[发明专利]测试亚干式冷却条件对材料表面质量影响的装置及其方法

权利要求书

1.一种测试亚干式冷却条件对材料表面质量影响的装置，其特征在于：包括试件、用于固定试件并模拟切削热的电阻炉、气体冷却装置和液态介质冷却装置，所述气体冷却装置依次包括空气压缩机、安全阀、空气过滤器、截止阀、温度调节器、第一调节阀、气体流量计、气压表、温度表和空气干燥管，所述空气干燥管末端连接第一喷嘴；所述液态介质冷却装置依次包括液态介质、第二调节阀、液体流量计和液态介质管路，液态介质管路末端分支后分别连接第一喷嘴和第二喷嘴，液态介质管路与第一喷嘴和第二喷嘴分别设有第一开关和第二开关。

2.根据权利要求1所述的测试亚干式冷却条件对材料表面质量影响的装置，其特征在于：所述液态介质为水、植物油。

3.根据权利要求1所述的测试亚干式冷却条件对材料表面质量影响的装置，其特征在于：所述试件为两同轴圆柱体，包括上圆柱体和下圆柱体，所述下圆柱高为17.5mm直径为10mm；上圆柱高为2.5mm，直径为14mm；同时在上圆柱侧面铣两对称平面，铣入深度为1.5mm。

4.一种基于权利要求1至3任一项所述测试亚干式冷却条件对材料表面质量影响的装置的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将试件安装在持续供热的电阻炉上，设定电阻炉温度，使试件表面温度达到初始设定温度；

(2)打开空气压缩机，调节温度调节器，使喷出气体的温度达到实验预定温度；调节气体流量计，使气体压力达到实验预定压力，调整第一喷嘴，使第一喷嘴垂直于试件端面；

(3)选择打开第一开关或者第二开关，调节液体流量计，使液态介质的流量达到实验设定计量；

(4)当试件温度达到初始设定温度时，打开经控制、计量的第一喷嘴和第二喷嘴，使冷却介质喷向试件端面，冷却时间根据实验的需要分为瞬态冷却与稳态冷却；

(5)分别记录瞬态冷却和稳态冷却的相关参数，保存实验数据，取出试件；

(6)测量取出试件的表面质量信息并记录相关数据；

(7)更改冷却参数，重复步骤(1)～(6)，记录不同参数下相应表面质量值，进行对比，最终获取质量最佳的一组参数值作为工业应用中的数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述瞬态冷却是指采用气体冷却装置和液态介质冷却装置进行冷却的时间控制在1～3秒，然后使试件在空气中自然冷却；所述稳态冷却是指试件采用气体冷却装置和液态介质冷却装置进行冷却并一直冷却到试件被测量温度趋于稳定。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，如果液态介质凝点低于气体温度，则选择打开第一开关、关闭第二开关，将液态介质与气体混合之后再通过第一喷嘴喷出；如果液态介质凝点高于或等于气体温度，则选择关闭第一开关、打开第二开关，使液态介质通过第二喷嘴喷出，防止液态介质在第一喷嘴内部凝结。