 精度高、 成本低、 操作 方便， 用于各种金属或合金管状和棒状试样表面 圆弧形划伤的制备， 所制划伤精准程度高。 权利要求。

3、书2页 说明书7页 附图2页 CN 111879640 A 2020.11.03 CN 111879640 A 1.一种管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试验装置， 该试验装置包括： 显微硬度 仪和实验结构部分， 其特征在于， 所述实验结构部分包括： 动力部分、 试样固定夹具和主支 撑体结构， 所述显微硬度仪， 用于确定划痕的深度和宽度以及用其压头预制划痕； 所述试样固定夹具， 用于固定和带动管状或棒状试样沿其轴线原位转动； 所述动力部分， 用于保证管状或棒状试样在预制划痕时能够沿其轴线原位保持匀速转 动以确保划痕均匀； 所述主支撑体结构， 用于安装所述试样固定夹具和动力部分； 其中， 所述主。

4、支撑体结构固接在所述显微硬度仪上， 所述试样固定夹具和所述动力部 分安装所述主支撑体上， 所述试样固定夹具与所述动力部分传动连接， 所述控制部分与动 力部分控制连接。 2.根据权利要求1所述的试验装置， 其特征在于， 所述主支撑体结构包括主支撑体、 大 支撑架和小支撑架； 其中， 所述主支撑体为板状， 板状所述主支撑体通过紧固螺栓安装在所述显微硬度仪 下方的十字工作台上， 所述大支撑架和小支撑架设置在所述主支撑体上。 3.根据权利要求2所述的试验装置， 其特征在于， 所述试样固定夹具包括长螺母、 紧固 螺母、 固定螺杆、 可动螺杆和固定试样旋转齿轮； 其中， 2个所述固定试样旋转齿轮对称设置，。

5、 2个可动螺杆的一端通过嵌入齿轮轴承与2 个对称设置的所述固定试样旋转齿轮的一端连接， 2个所述长螺母的一端分别与2个所述可 动螺杆另一端连接， 2个所述长螺母的一端分别通过所述紧固螺母与所述大支撑架固接； 所述2个固定螺杆和2个可动螺杆与长螺母之间为螺纹连接， 且2个固定螺杆和2个可动 螺杆旋入长螺母3的长度相等； 所述固定试样旋转齿轮的另一端的端面上设有用于固定试样的试样固定凸起。 4.根据权利要求3所述的试验装置， 其特征在于， 所述动力部分包括长轴齿轮、 加固轴 承、 小支撑架、 步进电机和控制器； 其中， 所述长轴齿轮安装在所述加固轴承上， 所述加固轴承通过小支撑架设置在所述 主支撑。

6、体上， 所述步进电机的输出端与所述长轴齿轮驱动连接， 所述控制器与所述步进电 机控制连接； 2个所述固定试样旋转齿轮位于所述长轴齿轮上方， 并与所述长轴齿轮啮合。 5.根据权利要求3所述的试验装置， 其特征在于， 所述试样固定凸起的形状为十字形、 米字形或人字形。 6.根据权利要求1所述的试验装置， 其特征在于， 所述显微硬度仪为全自动电子控制的 传感器加载显微硬度仪。 7.一种利用权利要求1-6任一所述的试验装置在管状和棒状试样表面预制圆弧形划痕 的方法， 其特征在于： 该方法包括如下步骤： S1)调试显微硬度仪， 安装试样； S2)启动试验装置， 在试样表面进行划痕， S3)实验完成， 显。

7、微硬度仪记录实验数据， 取下试样。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述S1的具体步骤为： 权利要求书 1/2 页 2 CN 111879640 A 2 S1.1)根据实际所需要的划痕形貌选择合适尖端形状的压头； S1.2)接上电源， 在控制器上设定试样制作划痕时的旋转速度和旋转时间； S1.3)安装试样， 转动转盘使物镜置于试样正上方， 摇动升降手轮使试样缓缓上升， 直 至屏幕上出现清晰的试样显微图像停止上升， 转动转盘使压头置于试样正上方,设定压头 压入试样的深度和保载时间。 9.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述S2的具体步骤为： S2.1)开启压头加载按钮， 。

8、稍后， 加载完成， 此时压头尖端压入试样的深度达到设定深 度； S2.2)当操作面板上显示保载时， 通过控制器启动步进电机， 此时试样在压头下匀速旋 转； S2.3)试样旋转到设定旋转时间后自动停止旋转， 等待保载时间结束卸载完成， 此时划 痕已经制作完毕。 10.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述压头的尖端头的形状为圆锥形和四 棱锥形， 锥形的角度为 ， 的取值为： 45 、 60 、 90 和120 。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111879640 A 3 管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试验装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及划伤技术领域， 具体涉及一种适用于。

9、不同长度和直径的管状和棒状试 样外壁上预制圆弧形划痕的试验装置和方法。 背景技术 0002 核工业、 建筑、 机械等众多领域都会涉及到划伤对合金材料或结构件性能的影响， 结构材料服役性能的好坏是设备能否安全运行的关键方面。 划伤可以造成材料内表面或外 表面缺陷， 而缺陷的出现严重改变了整个结构件的力学性质和服役寿命。 0003 为了测试材料在出现表面划伤后的性能， 能够有效模拟划伤的实验装置成为迫切 的需要。 在现有技术中， 制造划伤或测试单层或多层膜的力学特性的设备常为微米划痕仪 或纳米划痕仪。 这些设备的出现的确为测试局部或更微观位置的材料性能提供了很大的帮 助。 但是， 纳米或微米划痕仪。

10、操作复杂且价格昂贵， 后期的维护费用很高， 同时这些设备主 要用于在高平行度的块状试样表面制作较为微观的划痕， 对于管状和棒状金属或合金试 样， 因弧度的存在不宜对中， 很难成功制备宏观尺度的划痕， 满足模拟工程管道表面划伤的 需求。 专利CN104344979A提出的一种在管状合金表面制作划痕的装置和方法， 此装置和方 法能很好地对管状试样进行沿轴线方向的直线划伤， 方法简单易行， 但是不能在试样上进 行圆弧形划伤， 若要对不同尺寸的试样进行划伤还需更换夹具， 操作较为繁琐， 且制作划痕 前需肉眼观察划头与试样表面的相对位置， 划痕深度和宽度准确度欠佳。 0004 为了测试材料外壁在出现圆弧。

11、形划伤后的性能， 能够适应不同直径不同长度的管 状和棒状试样、 有效模拟外壁圆弧形划伤的实验装置成为迫切的需要。 因此， 本专利提出一 种操作简单成本低廉且能够在不同直径不同长度的管状和棒状试样上有效模拟外壁圆弧 形划伤的试验装置和方法。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试验装置及方 法， 以解决现有技术中存在的操作复杂且精准度较低、 不能在合金试样表面做出宏观尺度 的圆弧形划痕、 很难满足模拟工程要求等问题。 0006 为解决上述技术问题， 本发明提供一种管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试 验装置及方法， 该试验装置包括： 显微硬度仪和实验结构，。

12、 所述实验结构包括： 动力部分、 试 样固定夹具和主支撑体结构， 0007 所述显微硬度仪， 用于确定划痕的深度和宽度以及用其压头预制划痕； 0008 所述试样固定夹具， 用于固定和带动管状或棒状试样沿其轴线原位转动， 进行划 伤实验； 0009 所述动力部分， 用于保证管状或棒状试样在预制划痕时能够沿其轴线原位保持匀 速转动以确保划痕均匀； 0010 所述主支撑体结构， 用于安装所述试样固定夹具和动力部分； 说明书 1/7 页 4 CN 111879640 A 4 0011 其中， 所述主支撑体结构固接在所述显微硬度仪上， 所述试样固定夹具和所述动 力部分安装所述主支撑体上， 所述试样固定夹。

13、具与所述动力部分传动连接， 所述控制部分 与动力部分控制连接。 0012 进一步， 所述主支撑体结构包括主支撑体、 大支撑架和小支撑架； 0013 其中， 所述主支撑体为板状， 板状所述主支撑体通过紧固螺栓安装在所述显微硬 度仪下方的十字工作台上， 所述大支撑架和小支撑架设置在所述主支撑体上。 0014 进一步， 所述试样固定夹具包括长螺母、 紧固螺母、 固定螺杆、 可动螺杆和固定试 样旋转齿轮； 0015 其中， 2个所述固定试样旋转齿轮对称设置， 2个可动螺杆的一端通过嵌入齿轮轴 承与2个对称设置的所述固定试样旋转齿轮的一端连接， 2个所述长螺母的一端分别与2个 所述可动螺杆另一端连接， 。

14、2个所述长螺母的另一端分别通过所述紧固螺母与所述大支撑 架固接； 0016 所述固定试样旋转齿轮的另一端的端面上设有用于固定试样的凸起。 0017 进一步， 所述动力部分包括长轴齿轮、 加固轴承、 小支撑架、 步进电机和控制器； 0018 其中， 所述长轴齿轮安装在所述加固轴承上， 所述加固轴承通过小支撑架设置在 所述主支撑体上， 所述步进电机的输出端与所述长轴齿轮驱动连接， 所述控制器与所述步 进电机控制连接； 0019 2个所述固定试样旋转齿轮位于所述长轴齿轮上方， 并与所述长轴齿轮啮合。 0020 进一步， 所述凸起的形状为十字形、 米字形或人字形。 0021 进一步， 所述显微硬度仪为。

15、全自动电子控制的传感器加载显微硬度仪。 0022 本发明的另一目的是提供一种采用上述的试验装置在管状和棒状试样表面预制 圆弧形划痕的方法， 该方法包括如下步骤： 0023 S1)调试显微硬度仪， 安装试样； 0024 S2)启动试验装置， 在试样表面进行划痕， 0025 S3)实验完成， 显微硬度仪记录实验数据， 取下试样。 0026 进一步， 所述S1的具体步骤为： 0027 S1.1)根据实际所需要的划痕形貌选择合适尖端形状的压头； 0028 S1.2)接上电源， 在控制器上设定好试样制作划痕时的旋转速度和旋转时间； 0029 S1.3)安装试样， 转动转盘使物镜置于试样正上方， 摇动升降。

16、手轮使试样缓缓上 升， 直至计算机界面出现清晰的试样显微图像停止上升， 转动转盘使压头置于试样正上方, 设定压头压入试样的深度和保载时间； 0030 进一步， 所述S2的具体步骤为： 0031 S2.1)开启压头加载按钮， 稍后， 加载完成， 此时压头尖端压入试样的深度达到设 定深度； 0032 S2.2)当操作面板上显示保载时， 通过控制器启动步进电机， 此时试样在压头下匀 速旋转； 0033 S2.3)试样旋转到设定旋转时间后自动停止旋转， 等待保载时间结束卸载完成， 此 时划痕已经制作完毕。 0034 进一步， 所述压头的尖端头的形状为圆锥形和四棱锥形， 锥形的角度为 ， 的取值 说明书。

17、 2/7 页 5 CN 111879640 A 5 为： 45 、 60 、 90 和120 。 0035 卸载完成压头自动升起， 此时划痕制作完毕， 可以转动转盘使物镜置于划痕正上 方， 可用计算机观察显微图像上的划痕特征是否达到预期要求， 可用相关测量软件测量划 痕的宽度， 根据压头尖端角度的几何关系计算划痕的深度， 可以利用几何关系计算得来划 痕的深度验算与传感器记录的压头压下深度是否一致。 0036 本发明的有益效果是： 由于采用上述技术方案， 本发明的实验装置具有结构简单 实用、 精度高、 成本低、 操作方便。 工作时， 只需根据需要的划痕形貌选好压头种类， 设定试 样旋转角速度和旋。

18、转时间， 设定压头压入试样的深度和保载时间， 装好试样并对中， 先启动 加载按钮稍后再启动步进电机即可在试样上制作出尺寸精准的理想圆弧形划痕； 0037 本发明的夹具可以在管状和棒状两种试样上制作圆弧形划痕， 兼顾不同种类试样 且不必更换夹具， 使用范围极广且不必更换夹具。 0038 本发明巧妙运用电子控制的传感器加载显微硬度仪： 物镜观察显微图像、 计算机 相关测量软件， 精确制作并测量计算划痕的宽度和深度， 清晰的观察到划痕形貌， 所制划痕 尺寸精准。 0039 本发明可以在试样上制作出不同特征形貌的划痕， 如不同深度、 宽度、 截面形貌 等， 制作划痕前只需在转盘上换上所需要的尖端形状的。

19、压头。 0040 本发明主要用于各种金属或合金管状和棒状试样表面圆弧形划伤的制备， 所制划 伤精准程度高。 附图说明 0041 图1本发明用于管状和棒状试样表面预制圆弧形划痕的试验装置的结构示意图。 0042 图2为用于固定管状和棒状试样的固定试样旋转齿轮放大图。 0043 图3为管状和棒状试样两端的截面图以及截面上的十字凹槽。 0044 图4为长螺母螺杆结合部分的局部放大图。 0045 图5为圆锥形尖端压头制作划痕时划痕的宽度d和深度h的几何关系放大图。 0046 图中： 0047 1-显微硬度仪； 11-计算机； 12-转盘； 13-压头； 14-物镜； 15-升降螺杆； 16-升降手 轮。

20、； 17-十字工作台； 18-操作面板； 2-固定试样旋转齿轮； 21-试样固定凸起； 22-嵌入齿轮轴 承； 3-长螺母； 31-紧固螺母； 321-固定螺杆； 322-可动螺杆； 4-长轴齿轮； 41-加固轴承； 5-步 进电机； 6-主支撑体； 61-大支撑架； 62-小支撑架； 63-紧固螺钉； 7-控制器； 8-电源插头； 9- 试样。 具体实施方式 0048 为使本发明要解决的技术问题、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。 0049 如图1所示， 本发明一种在管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试验装置， 该试 验装置包括： 显微硬度仪1和实验结构，。

21、 所述实验结构包括： 动力部分、 试样固定夹具、 控制 部分和主支撑体结构， 0050 所述显微硬度仪1， 用于确定划痕的深度和宽度以及用其压头预制划痕； 说明书 3/7 页 6 CN 111879640 A 6 0051 所述试样固定夹具， 用于固定和带动管状或棒状试样沿其轴线原位转动； 0052 所述动力部分， 用于保证管状或棒状试样在预制划痕时能够沿其轴线原位保持匀 速转动以确保划痕均匀； 0053 所述主支撑体结构， 用于安装所述试样固定夹具和动力部分； 0054 其中， 所述主支撑体结构固接在所述显微硬度仪上， 所述试样固定夹具和所述动 力部分安装所述主支撑体上， 所述试样固定夹具与。

22、所述动力部分传动连接， 所述控制部分 与动力部分控制连接。 0055 所述主支撑体结构包括主支撑体、 大支撑架和小支撑架； 0056 其中， 所述主支撑体6为板状， 板状的所述主支撑体6通过紧固螺栓63安装在所述 显微硬度仪1下方的十字工作台17上， 所述大支撑架61和小支撑架62设置在所述主支撑体 上。 0057 所述试样固定夹具包括长螺母3、 紧固螺母31、 固定螺杆321、 可动螺杆322和固定 试样旋转齿轮2； 0058 其中， 2个所述固定试样旋转齿轮2对称设置， 2个可动螺杆322的一端通过嵌入齿 轮轴承22与2个对称设置的所述固定试样旋转齿轮2的一端连接， 2个所述长螺母3的一端。

23、分 别与2个所述可动螺杆322另一端连接， 2个所述长螺母322的一端分别通过所述紧固螺母31 与所述大支撑架62固接； 0059 所述2个固定螺杆321和2个可动螺杆322与长螺母3之间为螺纹连接， 且2个固定螺 杆321和2个可动螺杆322旋入长螺母3的长度相等； 0060 所述固定试样旋转齿轮2的另一端的端面上设有用于固定试样的试样固定凸起 21。 0061 所述动力部分包括长轴齿轮4、 加固轴承41、 步进电机5和控制器7； 0062 其中， 所述长轴齿轮4安装在所述加固轴承41上， 所述加固轴承41通过小支撑架62 设置在所述主支撑体6上， 所述步进电机5的输出端与所述长轴齿轮4驱动。

24、连接， 所述控制器 7与所述步进电机5控制连接； 0063 2个所述固定试样旋转齿轮2位于所述长轴齿轮4上方， 并与所述长轴齿轮4啮合。 0064 所述试样固定凸起21的形状为十字形、 米字形或人字形。 0065 所述显微硬度仪1为全自动电子控制的传感器加载显微硬度仪。 0066 本发明提供一种利用上述的试验装置在管状和棒状试样表面预制圆弧形划痕的 方法， 该方法包括如下步骤： 0067 S1)调试显微硬度仪1， 安装试样； 0068 S2)启动试验装置， 在试样表面进行划痕， 0069 S3)实验完成， 显微硬度仪1记录实验数据， 取下试样9。 0070 所述S1的具体步骤为： 0071 S。

25、1.1)根据实际所需要的划痕形貌选择合适尖端形状的压头13； 0072 S1.2)接上电源， 在控制器7上设定试样9制作划痕时的旋转速度和旋转时间； 0073 S1.3)安装试样， 转动转盘12使物镜14置于试样9正上方， 摇动升降手轮16使试样 缓缓上升， 直至计算机11的屏幕上出现清晰的试样9显微图像停止上升， 转动转盘12使压头 13置于试样9正上方,设定压头13压入试样的深度和保载时间； 说明书 4/7 页 7 CN 111879640 A 7 0074 所述S2的具体步骤为： 0075 S2.1)开启压头加载按钮， 稍后， 加载完成， 此时压头13尖端压入试样的深度达到 设定深度； 。

26、0076 S2.2)当操作面板18上显示保载时， 通过控制器7启动步进电机5， 此时试样在压头 13下匀速旋转； 0077 S2.3)试样9旋转到设定旋转时间后自动停止旋转， 等待保载时间结束卸载完成， 此时划痕已经制作完毕。 0078 所述压头13的尖端头的形状为圆锥形和四棱锥形， 锥形的角度为， 的取值为： 45 、 60 、 90 和120 。 0079 实施例： 0080 显微硬度仪1包括： 转盘12、 压头13、 物镜14、 升降螺杆15、 升降手轮16、 十字工作台 17和操作面板18； 0081 如图2所示， 为用于固定管状和棒状试样9的固定试样旋转齿轮2放大图； 如图3所 示，。

27、 为管状(左)和棒状(右)试样9两端的截面图， 为和固定试样旋转齿轮2上的十字凸起21 相咬合而加工的十字凹槽(试样两端十字凹槽的重合度需一致， 管状试样在横截面上下左 右的壁厚上加工出的是凹槽)。 固定试样旋转齿轮2有一定厚度， 固定试样旋转齿轮2一侧加 工出固定试样十字凸起21， 用于和图3中试样9两端的凹槽相咬合， 固定试样旋转齿轮2的另 一侧镶入嵌入齿轮轴承22， 嵌入齿轮轴承22的外圈与固定试样旋转齿轮2锁定， 嵌入齿轮轴 承22的内圈与可动螺杆322锁定， 这样固定试样旋转齿轮2旋转时可动螺杆322不转。 如图4 所示， 为长螺母螺杆结合部分的局部放大图， 在试样9同轴方向的两侧设。

28、有长螺母螺杆结合 部分， 固定螺杆321一端与大支撑架61锁定， 可动螺杆322一端与嵌入齿轮轴承22内圈锁定， 长螺母3与固定螺杆321和可动螺杆322通过螺纹旋转结合。 如图5所示为圆锥形尖端压头13 制作划痕时划痕的宽度d和深度h的几何关系放大图。 压头13尖端的形状决定所制作划痕的 形貌。 0082 所述步进电机5固定在主支撑体6上方， 长轴齿轮4与步进电机5共轴， 两个固定试 样旋转齿轮2与长轴齿轮4相啮合， 两个固定试样旋转齿轮2与长轴齿轮4相啮合的同时可以 通过长螺母螺杆结合部分在长轴齿轮4上左右移动； 所述两个固定试样旋转齿轮2相对的两 个面上的固定试样十字凸起21与试样9两端。

29、上的十字凹槽相咬合， 用扭矩扳手旋转长螺母3 和紧固螺母31， 试样9就被两个固定试样旋转齿轮2紧紧卡住； 所述长螺母螺杆结合部分在 两个固定试样旋转齿轮2的两侧通过大支撑架61固定在主支撑体6上方， 且长螺母螺杆结合 部分与固定试样旋转齿轮2共轴线； 所述主支撑体6通过紧固螺钉63固定在显微硬度仪1下 方的十字工作台17上， 摇动升降手轮16， 主支撑体6连同固定于上方的所有机构部件都可上 下移动， 可通过调节十字工作台17把试样置于显微硬度仪压头13或物镜14的正下方。 0083 旋转长螺母3， 可动螺杆322连同固定试样旋转齿轮2就会在水平方向左右移动， 被 两个固定试样旋转齿轮2上的固。

30、定试样十字凸起21卡住的试样9就能在水平方向上移动， 两 个固定试样旋转齿轮2与长轴齿轮4相啮合， 试样9在水平方向上移动得益于两个固定试样 旋转齿轮2在相啮合的长轴齿轮4上水平移动。 0084 固定螺杆321和可动螺杆322旋入长螺母3的长度相等， 这样能充分利用长螺母3实 际长度使固定试样旋转齿轮2水平方向移动距离最大化。 说明书 5/7 页 8 CN 111879640 A 8 0085 制作划痕时， 试样9和固定试样旋转齿轮2同步旋转， 由于嵌入齿轮轴承22有滚动 摩擦的原因， 可动螺杆322有向固定试样旋转齿轮2旋转方向转的趋势， 为防止制作划痕时 长螺母螺杆结合部分可能出现松动， 。

31、在长螺母3两端加上两个紧固螺母31。 0086 长轴齿轮4两端分别装有加固轴承41， 用于加固长轴齿轮4， 防止长轴齿轮4向各个 方向移动。 0087 全自动电子控制的传感器加载显微硬度仪1在管状和棒状试样9表面预制圆弧形 划痕的具体方法步骤实施过程如下： 0088 (1)根据实际所需要的划痕形貌(如深度和宽度)选择合适尖端形状的压头13。 有 多种用特殊硬质材料加工成的不同尖端形状的压头13可供选择， 压头13的尖端形状可以是 圆锥形或者四棱锥形， 压头13尖端的角度为45 ， 压头13可以像显微硬度仪1自带的压头一 样旋入转盘12。 压头13尖端的形状决定所制作划痕的形貌特征。 0089 。

32、(2)电源插头8接上电源， 在控制器7上设定好试样9制作划痕时的旋转速度和旋转 时间。 控制器7可以通过控制脉冲信号频率精确控制步进电机5的启停和转速， 通过固定试 样旋转齿轮2和长轴齿轮4的齿数比算出试样9和步进电机5的转速比， 这样通过控制器7设 定步进电机5的转速来设定试样9制作划痕时的转速， 通过控制器7设定步进电机5的启停时 间来设置试样9制作划痕时的旋转时间， 步进电机的转速设置0.0110圈/秒。 0090 (3)安装试样9。 两个固定试样旋转齿轮2相对的两个面上的固定试样十字凸起21 与试样9两端上的十字凹槽相咬合， 根据试样的长度和需要制作划痕的位置旋转左右两个 长螺母3， 。

33、在轴线方向上把试样9移到合适位置， 用扭矩扳手拧紧长螺母3和紧固螺母31， 试 样9就被两个固定试样旋转齿轮2紧紧卡住， 试样9安装完成。 0091 (4)主支撑体6与十字工作台17通过紧固螺钉63固定， 调整十字工作台17可以把试 样9置于压头13或物镜14正下方， 转动转盘12使物镜14置于试样9正上方， 打开计算机11里 的相关测量软件， 摇动升降手轮16使试样9缓缓上升， 试样9接近物镜14时， 物镜14观察到的 显微图像传送到计算机11界面上， 直至计算机11界面出现清晰的试样9显微图像停止上升， 转动转盘12使压头13置于试样9正上方。 此时试样9上表面离压头13尖端距离在0.3至。

34、1mm之 间。 0092 (5)设定压头13压入试样9的深度和保载时间。 对试样9进行划伤时， 显微硬度仪1 内的传感器记录的压头13压下的深度即为以后制作划痕时的划痕深度， 设定的压头13压入 试样9的深度即为所需划痕的深度。 设定的保载时间应长于试样9制作划痕时的旋转时间， 试样9制作划痕时的旋转时间在步骤(2)中已经确定。 0093 (6)开启压头加载按钮， 稍后， 加载完成， 此时压头13尖端压入试样9的深度达到步 骤(5)中设定深度。 加载按钮启动后， 显微硬度仪1通过电子控制的传感器缓慢加载， 传感器 能够实时记录加载力和压头13压下位移(即压下深度)的关系， 当传感器记录的压头1。

35、3压下 的深度达到步骤(5)中设定的压头13压入试样的深度时自动停止加载。 0094 (7)当操作面板上18显示保载时， 通过控制器7启动步进电机5， 步进电机5通过长 轴齿轮4把旋转动力输送给固定试样旋转齿轮2， 这样被卡住的试样9跟随固定试样旋转齿 轮2同步转动， 此时试样9在压头13下匀速旋转。 操作面板18上显示保载时压头13与试样9紧 密接触， 控制器7启动步进电机5， 步进电机5通过长轴齿轮4把旋转动力传送给固定试样旋 转齿轮2， 被两个固定试样旋转齿轮2卡住的试样9在设定的压头13压入深度下匀速旋转， 这 说明书 6/7 页 9 CN 111879640 A 9 样压头13就在试。

36、样9上留下理想的圆弧形划痕。 0095 (8)试样9旋转到设定时间后自动停止旋转， 等待保载时间结束卸载完成压头13自 动升起， 此时划痕已经制作完毕(可以转动转盘12使物镜14置于划痕正上方， 可用计算机11 观察显微图像上的划痕特征是否达到预期要求， 可用相关测量软件测量划痕的宽度， 根据 压头13尖端角度的几何关系计算划痕的深度， 可以利用几何关系计算得来划痕的深度验算 与传感器记录的压头13压下深度是否一致)， 摇动升降手轮16使试样9下降一定高度取出。 0096 以上对本申请实施例所提供的一种在管状和棒状试样表面预制圆弧形划伤的试 验装置及方法， 进行了详细介绍。 以上实施例的说明只。

37、是用于帮助理解本申请的方法及其 核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本申请的思想， 在具体实施方式及应用 范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本申请的限制。 0097 如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。 本领域技术人员 应可理解， 硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。 本说明书及权利要求书并不 以名称的差异来作为区分组件的方式， 而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。 如 在通篇说明书及权利要求书当中所提及的 “包含” 、“包括” 为一开放式用语， 故应解释成 “包 含/包括但不限定于” 。“大致” 是指在可接收的误差范。

38、围内， 本领域技术人员能够在一定误 差范围内解决所述技术问题， 基本达到所述技术效果。 说明书后续描述为实施本申请的较 佳实施方式， 然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的， 并非用以限定本申请的范围。 本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。 0098 还需要说明的是， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的 包含， 从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素， 而且还包括没有明确 列出的其他要素， 或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。 在没有更多限制的情 况下， 由语句 “包括一个” 限定的要素， 并不排除在包括所述要素的商品或者系统中。

39、还 存在另外的相同要素。 0099 应当理解， 本文中使用的术语 “和/或” 仅仅是一种描述关联对象的关联关系， 表示 可以存在三种关系， 例如， A和/或B， 可以表示： 单独存在A， 同时存在A和B， 单独存在B这三种 情况。 另外， 本文中字符 “/” ， 一般表示前后关联对象是一种 “或” 的关系。 0100 上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例， 但如前所述， 应当理解本申请 并非局限于本文所披露的形式， 不应看作是对其他实施例的排除， 而可用于各种其他组合、 修改和环境， 并能够在本文所述申请构想范围内， 通过上述教导或相关领域的技术或知识 进行改动。 而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围， 则都应在本申 请所附权利要求书的保护范围内。 说明书 7/7 页 10 CN 111879640 A 10 图1 图2 说明书附图 1/2 页 11 CN 111879640 A 11 图3 图4 图5 说明书附图 2/2 页 12 CN 111879640 A 12 。