[发明专利]一种热疲劳试验机及试验方法

说明书

本发明公开了一种热疲劳试验机及试验方法，热疲劳试验机的特征是包括驱动、加热、冷却、干燥、观测、温度检测、控制系统和机座。驱动系统由步进电机、旋转轴、工作台圆盘、试样装载装置组成；加热系统由超音频感应器、U形感应线圈、循环水槽、潜水泵组成；冷却系统由低温恒温槽、水泵、冷却槽、输送管、喷嘴组成；干燥系统由鼓风机、聚风管组成；观测系统由连续变焦镜头、LED光源、CCD组成；温度检测系统包括传感器和支架；控制系统包括开关、触摸屏、工控机、PLC、试验程序。热疲劳实验步骤有装夹试样、参数设置、开启观测系统、开启冷却系统、进行试验和停机。本发明可解决现有疲劳试验机的精度不高、试验速度慢、过程繁琐等问题。

技术领域

本发明涉及一种热疲劳试验机及试验方法，属于材料试验技术领域。

背景技术

目前，随着制造业的发展，材料成型及材料服役过程中，因大变形或断裂导致的事故性破坏越来越少，而热疲劳等累积性损伤导致的材料失效越来越普遍，材料的热疲劳行为受到学术界和工业界的广泛关注。

CN201611101570.5发明了一种热疲劳实验装置，包括：工作架，包括激光固定架；激光加热系统，安装在激光固定架上，用于加热样品；样品放置座，位于激光发生器的下方，包括固定样品的夹持装置，夹持装置包括两块相对设置的夹持块，和驱动两块夹持块相对运动的动力装置；温度测量装置，用于实时监测样品在实验过程中的温度变化；裂纹观测装置，用于通过图像设备监测样品表面在实验过程中的状态变化；冷却装置，用于降低样品的温度；控制单元，用于控制各部件的实验参数。但激光的能量密度大，可能对样品局部造成大的损伤；而且激光器价格昂贵。目前的热疲劳试验设备还存在着操作繁琐，精度低、周期长等问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种热疲劳试验机，试样的夹具按一定的程序作圆周运动，经过加热、冷却、干燥、观测等工序的循环，完成材料的热疲劳实验，试验过程可控，精度高、速度快、操作简便。

本发明的热疲劳试验机，其特征在于包括驱动系统（1）、加热系统（2）、冷却系统（3）、干燥系统（4）、观测系统（5）、温度检测系统（6）、控制系统（7）和机座（8）；所述的驱动系统包括步进电机（1.1）、旋转轴（1.2）、工作台圆盘（1.3）、试样装载装置（1.4）；所述的加热系统包括超音频感应器（2.1）、U形感应线圈（2.2）、循环水槽（2.3）、潜水泵（2.4）；所述冷却系统包括低温恒温槽（3.1）、水泵（3.2）、冷却槽（3.3）、输送管（3.4）、喷嘴（3.5）；干燥系统包括鼓风机（4.1）、聚 风管（4.2）；观测系统包括连续变焦镜头（5.1）、LED辅助光源（5.2）、CCD相机（5.3）；温度检测系统包括2支红外线温度传感器（6.1）和支架（6.2）；控制系统包括电源开关（7.1）、触摸屏（7.2）、工控机（7.3）、PLC（7.4）、疲劳试验应用程序（7.5）；所有的部件都装配和固定于机座（8）上，并可根据进行位置调节。

本发明的热疲劳试验机，其进一步的特征在于：

（1）热疲劳试验机的驱动系统中试样装载装置（1.4）的一端正面带两个螺纹孔，用于安放螺钉与工作台圆盘（1.3）固定；另一端的侧面有X（X≧1）个圆柱孔或方孔用于装载试样（9），正面带Y（Y=X）个螺纹孔，用于安放螺钉紧固试样；工作台圆盘（1.3）的正面圆周上均匀分布着四组螺纹孔（每组两个），其尺寸与试样装载装置（1.4）相匹配，用于试样装载装置（1.4）在工作台圆盘（1.3）上的安装；工作台圆盘（1.3）与旋转轴（1.2）采用键销连接；旋转轴（1.2）与步进电机（1.1）相连，步进电机（1.1）与控制系统（7）中的PLC（7.4）相连并受其控制；