一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，包括工作臺(tái)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支架，所述加熱系統(tǒng)包括電阻加熱爐和熱電偶，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻水、水槽和位于水槽中的溫度計(jì)，所述加熱系統(tǒng)位于工作臺(tái)上，冷卻系統(tǒng)位于加熱系統(tǒng)的下方，所述升降系統(tǒng)包括固定在工作臺(tái)上的氣缸、與氣缸連接的活塞桿和位于活塞桿端部的支板，支板的端部固定安裝有夾具，所述夾具與電機(jī)連接，電機(jī)固定在支板上，夾具與試樣連接，試樣位于電阻加熱爐中。本實(shí)用新型夾具可以一定速率自行旋轉(zhuǎn)，很好地解決了在熱疲勞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試樣受熱不均勻?qū)е聦?shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，優(yōu)化了熱疲勞試樣效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，屬于材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)開(kāi)展金屬熱疲勞的研究工作始于50年代后期。由于航空材料研制和仿制工作的迫切需要，1958年北京航空材料研究所參照原蘇聯(lián)航空材料研究院“耐熱合金板材熱疲勞試驗(yàn)新方法”，在蘇聯(lián)專(zhuān)家指導(dǎo)下設(shè)計(jì)并制造了我國(guó)第一臺(tái)熱疲勞試驗(yàn)機(jī)一一金屬板材熱疲勞試驗(yàn)機(jī)。1962年制定了“金屬與合金板材的熱疲勞試驗(yàn)方法”(草案)，1963年，該方法經(jīng)修訂后更名為“金屬板材熱疲勞試驗(yàn)方法”，作為航空材料研究所所標(biāo)準(zhǔn)推廣使用。1992年，在原航空材料研究所所標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上制定的我國(guó)唯一一部行業(yè)以上級(jí)別的熱疲勞試驗(yàn)方法——“金屬板材熱疲勞試驗(yàn)方法”〔HB6660-1992〕發(fā)布實(shí)施，成為國(guó)內(nèi)開(kāi)展熱疲勞試驗(yàn)應(yīng)用最廣泛的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。與定量的熱/機(jī)械疲勞試驗(yàn)不同，金屬的熱疲勞試驗(yàn)是一種定性的試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，試樣只承受循環(huán)溫度造成的循環(huán)熱應(yīng)力的作用。金屬材料在熱應(yīng)力反復(fù)作用下抵抗破壞的能力稱(chēng)為熱疲勞抗力。熱疲勞抗力是評(píng)價(jià)金屬材料熱疲勞性能的重要指標(biāo)之一，其表示方法為規(guī)定循環(huán)次數(shù)的裂紋長(zhǎng)度，或規(guī)定裂紋長(zhǎng)度的循環(huán)次數(shù)。人們通過(guò)在同一試驗(yàn)條件下對(duì)不同材料試樣所測(cè)裂紋長(zhǎng)度的比較，來(lái)判斷材料的熱疲勞抗力。熱疲勞試驗(yàn)具有周期短、成本低、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于新材料研制、工藝選擇、原材料復(fù)驗(yàn)和失效分析等工作中。隨著科技的發(fā)展，時(shí)至今日，金屬板材(含焊接件)熱疲勞性能的評(píng)定在核工業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)制造等領(lǐng)域已經(jīng)必不可少。我國(guó)已召開(kāi)多次全國(guó)熱疲勞學(xué)術(shù)會(huì)議，鋼鐵研究總院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中理工大學(xué)和上海大學(xué)對(duì)材料熱疲勞行為的研究做了較多工作。
[0003]如今市面上用于熱疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)種類(lèi)也越來(lái)越多，測(cè)試效果也不盡相同。例如中國(guó)專(zhuān)利CN200410100451提供的一種完全自動(dòng)化的熱疲勞試驗(yàn)機(jī)，目前應(yīng)用較廣泛。有的熱疲勞試驗(yàn)機(jī)適用于特定形狀試樣的熱疲勞實(shí)驗(yàn)，例如中國(guó)專(zhuān)利CN201310171101提供的一種適用于薄壁空心圓柱體試樣的熱疲勞試驗(yàn)機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，夾具可以一定速率自行旋轉(zhuǎn)，很好地解決了在熱疲勞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試樣受熱不均勻?qū)е聦?shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，優(yōu)化了熱疲勞試樣效果，同時(shí)也解決了試樣在水槽中冷卻不均勻的問(wèn)題。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，包括工作臺(tái)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支架，所述加熱系統(tǒng)包括電阻加熱爐和位于電阻加熱爐中的熱電偶，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻水、水槽和位于水槽中的溫度計(jì)，所述加熱系統(tǒng)位于工作臺(tái)上，冷卻系統(tǒng)位于加熱系統(tǒng)的下方，所述升降系統(tǒng)包括固定在工作臺(tái)上的氣缸、與氣缸連接的活塞桿和位于活塞桿端部的支板，支板的端部固定安裝有夾具，所述夾具與電機(jī)連接，電機(jī)固定在支板上，夾具與試樣連接，試樣位于電阻加熱爐中；所述控制系統(tǒng)包含電磁閥、可編程時(shí)間控制器和光電計(jì)時(shí)器，所述電磁閥與氣缸連接，可編程時(shí)間控制器同時(shí)與電磁閥和光電計(jì)時(shí)器連接。
[000?]作為優(yōu)選，所述電阻加熱爐與支架固定連接，支架固定在工作臺(tái)上。
[0007]作為優(yōu)選，所述工作臺(tái)上設(shè)有與活塞桿平行設(shè)置的導(dǎo)軌，活塞桿的頂部安裝有滑塊，滑塊沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑塊與支板固定連接
[0008]作為優(yōu)選，所述活塞桿頂端固定有第一圓盤(pán)，第一圓盤(pán)上設(shè)有若干個(gè)通孔，支板通過(guò)螺栓固定在第一圓盤(pán)上。
[0009]作為優(yōu)選，所述第一圓盤(pán)下方的活塞桿上安裝有若干個(gè)夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)上安裝有第二圓盤(pán)，第二圓盤(pán)上設(shè)有若干個(gè)通孔，第二圓盤(pán)通過(guò)螺栓安裝有若干個(gè)支板，所述工作臺(tái)為圓形狀，在工作臺(tái)上均勻分布有與支板個(gè)數(shù)相同的加熱系統(tǒng)，每個(gè)支板上連接的試樣插入到加熱系統(tǒng)中，每個(gè)加熱系統(tǒng)下方均設(shè)有冷卻系統(tǒng)。
[0010]作為優(yōu)選，每個(gè)冷卻系統(tǒng)中的水槽均有高度差，在圓周方向呈遞增或遞減排列，相鄰的水槽通過(guò)連接管連通，最低處的水槽通過(guò)水栗將冷卻水抽上最高的水槽。
[0011]作為優(yōu)選，所述夾持機(jī)構(gòu)包含半圓形的第一卡箍和第二卡箍，第一卡箍和第二卡箍通過(guò)螺栓固定在活塞桿上。
[0012]在本實(shí)用新型中，夾具頂部裝有定速電機(jī)，定速電機(jī)可帶動(dòng)夾具以固定速率旋轉(zhuǎn)；夾具底部裝有12個(gè)鐵制掛鉤，用于懸掛多組試樣?？刂葡到y(tǒng)中的可編程時(shí)間控制器對(duì)電磁閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸升降的控制。控制系統(tǒng)中的光電計(jì)時(shí)器根據(jù)氣缸來(lái)回一次計(jì)為一個(gè)循環(huán)。電阻加熱爐安裝在支架上，其中加熱爐距離工作臺(tái)較低的平面200mm。
[0013]有益效果:本實(shí)用新型的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014](I)夾具在熱疲勞試驗(yàn)中可以一定速率自行旋轉(zhuǎn)，使電阻加熱爐對(duì)試樣的加熱更為均勻以及流動(dòng)水對(duì)試樣冷卻更為均勻。
[0015](2)本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)適用于大多數(shù)金屬板材，對(duì)試樣要求低。
[0016](3)本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)一次實(shí)驗(yàn)可攜帶多個(gè)試樣，實(shí)驗(yàn)效率高。
[0017](4) —個(gè)升降系統(tǒng)通過(guò)第一圓盤(pán)可以同時(shí)作用于多個(gè)加熱系統(tǒng)，設(shè)備利用率高。
[0018](5) —個(gè)升降系統(tǒng)上通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)安裝有多個(gè)第二圓盤(pán)，可以同時(shí)處理不同長(zhǎng)度的試件。
[0019](6)多個(gè)加熱系統(tǒng)下方的水槽有高度差，冷卻水在水槽之間循環(huán)，冷卻效果好，減少了冷卻時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型另一種結(jié)構(gòu)不意圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型夾具不意圖。
[0023]圖4為適用于本實(shí)用新型的試樣示意圖。
[0024]圖5為第一圓盤(pán)的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0025]圖6為活塞桿上的第二圓盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7為夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1至圖7所示，本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，包括工作臺(tái)1、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支架14，所述加熱系統(tǒng)包括電阻加熱爐13和位于電阻加熱爐13中的熱電偶，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻水、水槽15和位于水槽15中的溫度計(jì)，所述加熱系統(tǒng)位于工作臺(tái)I上，冷卻系統(tǒng)位于加熱系統(tǒng)的下方，所述升降系統(tǒng)包括固定在工作臺(tái)I上的氣缸5、與氣缸5連接的活塞桿6和位于活塞桿6端部的支板10，支板10的端部固定安裝有夾具12，所述夾具12與電機(jī)11連接，電機(jī)11固定在支板10上，夾具12與試樣連接，試樣位于電阻加熱爐13中，所述電阻加熱爐13與支架14固定連接，支架14固定在工作臺(tái)I上。所述控制系統(tǒng)包含電磁閥、可編程時(shí)間控制器3和光電計(jì)時(shí)器2，所述電磁閥與氣缸5連接，可編程時(shí)間控制器3同時(shí)與電磁閥和光電計(jì)時(shí)器2連接。
[0028]如圖2所示，升降系統(tǒng)中氣栗為氣缸5提供氣體，電磁閥4調(diào)節(jié)氣缸5的進(jìn)氣和出氣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活塞桿6有序地升降，活塞桿6頂部和滑塊8固定安裝，滑塊8可在裝有導(dǎo)軌9的支座7上上下移動(dòng)，滑塊8—面與支板10連接，使得滑塊8帶動(dòng)支板10實(shí)現(xiàn)升降移動(dòng)。
[0029]如圖5和圖6所示，活塞桿6頂端固定有第一圓盤(pán)18，第一圓盤(pán)18上設(shè)有若干個(gè)通孔，支板10通過(guò)螺栓固定在第一圓盤(pán)18上。第一圓盤(pán)18下方的活塞桿6上安裝有若干個(gè)夾持機(jī)構(gòu)17，夾持機(jī)構(gòu)17上安裝有第二圓盤(pán)16，第二圓盤(pán)16上設(shè)有若干個(gè)通孔，第二圓盤(pán)16通過(guò)螺栓安裝有若干個(gè)支板10，所述工作臺(tái)I為圓形狀，在工作臺(tái)I上均勻分布有與支板10個(gè)數(shù)相同的加熱系統(tǒng)，每個(gè)支板10上連接的試樣插入到加熱系統(tǒng)中，每個(gè)加熱系統(tǒng)下方均設(shè)有冷卻系統(tǒng)。
[0030]在本實(shí)用新型中，每個(gè)冷卻系統(tǒng)中的水槽15均有高度差，在圓周方向呈遞增或遞減排列，相鄰的水槽15通過(guò)連接管連通，最低處的水槽15通過(guò)水栗將冷卻水抽上最高的水槽15。如圖7所示，所述夾持機(jī)構(gòu)17包含半圓形的第一卡箍和第二卡箍，第一卡箍和第二卡箍通過(guò)螺栓固定在活塞桿6上。
[0031 ]應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)操作如下:
[0032]熱疲勞實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前首先將試樣放上夾具12，夾具12安裝在支板10上，將夾具12緩慢放入電阻加熱爐13中。開(kāi)始熱疲勞實(shí)驗(yàn)時(shí)，依次打開(kāi)總電源、電阻加熱爐電源、時(shí)間控制器電源、光電計(jì)時(shí)器電源、電磁閥電源、定速電機(jī)電源及氣栗，通過(guò)可編程時(shí)間控制器3設(shè)置好加熱時(shí)間、冷卻時(shí)間和循環(huán)次數(shù)，通過(guò)溫控箱設(shè)置好加熱溫度，夾具12開(kāi)始在電阻加熱爐13中旋轉(zhuǎn)，再開(kāi)加熱并運(yùn)行程序，電阻加熱爐13開(kāi)始對(duì)試樣進(jìn)行加熱，實(shí)時(shí)的爐體溫度和試樣溫度可在溫控箱上顯示。加熱時(shí)間結(jié)束后，氣缸5開(kāi)始放氣，夾具12開(kāi)始下降進(jìn)入水槽15中進(jìn)行冷卻。冷卻時(shí)間結(jié)束后，氣栗開(kāi)始對(duì)氣缸5進(jìn)行充氣，活塞桿6開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)滑塊8帶動(dòng)支板10使夾具12上升進(jìn)入電阻加熱爐13中加熱。光電計(jì)時(shí)器2根據(jù)活塞桿6行走到最大量程位節(jié)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)數(shù)，如此往復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至達(dá)到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)為止。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)關(guān)加熱，一段時(shí)間后將夾具12從電阻加熱爐13中取出，依次關(guān)閉各處電源，取下試樣進(jìn)行裂紋檢測(cè)，根據(jù)所測(cè)裂紋的長(zhǎng)短來(lái)評(píng)價(jià)材料的熱疲勞性能。
[0033]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:包括工作臺(tái)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支架，所述加熱系統(tǒng)包括電阻加熱爐和位于電阻加熱爐中的熱電偶，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻水、水槽和位于水槽中的溫度計(jì)，所述加熱系統(tǒng)位于工作臺(tái)上，冷卻系統(tǒng)位于加熱系統(tǒng)的下方，所述升降系統(tǒng)包括固定在工作臺(tái)上的氣缸、與氣缸連接的活塞桿和位于活塞桿端部的支板，支板的端部固定安裝有夾具，所述夾具與電機(jī)連接，電機(jī)固定在支板上，夾具與試樣連接，試樣位于電阻加熱爐中；所述控制系統(tǒng)包含電磁閥、可編程時(shí)間控制器和光電計(jì)時(shí)器，所述電磁閥與氣缸連接，可編程時(shí)間控制器同時(shí)與電磁閥和光電計(jì)時(shí)器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述電阻加熱爐與支架固定連接，支架固定在工作臺(tái)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述工作臺(tái)上設(shè)有與活塞桿平行設(shè)置的導(dǎo)軌，活塞桿的頂部安裝有滑塊，滑塊沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑塊與支板固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述活塞桿頂端固定有第一圓盤(pán)，第一圓盤(pán)上設(shè)有若干個(gè)通孔，支板通過(guò)螺栓固定在第一圓盤(pán)上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述第一圓盤(pán)下方的活塞桿上安裝有若干個(gè)夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)上安裝有第二圓盤(pán)，第二圓盤(pán)上設(shè)有若干個(gè)通孔，第二圓盤(pán)通過(guò)螺栓安裝有若干個(gè)支板，所述工作臺(tái)為圓形狀，在工作臺(tái)上均勻分布有與支板個(gè)數(shù)相同的加熱系統(tǒng)，每個(gè)支板上連接的試樣插入到加熱系統(tǒng)中，每個(gè)加熱系統(tǒng)下方均設(shè)有冷卻系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:每個(gè)冷卻系統(tǒng)中的水槽均有高度差，在圓周方向呈遞增或遞減排列，相鄰的水槽通過(guò)連接管連通，最低處的水槽通過(guò)水栗將冷卻水抽上最高的水槽。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于熱疲勞實(shí)驗(yàn)的多試樣試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述夾持機(jī)構(gòu)包含半圓形的第—箍和第二卡箍，第—^箍和第二卡箍通過(guò)螺栓固定在活塞桿上。
【文檔編號(hào)】G01N3/60GK205593871SQ201620151925
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】許祥平, 周怡, 夏春智, 鄒家生
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)