[实用新型]一种新型多工位材料热疲劳性能测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料测试技术领域，具体涉及一种新型多工位材料热疲劳性能测试装置。

背景技术

当工件或材料经受周期性的快速加热和快速冷却时，因其自由膨胀和收缩受到约束而产生循环应力或循环应变，最终导致材料表面龟裂而破坏的现象称为热疲劳。

热疲劳损伤广泛存在于高温设备、热作模具、发动机、精密电子仪器等设备当中，举例说明：(1)核电站在正常运行过程中，主管道的高温水与支管道的低温水混合时，支管道内流体边界层发生周期性的变化，使支管道温度周期性的变化，引起热疲劳损伤；(2)热锻模具在汽车制造中起着举足轻重的作用，汽车热锻模具应用于轴类毛坯件的粗锻阶段时，由于坯料温度达到1200～1300℃，热锻模型腔与高温坯料接触，温度快速升高，工作过程中需要适时冷却，致使热锻模型腔表面承受冷热交替循环的温度变化，在表面产生热疲劳裂纹，影响模具的精度和服役寿命；(3)热轧轧辊，在其一次旋转中咬入被轧制材料时，轧辊表面的温度上升，在材料拖出后轧辊表面温度又下降，经历若干次加热和冷却循环后，轧辊表面受到热疲劳损伤，产生龟裂和剥落；(4)汽车发动机在启动-停车过程中遭受热疲劳损伤，容易在气缸或气缸盖表面产生热疲劳裂纹，破坏气缸气密性，恶化发动机性能；(5)卫星在太空近地轨道绕地球飞行时，卫星太阳能帆板朝阳面和背阳面温度差异巨大，太阳能帆板由于处于飞行状态断续的接受太阳光加热，使其处于一个温度循环当中，产生热循环应力，并在太阳能帆板表面形成热疲劳裂纹。

由于材料热疲劳现象的复杂性，热疲劳试验的测试技术在材料热疲劳研究中占有重要的地位和作用。国内外学者对此进行了大量研究，设计和提出了各种热疲劳试验装置和方法。材料热疲劳试验机的加热方式主要有红外加热、电阻加热、感应加热等，其中感应加热具有加热速度快、效率高、控制简单等优点，应用最为普遍。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种新型多工位材料热疲劳性能测试装置，本装置结构简单，运行可靠，操作方便，测试效率提高，试验成本降低，可大大缩短材料热疲劳试验周期。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种新型多工位材料热疲劳性能测试装置，包括试样旋转盘、传动系统、电机、加热系统、冷却系统和控制系统，电机通过传动系统带动试样旋转盘转动，试样旋转盘上设置有多个固定工位，试样测试时试样放置于固定工位上，加热系统和冷却系统设置于试样旋转盘的上方，分别对应于试样旋转盘上不同固定工位布置，控制系统控制电机、加热系统和冷却系统运转。

按照上述技术方案，加热系统包括平面感应加热线圈和电源，平面感应加热线圈与电源连接，平面感应加热线圈相对试样旋转盘上其中一个固定工位设置。

按照上述技术方案，加热系统还包括红外测温仪，红外测温仪设置于平面感应加热线圈的一侧，对准平面感应加热线圈下方固定工位上的试样进行测温。

按照上述技术方案，冷却系统包括冷却风扇，冷却风扇相对试样旋转盘上其中一个固定工位设置。

按照上述技术方案，冷却系统还包括冷却水溶液喷雾装置，冷却水溶液喷雾装置包括冷却水溶液喷嘴，冷却水溶液喷嘴设置于冷却风扇的一侧，对准冷却风扇下方的固定工位设置。

按照上述技术方案，所述的测试装置还包括环境气氛施加系统，环境气氛施加系统包括气体喷嘴和气瓶，气体喷嘴与气瓶连通，气体喷嘴设置于加热系统一侧，对准加热系统下方固定工位上的试样。

按照上述技术方案，控制系统包括控制柜，控制柜内设有PLC和控制电路，PLC通过控制电路分别与电机、加热系统和冷却系统连接。

按照上述技术方案，传动系统包括多个锥齿轮，电机带动锥齿轮适时转动，精确控制电机的转动角度，使试样旋转盘均匀转动至所需位置，确保装夹的试样旋转至平面感应加热线圈下方进行加热。

按照上述技术方案，试样旋转盘上的每个固定工位上均设有试样紧固夹，试样紧固夹用于试样的固定夹紧，所述固定工位上设有卡槽，卡槽的轮廓与试样紧固夹的外轮廓一致，试样紧固夹卡入卡槽内。

按照上述技术方案，试样紧固夹的上端设有凹槽，凹槽的一侧设有螺纹通孔，试样放入凹槽内，螺钉旋入螺纹通孔，将试样顶紧在凹槽内。

本实用新型具有以下有益效果：