Установка для испытания микрообразцов на прочность

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания микрообразцов на прочность и может быть использовано для научных исследований, а также для контроля механических свойств проволоки и лент с микронными поперечными размерами, применяемыми для выполнения внутренних соединений в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известна установка для испытания микрообразцов на прочность, содержащая верхний и нижний захваты микрообразца, нагружающее устройство, заполненный жидкостью цилиндр с поршнем, на котором закреплен нижний захват и измерительную трубку, сообщенную с полостью цилиндра /1/.

Основным недостатком данной установки является низкая точность испытаний, так как использование цилиндра с поршнем, на котором закреплен нижний захват микрообразца не обеспечивает плавного нагружения образца из-за трения между поршнем и цилиндром, а наличие в установке полого винта с отверстиями соединяющими полость цилиндра с измерительной трубкой, не позволяет регулировать скорость деформирования.

Кроме того, использование полого винта с радиальными сквозными отверстиями не позволяет испытывать пластичные микрообразцы с большими удлинениями.

Изобретение направлено на повышение точности и увеличение диапазона испытаний.

Это достигается тем, что в предлагаемой установке цилиндр выполнен в виде сильфона, а измерительная трубка снабжена компенсирующей емкостью и соединена с полостью сильфона через регулируемый демпфер.

На фиг.1. представлена схема предлагаемой установки для механических испытаний микрообразцов на прочность.

Установка содержит набор грузов 1, систему нагружения 2, включающую верхний и нижний захваты для крепления испытываемого образца 3, заполняемый рабочей жидкостью 4 сильфон 5 на котором закреплен нижний захват, горизонтальная измерительная трубка 6 с измерительной шкалой 7, сообщающейся с полостью сильфона через регулируемый демпфер 8, компенсирующую емкость 9 с резьбовой подачей поршня 10.

Установка работает следующим образом.

Исследуемый образец 3 закрепляется в захватах системы нагружения 2. Усилие Q, создаваемое набором грузов 1 через систему нагружения 2 передается на образец 3. При нагружении образца сильфон 5 сжимается, а заключенная в нем рабочая жидкость 4 истекает через регулируемый демпфер 8 в измерительную трубку 6 со шкалой 7. Использование сильфона способствует плавному нагружению образца с заданной скоростью. Компенсирующая емкость 9 с резьбовой подачей поршня 10 предназначена для забора жидкости из трубки для того, чтобы выставить измерительную часть "на нуль" в начале работы, или при измерении больших перемещений, когда не хватает длины измерительной шкалы 7. При этом мениск жидкости возвращается в исходное положение с нулевой отметкой L₀. Демпфер 8 позволяет регулировать скорость нагружения образца и предотвращает его разрушение от случайного удара груза. Сила упругости деформируемого сильфона. а также разница уровней жидкости в трубке и в сильфоне и силы поверхностного натяжения несмачивающей жидкости в трубке создают дополнительную "холостую" нагрузку Р_x, состоящую, соответственно, из переменной и постоянной составляющих. Ее определяют тарировочными нагружениями установки без образца. Из-за малости абсолютных деформаций образца (доли миллиметра) она линейная. Сила, растягивающая образец, равна

P=Q-P _x.

где Q - вес грузов.

Когда Р=0, P _x=Q. В результате тарировочных испытаний получают зависимость

P_x=f(l),

где l - удлинение образца.

Для повышения точности измерений удлинения образца измерительная шкала трубки тарируется с помощью микронного индикатора. Начальная нулевая отметка L ₀ измерительной шкалы трубки устанавливается при гидростатическом равновесии системы с установленным образцом без нагрузки. Поверхность стеклянной калиброванной трубки обрабатывается по специальной химической технологии для обеспечения незначительного эффекта несмачивания, чтобы предотвратить утечку жидкости и получить выпуклую поверхность мениска для повышения точности отсчета длины L.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет:

1. Испытывать образцы микронных поперечных размеров при растяжение и обеспечивать плавное их нагружение с заданной скоростью, а также плавно изменять скорость нагружения в процессе деформирования образца.

2. Предотвращать случайное разрушение образца от удара груза.

3. Обеспечивать высокую точность измерений, фиксируя по шкале удлинения образцов порядка десятых долей мкм.

4. По результатам испытаний строить кривые деформирования и условные диаграммы растяжения и определять по ним значения пределов текучести, прочности и соответствующие им относительные удлинения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. А.с. 879376 СССР, G 01 N 3/08. Установка для испытания микрообразцов на прочность / В.Н. Осенков, В.В. Зенин, А.И. Шевцов (СССР) Опубл. 07.11.81;Бюл.№41.- 3 с.

Установка для испытания микрообразцов на прочность, содержащая верхний и нижний захваты микрообразца, нагружающее устройство, заполненный жидкостью цилиндр, на котором закреплен нижний захват, и измерительную трубку, сообщенную с полостью цилиндра, отличающаяся тем, что цилиндр выполнен в виде сильфона, а измерительная трубка снабжена компенсирующей емкостью и соединена с полостью сильфона через регулируемый демпфер.