[发明专利]一种旋转弯曲加载腐蚀疲劳试验用腐蚀系统及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及试验环境系统领域，尤其是涉及一种旋转弯曲加载腐蚀疲劳试验用腐蚀系统及其制作方法。

背景技术

对于轴系金属及其合金，在腐蚀环境（如海水、盐水、油类等）中服役时，不可避免会存在腐蚀环境与旋转弯曲应力共同作用下的腐蚀疲劳失效风险。因此，考核以上金属及其合金腐蚀环境中旋转弯曲加载方式下的腐蚀疲劳性能，具有重要意义。国标GB/T 4337-2008《金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法》，适用于金属材料在室温和高温空气中试样旋转弯曲条件下的疲劳试验，在腐蚀环境下也可以参考使用。然而，标准中并没有提及腐蚀系统的设计及其应用方法。发明专利“测量腐蚀液中疲劳裂纹扩展速率的试样及其试验方法（ZL2004100605693）”提到的腐蚀系统，是在轴向加载方式下设计的；实用新型专利“一种用于低周疲劳试验的简易腐蚀装置（ZL20112006407.6）”，主要适用于悬臂弯曲加载方式下的腐蚀环境应用。旋转弯曲加载方式和轴向加载方式及悬臂弯曲加载方式最大的不同，是试样在腐蚀液与应力共同作用下高速旋转（转速一般不低于3000rpm），这样就会带来两个问题：一个是试样由于高速旋转会使腐蚀液飞溅而出，溅出的腐蚀液既可能腐蚀试验机，也可能在长时间工作时因溅出减少而改变试样的环境状态（如使试样从腐蚀环境中改变为液气混合状态或空气状态下）。另一个问题是，腐蚀环境盒的设计不当（按照文献中设计的方法），一方面使得腐蚀液进出平衡调节困难，难以形成稳定的腐蚀液循环环境；另一方面，常常会使试样在高速旋转过程中，触碰环境盒，这样就常常会出现试样在夹持部分与工作段过渡处疲劳断裂失效的现象，从而使试验数据无效。相关文献也提到过有关旋转弯曲加载方式下腐蚀环境盒的设计方法，但试验效果仍然存在以上诸多问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中进行旋转弯曲加载腐蚀疲劳试验时使用的腐蚀系统会改变试验环境，造成试样无效断裂，从而影响试验结果的问题，提供一种旋转弯曲加载腐蚀疲劳试验用腐蚀系统及其制作方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种旋转弯曲加载腐蚀疲劳试验用腐蚀系统，包括无顶无底的长方体状的主盒和无顶的长风体状从盒，主盒粘结在从盒内部，主盒其中相互平行的两侧壁上开设有主盒进液口和主盒出液口，主盒的另外两个侧壁上开设有一对相互对称的用于穿过试样的U形凹槽，主盒的外侧壁靠近U形凹槽处固定有一对挡板，挡板靠近U形凹槽处加工有四分之一圆弧，两个挡板的圆弧配合U形凹槽底部围绕形成穿越试样的圆孔状结构以便于试样在主盒内腐蚀液中旋转同时减少此处腐蚀液的泄露，主盒进液口最高点低于主盒出液口的最低点，主盒出液口的最低点高于圆孔状结构的最高点，主盒顶部盖设有由非金属多孔材料制成的防止飞溅盖，防止飞溅盖底部加工有凹槽，凹槽的长度方向与试样的长度方向平行，凹槽的宽度大于试样的直径，从盒上还开设有从盒入口和从盒出口，从盒入口的其中一端通过管道与主盒进液口连通，从盒入口的另一端通过管道与低功率水泵连接以便于为主盒提供腐蚀溶液，主盒出液口和从盒出口均通过管道与过滤装置连接以便于过滤试验过程中可能产生的锈蚀产物，过滤装置通过管道与腐蚀液容器连接以便于将处理后的腐蚀液再利用，腐蚀液容器上盖设有腐蚀液容器盖以避免腐蚀液的挥发，低功率水泵安装在腐蚀液容器盖上，低功率水泵与从盒入口连接的管道上还安装有用于控制流速的小型水控装置。

制作所述的一种旋转弯曲加载腐蚀疲劳试验用腐蚀系统的方法，包括如下步骤：

步骤一、根据旋转弯曲疲劳试验机试样夹具的有效空间，并结合试样平行段与夹持部分过渡处的直径D，设计加工腐蚀循环系统主盒所需的各硬质非金属板四块，每块板材板厚为3mm～5mm，选取每块板材板宽度一样，其中，两块板长度相等并大于另外两块板的长度，长度较短的板的长度相等；

步骤二、取步骤一中确定的两块长度较长的板材，两块板均在垂直于长度方向上加工U形凹槽，U形凹槽的圆弧段直径比步骤一中的D大0.5mm～1mm，U形凹槽的深度为板高的一半；取步骤一中确定的两块长度较短的板材，其中一个加工主盒进液口，位于板材高度的1/3处，另一个加工主盒出液口，位于另1块板高度的2/3处，主盒进液口和主盒出液口的直径为5mm～10mm；

步骤三、粘结主盒、采用胶粘剂将步骤二中四块板材进行粘结，形成无顶无底的长方体状主盒，粘结的过程中适当用力挤压，以便粘结牢靠；