一种模拟浪花飞溅区的冲蚀-腐蚀实验装置的制造方法_2

文档序号:8526902阅读:来源:国知局
试样装夹系统结构示意图;
[0016]图3为本发明实施例中上试样架的俯视图。
[0017]图中,1-底座;2_介质槽;3_密封盖;4_橡胶密封圈;5_液压升降架;6_泄压旋钮;7-踏板;8_电机;9_小皮带轮;10_皮带;11_大皮带轮;12_联轴器;13_固定横梁;14-轴承;15_传动轴;16-U型密封盖;171-上试样架;172_下试样架;173_上试样架固定螺母;174-下试样架固定螺母;175-定位槽;176-L型支架;177-试样固定螺栓;178_支架固定螺栓;18_橡胶保护套;19_搅拌叶片;20_短尺试样;211_温控仪;212_温度传感器;213_加热管;221_光照控制器;222_紫外线灯管;223_隔离板;231_多通道电化学工作站;232_电极线;233_电极线密封件;234_电极支架;235_全浸试样;236_参比电极;237_辅助电极;2401_碳刷支架;2402_第一工作电极碳刷;2403_第二工作电极碳刷;2404-第三工作电极碳刷;2405_参比电极碳刷;2406_辅助电极碳刷;2407_第一工作电极导电环;2408_第二工作电极导电环;2409_第三工作电极导电环;2410_参比电极导电环;2411-辅助电极导电环;2412_第一工作电极;2413_第二工作电极;2414_第三工作电极;2415-旋转参比电极;2416-旋转辅助电极;251_进泵管路;252_砂浆泵;253_出口调节阀门;254_循环液出口管路;255_压力表;256_流量计;257_喷嘴;258_旁路阀门;259_排液阀门。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0019]如图1-3所示,本发明实施例提供了一种模拟浪花飞溅区冲蚀-腐蚀实验装置,其特征在于,所述实验装置以底座I为支撑,包括升降系统、试样装夹系统、动力系统、喷射系统、紫外光照老化系统、电化学测试系统和温控系统;底座I上固定有液压升降架5,通过踏板7或泄压旋钮6控制液压升降架5的上升或下降,液压升降架5上装有试样装夹系统和动力系统,液压升降架5 —侧安装有介质槽2,用于贮存腐蚀介质和其余系统的安装固定,试样装夹系统安置在介质槽2内部,为保证腐蚀介质免受外界环境影响,所述介质槽2上方套装密封盖3,并通过橡胶密封圈4将二者密封;密封盖3中间开孔以便传动轴15通过,开孔周边加工有环形凹槽,环形凹槽内填充不易挥发的液体介质,传动轴15上安装有U型密封盖16,U型密封盖16下表面降至环形凹槽内介质液面以下,实现了介质槽2的完全密封,以达到精确控制介质槽2内氧含量的目的;所述动力系统中的电机8固定在升降架5的上方,所述电机8转速可调,电机8输出扭矩依次通过小皮带轮9、皮带10、大皮带轮11、联轴器12传输到传动轴15上,进而带动固定在传动轴15上的试样装夹系统旋转,所述传动轴15上装有轴承14,并通过固定横梁13与液压升降架5固定连接,以提高传动轴15的稳定性,所述传动轴15的外表面包覆橡胶保护套18,可避免喷射介质对其造成冲蚀损伤;所述试样装夹系统包括上试样架171、上试样架固定螺母173、下试样架172、下试样架固定螺母174、L型支架176、试样固定螺栓177和支架固定螺栓178,所述上试样架171和下试样架172分别通过上试样架固定螺母173和下试样架固定螺母174固定在传动轴15上,所述上试样架171和下试样架172为圆柱形,沿环向均匀分布12个定位槽175,每个定位槽175上均安装有L型支架176,L型支架176上通过试样固定螺栓177固定有9支短尺试样20,主要用于冲蚀-腐蚀形貌、失重和机理分析和3支长尺试样用于冲蚀-腐蚀过程中的电化学监测,所述L型支架176可沿定位槽175长度方向移动,即上试样架171或下试样架172的径向方向移动,用于调节试样与喷嘴257之间的距离,通过支架固定螺栓178可将L型支架176固定;所述电化学测试系统包括多通道电化学工作站231、电极线232、电极线密封件233和相应的电极;3支长尺试样分别作为第一工作电极2412、第二工作电极2413和第三工作电极2414,3支工作电极的上端实验环境与短尺试样20相同,下端始终浸于腐蚀介质中,在下试样架172的底部距离3支工作电极一定位置处安装有共用的旋转参比电极2415和旋转辅助电极2416,实验过程中随3支工作电极一同旋转,构成旋转电极体系;上试样架171的上表面不同径向位置依次安装有相互绝缘的第一工作电极导电环2407、第二工作电极导电环2408、第三工作电极导电环2409、参比电极导电环2410和辅助电极导电环2411,通过五根导线分别与第一工作电极2412、第二工作电极2413、第三工作电极2414、旋转参比电极2415和旋转辅助电极2416相连;密封盖3下表面装有碳刷支架2401,碳刷支架2401上装有第一工作电极碳刷2402、第二工作电极碳刷2403、第三工作电极碳刷2404、参比电极碳刷2405和辅助电极碳刷2406,分别与第一工作电极导电环2407、第二工作电极导电环2408、第三工作电极导电环2409、参比电极导电环2410和辅助电极导电环2411接触,保证试样旋转过程中可连续进行电化学测试;第一工作电极碳刷2402、第二工作电极碳刷2403、第三工作电极碳刷2404、参比电极碳刷2405和辅助电极碳刷2406通过电极线232连接有多通道电化学工作站231,电极线232与密封盖3之间采用电极线密封件233密封;实验过程中的电化学测试结果包含了长尺试样2411浸于介质部分的腐蚀信息,为了扣除长尺试样全浸区域腐蚀造成的影响,所述电化学测试系统还包括补偿模块,包括电极支架234、全浸试样235、参比电极236和辅助电极237,所述电极支架234固定于介质槽2的内壁处,电极支架234下方悬挂全浸试样235,所述参比电极236、辅助电极237与全浸试样235的相对位置与上述旋转电极体系相同;将长尺试样腐蚀速率减去全浸试样的腐蚀速率,即为试样在冲蚀-腐蚀联合作用下的腐蚀分量;所述喷射系统包括砂浆泵252、进泵管路251、循环液出口管路254、出口调节阀门253、旁路阀门258、排液阀门259和喷嘴257,腐蚀介质沿进泵管路251进入砂浆泵252,经出口调节阀门253进入循环液出口管路254内,随后经喷嘴257喷射至旋转的试样上,循环液出口管路254上装有压力表255、流量计256和出口调节阀门253,可通过出口调节阀门253调整介质的喷出速度,进泵管路251与砂浆泵252之间设有旁路阀门258,传动轴15的端部安装搅拌叶片19,以提高介质的均匀程度,砂浆泵252 —侧设有排液阀门259 ;紫外光照老化系统包括光照控制器221、环形紫外线灯管222和隔离板223,实验过程中可考察试样表面涂层老化对冲蚀-腐蚀性能的影响,紫外线灯管222安装在介质槽2的内壁处,为防止喷射介质对灯管造成损坏,在喷嘴257周边安装有隔离板223,紫外线灯管222与光照控制器221连接,可对实验过程中的光照条件进行控制;所述温控系统包括依次连接的温控仪211、温度传感器212和加热管213,加热管213安装在介质槽2的内,并通过温控仪211控制加热管213的工作状态,温度传感器212和加热管213安装在介质槽2的外侧。
[0020]所述密封盖3采用有机玻璃制作,以便观察实验过程中介质槽2内的变化情况。
[0021]所述传动轴15上带有螺纹。
[0022]所述介质槽2采用耐蚀性较好的不锈钢制作。
[0023]所述上试样架171、上试样架固定螺母173、下试样架172、下试样架固定螺母174、L型支架176、试样固定螺栓177和支架固定螺栓178均采用高强度聚醚醚酮制作,以避免零部件腐蚀对实验体系造成影响。
[0024]所述温度传感器212和加热管213外壳均采用不锈钢材料制作。
[0025]实施例
[0026]采用相关设备,利用NaOH调整pH到8的3.5% NaCl溶液,在冲击速度5.4m/s,冲击频率IHz条件下,对电弧铝涂层、底锌面铝涂层、锌铝伪合金涂层、铝钛涂层的抗冲蚀-腐蚀速率随时间的变化规律以及腐蚀电流密度进行了对比研宄,解析了冲蚀失效机理。
[0027](I)碳钢在模拟飞溅区的冲蚀形貌主要是腐蚀坑和流线型腐蚀,腐蚀坑出现在水射流直接冲击的部位,而冲击角以外出现的流线型腐蚀是由于气液两相流引起的。空蚀在飞溅区金属腐蚀失效过程中起着重要作用,提高材料的抗微切削性能有利于提高材
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