[发明专利]一种可磨耗封严涂层准静态磨耗特性综合测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种可磨耗封严涂层准静态磨耗特性综合测试装置及方法，磨耗配副夹持摆杆通过摆杆转轴安装于摆杆转轴固定杆上，一端与可移动模块连接，可移动模块与轨道连接，轨道固定设置，可移动模块能够沿驱动磨耗配副夹持摆杆绕摆杆转轴摆动；可移动模块上设有载荷检测部件，载荷检测部件能够检测磨耗配副夹持摆杆传导的力学信号；磨耗配副夹持摆杆的另一端安装有磨耗配副，涂层试样夹具设置于与磨耗配副相对的位置，涂层试样夹具与移动平台连接，移动平台能够驱动涂层试样夹具移动；涂层试样夹具上设有对样品进行加热的控温装置。本发明能够测试可磨耗封严涂层切削力大小，从而指导制备具有良好可磨耗性的封严涂层。

技术领域

本发明属于可磨耗封严涂层性能测试领域，具体涉及一种可磨耗封严涂层准静态磨耗特性综合测试装置及方法。

背景技术

随着航空工业对涡轮发动机的推力、推重比及燃油效率的要求越来越高，发动机的进口温度和燃气压力逐渐增大，发动机的压气机及涡轮叶片部分服役环境更加恶劣。在航空发动机运行过程中，发动机转子及机匣材料因热膨胀差异、叶片伸长效应等因素的影响下，都会导致叶尖与机匣内壁发生强烈摩擦，造成摩擦热积累及叶尖磨损等问题，最终将可能导致航空发动机损毁。

上述问题可以通过在机匣内部涂覆可磨耗封严涂层来解决，当叶片与机匣将发生碰摩时，通过涂层的主动牺牲磨耗保护叶片及机匣。同时，碰摩过程中，叶片嵌入涂层，与涂层形成良好副配，减小叶尖间隙，压气机叶尖间隙越小，发动机效率越高，油耗越小。压气机径向间隙每减少0.076mm，发动机单位油耗量将减少1％。在比油耗相同的条件下，可提高2.5％推重比。

航空发动机转子叶片切削可磨耗封严涂层的切削力大小，能反映出涂层发生主动磨耗特性好坏，从而指导制备具有良好可磨耗性的封严涂层，充分保护航空发动机叶片与机匣。可磨耗涂层切削过程极为复杂，目前多通过高速磨耗机测定可磨耗封严涂层切削力大小，但高速磨耗机运转过程中由于振动效应、叶片伸长效应影响，无法准确反应可磨耗封严涂层在一定切削深度下的切削力大小。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可磨耗封严涂层准静态磨耗特性综合测试装置及方法，本发明能够测试可磨耗封严涂层切削力大小，从而指导制备具有良好可磨耗性的封严涂层。

本发明采用的技术方案如下：

一种可磨耗封严涂层准静态磨耗特性综合测试装置，包括运动轨道、可移动模块、磨耗配副夹持摆杆、摆杆转轴、摆杆转轴固定杆、移动平台和涂层试样夹具，摆杆转轴固定杆竖直设置，磨耗配副夹持摆杆通过摆杆转轴安装于摆杆转轴固定杆上，磨耗配副夹持摆杆的一端与可移动模块连接，可移动模块与运动轨道连接，运动轨道固定设置，可移动模块能够沿所述运动轨道移动并能驱动磨耗配副夹持摆杆绕摆杆转轴摆动；可移动模块上设有载荷检测部件，载荷检测部件能够检测磨耗配副夹持摆杆传导的力学信号；磨耗配副夹持摆杆的另一端安装有磨耗配副，涂层试样夹具设置于与磨耗配副相对的位置，所述涂层试样夹具用于安装待测可磨耗封严涂层样品并与移动平台连接，移动平台能够驱动涂层试样夹具移动，使待测可磨耗封严涂层样品与磨耗配副接触或分离，并控制磨耗配副切入待测样品的深度；

涂层试样夹具上设有控温装置，所述控温装置能够将待测可磨耗封严涂层样品维持于预设温度。

优选的，本发明可磨耗封严涂层准静态磨耗特性综合测试装置还包括总控单元，控温装置、可移动模块、移动平台和载荷检测部件均与总控单元连接。

优选的，所述控温装置包括涂层试样加热器和试样温度传感器；涂层试样加热器用于加热待测可磨耗封严涂层样品到指定温度，或保证待测可磨耗封严涂层样品恒定于指定温度；试样温度传感器用于测量待测可磨耗封严涂层样品的温度。

优选的，试样温度传感器的检测端与待测可磨耗封严涂层样品接触。