专利名称：一种简易热疲劳试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验机，特别涉及一种金属材料的热疲劳试验机。
背景技术：
热疲劳是金属材料失效的主要形式之一，热疲劳是指温度变化引起的材料自由膨胀或收缩受到约束，其结果是在材料内部因变形受限制产生热应力，当温度反复变化时，此热应力也反复变化，从而使材料受到损伤。因此，若金属材料用于制作对温度起伏变化条件下工作的零件时，必须考虑材料的热疲劳性能指标。金属的热疲劳试验是一种定性的试验，其试验方式一般是将金属材料快速加热达到试验上限温度后，再用压缩空气或空气加水急速冷却至下限温度。现有的金属热疲劳试验方法主要有二种，一种在将金属材料放在炉中加热后取出直接放在水中冷却，这种方法人为因素较多，难以保证试验的准确性；另一种是采用热疲劳试验机，虽热疲劳试验机实现了机械化控制，人为因素较少，可保证试验的准确性，然而，现有热疲劳试验机的体积较大， 造价较高，不适宜小金属试样的试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小、造价低，适宜小金属试样试验的简易热疲劳试验机。本发明的技术方案是这样的一种简易热疲劳试验机，包括机架及安装在机架上的加热系统和冷却系统，该加热系统设于该冷却系统的上方；上述支架上设有供金属小试样放置的，并处于上述冷却系统下方的放置平台，及控制该放置平台可上下升降至上述加热系统和上述冷却系统内的升降控制机构，上述升降控制机构包括齿条、齿轮、步进电机及控制步进电机工作的控制电路机构，上述齿轮固定在上述步进电机的输出轴上，上述齿条以可上下升降的方式活动立设于上述支架上，上述齿轮与上述齿条的下端相啮合，上述放置平台固定在上述齿条的上端。上述冷却系统包括两两相对设置的喷淋系统，两喷淋系统间形成有供上述放置平台穿过的冷却通道，两上述喷淋系统位于上述冷却通道处分别设有喷淋头，且两喷淋头相对设置。上述加热系统包括电阻丝和供上述放置平台处于其内的加热炉，上述加热炉立设于上述机架上，并处于上述冷却系统的上方，上述加热炉上开设有供上述放置平台伸入上述加热炉内的开口，此开口与上述冷却系统的冷却通道相对应设置，上述电阻丝环绕设于上述加热炉内，并处于上述加热炉的外侧壁与内侧壁之间。上述支架上设有向上述冷却系统方向延伸的条形槽，此条形槽与上述步进电机的输出轴垂直设置，上述齿条活动嵌设于上述条形槽内，上述条形槽上开设有供上述齿条的齿牙裸露出的窗口，上述齿轮处于此窗口内。上述控制电路机构包括单片机、控制电路、驱动电路和显示电路，上述控制电路与上述单片机的输入端连接，上述驱动电路和上述显示电路分别与上述单片机的输出端连接，上述驱动电路的输出端与上述步进电机驱动连接。
上述单片机为89C51单片机。 上述电路控制机构设于控制箱内，上述控制电路为键盘控制电路，该键盘控制电路包括电机转速控制电路、加热时间控制电路和冷却时间控制电路，上述控制箱上设有与上述显示电路连接的显示屏，与上述电机转速控制电路连接的电机转速控制键，与上述加热时间控制电路连接的加热时间控制键，及与上述冷却时间控制电路的冷却时间控制键。采用上述技术方案后，本发明的一种简易热疲劳试验机.使用时，可将金属小试样放置在放置平台上，然后通过升降控制机构控制放置平台向上提升至加热系统内加热， 加热一定的时间后，升降控制机构再控制放置平台向下降落至冷却系统内冷却，冷却一定的时间后，再通过升降控制机构将放置平台向上提升至加热系统内加热，如此反复加热冷却，进而考核金属小试样的热疲劳性能。本发明的一种简易热疲劳试验机，适宜金属小试样试验，结构紧凑，体积小，造价低。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的电路原理框图。图中放置平台1冷却系统2
左喷淋系统21喷淋头211
右喷淋系统22喷淋头221
冷却通道23加热系统3
电阻丝31加热炉32
上开口321下开口322
安装腔室323升降控制机构4
齿条41齿轮42
步进电机43输出轴431
电路控制机构4489C51单片机441
键盘控制电路442驱动电路443
显不电路444晶振电路445
复位电路446安装底座5
条形槽51窗口511
控制箱6显示屏61
电机转速控制键62加热时间控制键63
加热时间控制键64导线具体实施例方式
本发明的一种简易热疲劳试验机，如图1、2所示，包括机架，放置平台1，供放置平台1伸入其内冷却的冷却系统2，供放置平台1伸入其内加热的加热系统3，及控制该放置平台1可上下升降至冷却系统2或加热系统3内的升降控制机构4，放置平台1设于冷却系统2的下方，冷却系统2处于加热系统3的下方，该机架包括由下而上依次连接在一起的供放置平台1安装的安装底座5，供冷却系统2安装的冷却安装架(图中未示出)，及供加热系统3安装的加热安装架(图中未示出)。冷却系统2包括左喷淋系统21和右喷淋系统22，左喷淋系统21与右喷淋系统22 相对设置，且左喷淋系统21与右喷淋系统22间形成有供放置平台1穿过的冷却通道23，左喷淋系统21与右喷淋系统22上分别设置有喷淋头211、221，喷淋头211和喷淋头221分别处于冷却通道23内，且喷淋头211与喷淋头221相对设置。本发明中的喷淋系统的结构的原理与现有技术中的喷淋系统的结构和原理相同，本申请人在此不再累述。加热系统3包括电阻丝31和加热炉32，加热炉32立设于加热安装架(图中未示出)上，加热炉32为其内形成有供放置平台1容置的中空圆柱炉体，该加热炉32的上、下两端分别开设有供放置平台1伸入加热炉32内的上开口 321和下开口 322，下开口 322与冷却系统2的冷却通道23相对应设置，电阻丝31环绕在加热炉32的侧壁上，且该加热炉 32的内侧壁和外侧壁之间开设有供电阻丝31放置的安装腔室323，并处于上述加热炉的外侧壁与内侧壁之间。使用时，加热系统3的电阻丝31的两端分别伸出加热炉32外并通过导线与电源电连接。升降控制机构4包括齿条41、齿轮42、步进电机43及控制步进电机43工作的控制电路机构44，步进电机43固定安装在安装底座5上，安装底座5上开设有向冷却通道23 方向延伸的，并与齿条41相适配的条形槽51，齿条41活动嵌装在此条形槽51内，且条形槽 51上开设有供齿条41的齿牙裸露出的窗口 511，步进电机43的输出轴431与齿条41垂直设置，齿轮42固装在步进电机43的输出轴431上，并处于窗口 511内，且齿轮42与齿条41 的下端相啮合，放置平台1固定在齿条42的上端端部；控制电路机构44设于控制箱6内， 控制电路机构44包括89C51单片机441、键盘控制电路442、驱动电路443、显示电路444、 晶振电路445和复位电路446，键盘控制电路442和复位电路446分别与89C51单片机441 的输入端连接，驱动电路443、显示电路444和晶振电路445分别与89C51单片机的端口连接，驱动电路443的输出端通过导线7与步进电机43驱动连接，键盘控制电路442包括有电机转速控制电路(图中未示出)、加热时间控制电路(图中未示出)和冷却时间控制电路 (图中未示出)，控制箱6的外侧面设有与显示电路444连接的显示屏61，与电机转速控制电路连接的电机转速控制键62，与加热时间控制电路连接的加热时间控制键63，及与冷却时间控制电路连接的冷却时间控制键64。使用时，操作者可将金属小试样放置在放置平台1上，然后开启电路控制机构44， 驱动电路443驱动步进电机43启动，此时步进电机43的输出轴431可带动齿轮42作顺时针或逆时针转动，齿轮42的顺时针或逆时针转动可带动齿条41作上下升降移动，齿条41 的上升移动可使放置平台1向上依次穿过冷却通道23，下开口 322至加热炉21内，此时置于加热炉21内的金属小试样可通过加热丝22产生的热量对放置平台1的金属小试样进行加热；齿条41的下降移动可使处于加热炉21内的放置平台1下降至冷却通道23内，此时喷淋头211和喷淋头221分别向放置平台1的金属小试样喷射水，使金属小试样进行冷却； 通过齿条41的反复上下升降移动可使放置平台1上的金属小试样进行反复加热冷却，从而考核出金属小试样的热疲劳性能。
本发明中，由于键盘控制电路包括有电机转速控制电路、加热时间控制电路和冷却时间控制电路，控制箱上设有电机转速控制键62、加热时间控制键63和冷却时间控制键64，这样，该热疲劳试验机可根据各控制键对试验参数(如电机速率、加热时间、冷却时间)，进行调节，以使金属小试样的试验参数与金属成品的工作参数相适应，同时各试验参数还可通过控制箱6的显示屏61显示出来。上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
权利要求
1.一种简易热疲劳试验机，包括机架及安装在机架上的加热系统和冷却系统，该加热系统设于该冷却系统的上方；其特征在于上述支架上设有供金属小试样放置的，并处于上述冷却系统下方的放置平台，及控制该放置平台可上下升降至上述加热系统和上述冷却系统内的升降控制机构，上述升降控制机构包括齿条、齿轮、步进电机及控制步进电机工作的控制电路机构，上述齿轮固定在上述步进电机的输出轴上，上述齿条以可上下升降的方式活动立设于上述支架上，上述齿轮与上述齿条的下端相啮合，上述放置平台固定在上述齿条的上端。
2.根据权利要求1所述的一种简易热疲劳试验机，其特征在于上述冷却系统包括两两相对设置的喷淋系统，两喷淋系统间形成有供上述放置平台穿过的冷却通道，两上述喷淋系统位于上述冷却通道处分别设有喷淋头，且两喷淋头相对设置。
3.根据权利要求2所述的一种简易热疲劳试验机，其特征在于上述加热系统包括电阻丝和供上述放置平台处于其内的加热炉，上述加热炉立设于上述机架上，并处于上述冷却系统的上方，上述加热炉上开设有供上述放置平台伸入上述加热炉内的开口，此开口与上述冷却系统的冷却通道相对应设置，上述电阻丝环绕设于上述加热炉内，并处于上述加热炉的外侧壁与内侧壁之间。
4.根据权利要求1所述的一种简易热疲劳试验机，其特征在于上述支架上设有向上述冷却系统方向延伸的条形槽，此条形槽与上述步进电机的输出轴垂直设置，上述齿条活动嵌设于上述条形槽内，上述条形槽上开设有供上述齿条的齿牙裸露出的窗口，上述齿轮处于此窗口内。
5.根据权利要求1所述的一种简易热疲劳试验机，其特征在于上述控制电路机构包括单片机、控制电路、驱动电路和显示电路，上述控制电路与上述单片机的输入端连接，上述驱动电路和上述显示电路分别与上述单片机的输出端连接，上述驱动电路的输出端与上述步进电机驱动连接。
6.根据权利要求5所述的一种简易热疲劳试验机，其特征在于上述单片机为89C51 单片机。
7.根据权利要求5所述的一种简易热疲劳试验机，其特征在于上述电路控制机构设于控制箱内，上述控制电路为键盘控制电路，该键盘控制电路包括电机转速控制电路、加热时间控制电路和冷却时间控制电路，上述控制箱上设有与上述显示电路连接的显示屏，与上述电机转速控制电路连接的电机转速控制键，与上述加热时间控制电路连接的加热时间控制键，及与上述冷却时间控制电路的冷却时间控制键。
全文摘要
本发明提供一种简易热疲劳试验机，包括机架及安装在机架上的加热系统和冷却系统，加热系统设于冷却系统的上方；支架上设有放置平台，及控制放置平台上下升降的升降控制机构，升降控制机构包括齿条、齿轮、步进电机及控制步进电机工作的控制电路机构，齿轮固定在步进电机的输出轴上，齿条以可上下升降的方式活动立设于支架上，齿轮与齿条的下端相啮合，放置平台固定在齿条的上端，控制电路机构包括单片机、控制电路、驱动电路和显示电路，控制电路与单片机的输入端连接，驱动电路和上显示电路分别与上述单片机的输出端连接，驱动电路的输出端与步进电机驱动连接。本发明的热疲劳试验机，适宜金属小试样试验，结构紧凑，体积小，造价低。
文档编号G01N25/00GK102445463SQ20111030443
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张海锋, 柯跃前 申请人:泉州师范学院