一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置

1.本实用新型涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置。


背景技术：

2.增材制造（additive manufacturing，am）俗称3d打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。激光选区熔化是一种重要的增材制造工艺，其采用激光束选择性熔融粉末颗粒并逐层叠加成形。
3.在基底上进行激光选区熔化成形时，基底和成形层界面间容易出现孔隙、开裂等缺陷，严重影响界面的力学性能和所成形零部件的质量。所以，对于基底和成形层界面间结合强度的检测是非常重要的。例如，公开号为cn105806777a的中国专利就公开了《一种压剪模具及检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法》，该方案中的压剪模具包括基座，固定卡具，可调卡具和凹槽刃具，固定卡具固定在基座上，可调卡具与固定卡具平行放置，使用螺栓连接，凹槽刃具位于固定卡具和可调卡具之间。
4.上述现有方案中的压剪模具也是一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其在使用时将试样（包括基底和成形层）放到压剪模具上，然后在基底顶部不断施加压力，并记录最大压力值，最后根据压力值和激光选区熔化区域的面积，计算基底与激光选区熔化成形层界面结合强度。但是，申请人发现，现有试样的基底上仅有一侧有成形层，即基底受力时仅有一侧（成形层）作为支撑，使得基底很容易因受力分布不均而弯曲或变形，进而导致基底和成形层界面结合强度的检测难以完成。为此，申请人想到设计一种如图1和图2所示的组合试样，其将现有的两块试样背对背固定连接在一起（即两块试样的基底固定连接形成组合基底，成形层位于组合基底的两侧）。检测时，由组合基底受力、组合基底两侧的成形层作为支撑，进而完成基底和成形层界面结合强度检测。然而，如何设计一种能够供组合试样实现界面结合强度检测的装置是急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够供组合试样实现界面结合强度检测的装置，从而辅助提升基底和成形层界面结合强度检测的检测效果。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
7.一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，包括底座，以及设置于所述底座上方的施压机构；
8.所述底座上设置有用于放置组合试样的凹槽结构，所述凹槽结构具有宽度大于组合试样的组合基底厚度的凹腔，使得组合试样的组合基底能够放置于所述凹槽结构的凹腔
内且组合基底两侧的成形层抵接在所述凹腔周侧的台面上；
9.所述施压机构的施压端正对所述凹腔，且能够向所述凹槽结构上放置的组合试样的组合基底施加竖向向下的压力。
10.优选的，所述底座上固定设置有支架；
11.所述施压机构包括固定安装于所述支架上位于所述底座上方的位置且转轴竖向向下并正对所述凹腔的驱动电机，与所述驱动电机的转轴同轴传动连接的安装套，与所述安装套同轴套接且远离所述安装套的一端作为施压机构施压端的施压杆，以及固定安装于所述支架上且与所述施压杆螺纹配合的过渡板；
12.所述过渡板位于所述安装套和所述底座之间；
13.所述施压杆能够伴随所述安装套的转动而转动，并能够沿所述安装套的中轴线方向滑动。
14.优选的，所述安装套远离所述驱动电机的一端具有沿中轴线贯通设置的空腔，所述施压杆插入于所述安装套的空腔内部形成套接；
15.所述安装套的空腔内壁上设置有平行于中轴线且朝远离中轴线的方向凹陷的导向槽；所述施压杆上插入所述安装套空腔内部部分的外表面上固定设置有与所述导向槽相对应的滑块，使得所述施压杆插入所述安装套空腔内部时所述滑块能够卡接于所述导向槽内并能够沿着所述导向槽滑动。
16.优选的，所述过渡板上设置有具有内螺纹的螺纹孔；所述施压杆远离所述安装套部分的外表面上设置有与所述螺纹孔的内螺纹相对应的外螺纹，所述施压杆与所述过渡板的螺纹孔螺纹连接。
17.优选的，所述施压机构还包括固定安装于所述支架上且位于所述驱动电机和所述施压杆之间的支撑板；
18.所述支撑板上设置有与所述安装套的外形尺寸相对应的安装孔，所述安装套的外周侧与所述支撑板安装孔的内周侧间隙配合。
19.优选的，所述施压杆的底部还固定设置有压块，所述压块的底面为平面。
20.优选的，所述驱动电机和所述支架之间还设置有压力检测单元。
21.优选的，所述支架上远离所述施压机构的一侧设置有电缆箱；所述电缆箱内部靠近所述支架的一侧设置有平行于所述施压杆的中轴线布置的加强筋；所述驱动电机的电路和线缆设置于所述电缆箱内部的加强筋上。
22.优选的，所述组合试样包括固定连接的两块试样组件，所述试样组件包括基底和激光选区熔化成形于所述基底上的成形层；所述组合试样处于固定连接状态时，两块试样组件的基底固定连接在一起形成组合基底且成形层对称布置于所述组合基底的两侧。
23.优选的，所述试样组件的基底上沿成形层所在一侧的侧面设置有垂直于所述基底中轴线贯穿设置的沉头孔；所述组合试样处于固定连接状态时，两块试样组件的基底通过螺栓固定连接在一起。
24.本实用新型中用于基底和成形层界面结合强度检测的装置具有如下有益效果：
25.底座上的凹槽结构能够供组合试样放置，并使得组合试样组合基底两侧的成形层作为支撑，进而能够解决基底在受力过程中因受力分布不均而弯曲或变形的问题，从而能够辅助提升基底和成形层界面结合强度检测的效果。
26.施压机构具有结构简单且工作稳定的优势，能够持续、稳定的向组合基底施加竖向向下的压力，进而有效的辅助完成基底和成形层的界面结合强度检测。同时，安装套和施压杆之间通过导向槽和滑块配合的方式，使得施压杆能够伴随安装套的转动而转动并能够沿安装套的中轴线方向滑动，进而能够更好的向组合试样的组合基底施加竖向向下的压力。
附图说明
27.为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
28.图1为实施例中试样组件的结构示意图；
29.图2为实施例中组合试样的结构示意图；
30.图3为实施例中界面结合强度检测装置的结构示意图；
31.图4为实施例中安装套和施压杆套接时的正视剖视图；
32.图5为实施例中施压杆的结构示意图；
33.图6为实施例中电缆箱的正视剖视图。
34.说明书附图中的附图标记包括：组合基底101、基底111、沉头孔112、成形层102、底座1、凹槽结构2、支架3、驱动电机41、转轴42、安装套43、施压杆44、压块45、滑块401、导向槽402、过渡板5、支撑板6、电缆箱7、压力检测单元8。
具体实施方式
35.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
36.实施例：
37.本实施例中公开了一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置。
38.如图1和图2所示，组合试样包括固定连接的两块试样组件，试样组件包括基底111和激光选区熔化成形于基底111上的成形层102；组合试样处于固定连接状态时，两块试样组件的基底111固定连接在一起形成组合基底101且成形层102对称布置于组合基底101的两侧。具体的，试样组件的基底111上沿成形层102所在一侧的侧面设置有垂直于基底111中轴线贯穿设置的沉头孔112；组合试样处于固定连接状态时，两块试样组件的基底111通过螺栓固定连接在一起。
39.本方案中，组合试样由组合基底101受力、组合基底101两侧的成形层102作为支撑，能够避免组合基底101在受力过程中因受力分布不均而弯曲或变形，从而能够辅助提升基底111和成形层102界面结合强度检测的效果。
40.结合图3所示，一种用于基底111和成形层102界面结合强度检测的装置，包括底座1，以及设置于底座1上方的施压机构；底座1上设置有用于放置组合试样的凹槽结构2，凹槽结构2具有宽度大于组合试样的组合基底101厚度的凹腔，使得组合试样的组合基底101能够放置于凹槽结构2的凹腔内且组合基底101两侧的成形层102抵接在凹腔周侧的台面上；施压机构的施压端正对凹腔，且能够向凹槽结构2上放置的组合试样的组合基底101施加竖向向下的压力。具体的，施压机构可选用现有的液压施压机构或气缸施压机构，例如切削机床上使用的施压装置。
41.实际检测时，首先将组合试样放置于凹槽结构2上，使得组合试样的组合基底101能够放置于凹槽结构2的凹腔内且组合基底101两侧的成形层102抵接在凹腔周侧的台面上；然后由施压机构的施压端向组合试样的组合基底101施加竖向向下的压力；再不断施加压力，并记录最大压力值，最后根据压力值和激光选区熔化区域的面积计算基底111与激光选区熔化成形层102界面结合强度。
42.在本方案中，底座1上的凹槽结构2能够供组合试样放置，并使得组合试样组合基底101两侧的成形层102作为支撑，进而能够解决基底111在受力过程中因受力分布不均而弯曲或变形的问题，从而能够辅助提升基底111和成形层102界面结合强度检测的效果。
43.具体实施过程中，底座1上固定设置有支架3；
44.结合图3所示，施压机构包括固定安装于支架3上位于底座1上方的位置且转轴42竖向向下并正对凹腔的驱动电机41，与驱动电机41的转轴42同轴传动连接的安装套43，与安装套43同轴套接且远离安装套43的一端作为施压机构施压端的施压杆44，以及固定安装于支架3上且与施压杆44螺纹配合的过渡板5；过渡板5位于安装套43和底座1之间；施压杆44能够伴随安装套43的转动而转动，并能够沿安装套43的中轴线方向滑动。具体的，驱动电机41可选用现有的伺服电机。
45.具体的，结合图4和图5所示，安装套43远离驱动电机41的一端具有沿中轴线贯通设置的空腔，施压杆44插入于安装套43的空腔内部形成套接；安装套43的空腔内壁上设置有平行于中轴线且朝远离中轴线的方向凹陷的导向槽402；施压杆44上插入安装套43空腔内部部分的外表面上固定设置有与导向槽402相对应的滑块401，使得施压杆44插入安装套43空腔内部时滑块401能够卡接于导向槽402内并能够沿着导向槽402滑动。
46.具体的，过渡板5上设置有具有内螺纹的螺纹孔；施压杆44远离安装套43部分的外表面上设置有与螺纹孔的内螺纹相对应的外螺纹，施压杆44与过渡板5的螺纹孔螺纹连接。
47.施压机构工作时：驱动电机41驱动其转轴42转动(正转或反转)，由转轴42带动安装套43转动，此时安装套43带动施压杆44转动，施压杆44的转动使得其在过渡板5上实现“螺纹转动”，施压杆44在“螺纹转动”的过程中能够沿着安装套43的中轴线向下滑动，进而能够向组合试样的组合基底101施加竖向向下的压力。
48.在本方案中，施压机构具有结构简单且工作稳定的优势，能够持续、稳定的向组合基底101施加竖向向下的压力，进而有效的辅助完成基底111和成形层102的界面结合强度检测。同时，安装套43和施压杆44之间通过导向槽402和滑块401配合的方式，使得施压杆44能够伴随安装套43的转动而转动并能够沿安装套43的中轴线方向滑动，进而能够更好的向组合试样的组合基底101施加竖向向下的压力。
49.具体实施过程中，施压机构还包括固定安装于支架3上且位于驱动电机41和施压杆44之间的支撑板6；支撑板6上设置有与安装套43的外形尺寸相对应的安装孔，安装套43的外周侧与支撑板6安装孔的内周侧间隙配合。
50.实际工作时，安装套43带动施压杆44转动，而施压杆44需要在过渡板5上进行“螺纹转动”，因此，安装套43位置产生的扭力很大，导致安装套43容易在工作过程中产生位置偏移或变形。为此，本发明还设置了支撑板6，并使得安装套43的外周侧与支撑板6安装孔的内周侧间隙配合，进而能够对安装套43进行支撑和限位，从而避免安装套43在工作过程中产生位置偏移和变形。
51.具体实施过程中，施压杆44的底部还固定设置有压块45，压块45的底面为平面。
52.在本方案中，压块45的设置能够给组合基底101施加更稳定的压力，更有利于辅助完成基底111和成形层102的界面结合强度检测。
53.具体实施过程中，驱动电机41和支架3之间还设置有压力检测单元8；压力检测单元8用于获取驱动电机41和支架3之间的压力数据。具体的，压力检测单元8为现有技术中成熟使用的压力传感器。
54.在本方案中，设置于驱动电机41和支架3之间的压力检测单元8能够获取驱动电机41和支架3之间的压力数据，根据该压力数据能够计算组合基底101受到的压力值，进而能够辅助完成基底111和激光选区熔化成形层102界面结合强度的计算。
55.具体实施过程中，结合图6所示，支架3上远离施压机构的一侧设置有电缆箱7；电缆箱7内部靠近支架的一侧设置有平行于施压杆的中轴线布置的加强筋71；驱动电机41的电路和线缆安装在电缆箱7内部的加强筋71上。
56.在本方案中，通过电缆箱7收纳和保护驱动电机41的电路和线缆。
57.电缆箱7起到了收纳和保护驱动电机41的电路和线缆的电路结构收纳作用。同时，考虑到施压机构向组合试样施加压力时，支架3会受到一个相反的力，导致支架3容易朝远离施压机构的方向产生变形，进而影响压力检测单元8对于施压机构向组合试样所施加压力的检测精度。为此，本方案将电缆箱7设置于支架3上远离施压机构的一侧并对应设置了加强筋71，使得电缆箱7自身的箱体与支架3结合为一个抗弯能力加强的结构体，加上电缆箱7内部平行于施压杆的中轴线布置的加强筋71，能够进一步的起到结构加强作用，从而使得在施压机构向组合试样施加压力时，支架3能够具备更好的抗形变能力，从而削弱对压力检测单元8检测精度的不利影响，使得检测精度得到尽可能的保证；并且，将电路和线缆安装于加强筋71上，使得加强筋71也在一定程度上起到了散热板的作用，有利于电路和线缆的散热，提高电路保护性能。
58.需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。同时，实施例中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。最后，本发明要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：包括底座，以及设置于所述底座上方的施压机构；所述底座上设置有用于放置组合试样的凹槽结构，所述凹槽结构具有宽度大于组合试样的组合基底厚度的凹腔，使得组合试样的组合基底能够放置于所述凹槽结构的凹腔内且组合基底两侧的成形层抵接在所述凹腔周侧的台面上；所述施压机构的施压端正对所述凹腔，且能够向所述凹槽结构上放置的组合试样的组合基底施加竖向向下的压力。2.如权利要求1所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述底座上固定设置有支架；所述施压机构包括固定安装于所述支架上位于所述底座上方的位置且转轴竖向向下并正对所述凹腔的驱动电机，与所述驱动电机的转轴同轴传动连接的安装套，与所述安装套同轴套接且远离所述安装套的一端作为施压机构施压端的施压杆，以及固定安装于所述支架上且与所述施压杆螺纹配合的过渡板；所述过渡板位于所述安装套和所述底座之间；所述施压杆能够伴随所述安装套的转动而转动，并能够沿所述安装套的中轴线方向滑动。3.如权利要求2所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述安装套远离所述驱动电机的一端具有沿中轴线贯通设置的空腔，所述施压杆插入于所述安装套的空腔内部形成套接；所述安装套的空腔内壁上设置有平行于中轴线且朝远离中轴线的方向凹陷的导向槽；所述施压杆上插入所述安装套空腔内部部分的外表面上固定设置有与所述导向槽相对应的滑块，使得所述施压杆插入所述安装套空腔内部时所述滑块能够卡接于所述导向槽内并能够沿着所述导向槽滑动。4.如权利要求3所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述过渡板上设置有具有内螺纹的螺纹孔；所述施压杆远离所述安装套部分的外表面上设置有与所述螺纹孔的内螺纹相对应的外螺纹，所述施压杆与所述过渡板的螺纹孔螺纹连接。5.如权利要求2所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述施压机构还包括固定安装于所述支架上且位于所述驱动电机和所述施压杆之间的支撑板；所述支撑板上设置有与所述安装套的外形尺寸相对应的安装孔，所述安装套的外周侧与所述支撑板安装孔的内周侧间隙配合。6.如权利要求2所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述施压杆的底部还固定设置有压块，所述压块的底面为平面。7.如权利要求2所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述驱动电机和所述支架之间还设置有压力检测单元。8.如权利要求2所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述支架上远离所述施压机构的一侧设置有电缆箱；所述电缆箱内部靠近所述支架的一侧设置有平行于所述施压杆的中轴线布置的加强筋；所述驱动电机的电路和线缆安装在所述电缆箱内部的加强筋上。9.如权利要求1所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述
组合试样包括固定连接的两块试样组件，所述试样组件包括基底和激光选区熔化成形于所述基底上的成形层；所述组合试样处于固定连接状态时，两块试样组件的基底固定连接在一起形成组合基底且成形层对称布置于所述组合基底的两侧。10.如权利要求9所述的用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，其特征在于：所述试样组件的基底上沿成形层所在一侧的侧面设置有垂直于所述基底中轴线贯穿设置的沉头孔；所述组合试样处于固定连接状态时，两块试样组件的基底通过螺栓固定连接在一起。

技术总结
本实用新型涉增材制造技术领域，具体涉及一种用于基底和成形层界面结合强度检测的装置，包括底座，以及设置于所述底座上方的施压机构；所述底座上设置有用于放置组合试样的凹槽结构，所述凹槽结构具有宽度大于组合试样的组合基底厚度的凹腔，使得组合试样的组合基底能够放置于所述凹槽结构的凹腔内且组合基底两侧的成形层抵接在所述凹腔周侧的台面上；所述施压机构的施压端正对所述凹腔，且能够向所述凹槽结构上放置的组合试样的组合基底施加竖向向下的压力。本实用新型中的界面结合强度检测装置能够供组合试样实现界面结合强度检测，从而辅助提升基底和成形层界面结合强度检测的检测效果。测的检测效果。测的检测效果。


技术研发人员：向召伟 殷勤
受保护的技术使用者：重庆理工大学
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/3/8