[发明专利]一种多功能全自动材料热疲劳试验机

说明书

本发明提供一种多功能全自动材料热疲劳试验机，属于材料试验技术领域。该装置由加热和控温系统、冷却系统、升降程控系统、机架机壳系统和供气系统组成。加热和控温系统由加热炉、炉壳、热电偶和程序控温仪组成，冷却系统由水槽、均热搅拌器、供排水管、隔离水套和温度计组成；升降程控系统由耐高温金属细丝、收线轮和直流减速电机及可调直流稳压电源、微机时控插座和中间继电器组成的程控热冲击电路构成；机架机壳系统由升降管，对接法兰水套和安装门组成；供气系统由进气管与流量计和出气管及阀门组成。本材料热疲劳试验机装置结构简单可靠、自动灵活、功能多样，程控电路简单合理、成本低。

技术领域

本发明涉及材料试验技术领域，特别是指一种多功能全自动材料热疲劳试验机。

背景技术

热疲劳是指材料在没有承受外载荷而是处于交变温度条件下，由于工具表面的热膨胀/收缩差引起了交变压应力和拉应力，使材料损伤以致于开裂的现象。热作模具钢是用于制造将加热到再结晶温度以上的金属或液态金属压制成工件和其他热加工零件的操作模具，被广泛应用于压铸模、锻造模、热挤压模、模锻压模以及超高强度结构件等领域。在冲压、锻造或压铸等金属热成形应用中，工具与热工件或熔融金属之间的接触，这种冷热交替和机械负荷变化的极端工况，使得模具的使用寿命受到限制。热作模具特别是压铸模过早失的常见原因多是热疲劳失效，约占铝合金压铸模失效总量的80％。

热疲劳失效作为热作模具钢的第一失效机制，虽然受到普遍关注，国内外对热疲劳性能测试方法作了不少研究，但至今尚无统一的试验方法，比较常见的为乌德霍姆(Uddeholm)热疲劳试验，但推广有限，具体所用的试验设备依靠自制居多，导致所用的试验设备和方法不一，有人采用盐浴循环加热法，这种方法麻烦、费时间，也有人采用火焰加热法，但温度难以控制，对试验结果有较大影响。利用高温电阻炉组成加热系统，循环水急冷，电子微机时控插座、中间继电器这些生活中来源非常广的电路元件组成控制系统，实现试样的下降→冷区→上升→保温交替循环，可以很好地模拟热疲劳失效。同时，当测试试样不进行温度循环交替时，又可对材料进行退火、正火、淬火和回火处理；升降机构的存在可使反复出炉时间和温度简易可控；供气系统的存在可实现材料的气氛保护(如N₂、Ar、H₂等)需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多功能全自动材料热疲劳试验机，该装置简单可靠、自动灵活、结构合理、成本低、功能完备、可操作性强，易于推广使用。

该试验机包括加热和控温系统、冷却系统、试样升降程控系统、机架机壳系统和供气系统。加热和控温系统由加热炉、炉壳、热电偶和程序控温仪表组成，冷却系统由水槽、均热搅拌器、供排水管、隔离水套和水温温度计组成，试样升降程控系统由耐高温金属细丝、收线轮和直流减速电机及程控热冲击电路组成，机架机壳系统由升降管、对接法兰水套和安装门组成，供气系统由进气管与流量计和出气管及阀门组成。水槽位于试验机最下部，水槽下部设置均热搅拌器和出水口，水槽上部设置注水口，供排水管插入注水口，水槽上方设置对接法兰水套，对接法兰水套上插入水温温度计，炉壳安装在对接法兰水套上，炉壳内为加热炉，加热炉上设置热电偶，加热炉连接程序控温仪表，炉壳下部设置进气管与流量计，炉壳上部设置出气管及阀门，炉壳上方覆盖隔离水套，隔离水套上设置升降管，升降管上部设置安装门并安装直流减速电机，直流减速电机连接程控热冲击电路和收线轮，收线轮上绕有耐高温金属细丝

程控热冲击电路由可调直流稳压电源、微机时控插座一、微机时控插座二和中间继电器一、中间继电器二组成。

可调直流稳压电源的型号为15W.AC.220V.DC.0～24V。

微机时控插座一和微机时控插座二的型号为菠茵电子有限公司生产的B-198A多功能定时器。

中间继电器一和中间继电器二为常规小型固体继电器。