抗冷热疲劳试验装置的制作方法

本实用新型涉及疲劳试验装置领域，具体而言，涉及一种抗冷热疲劳试验装置。

背景技术：

现有技术中，汽车发动机、军用航空涡轮发动机、大型货船用燃气涡轮机等所使用的高温结构部件，不但服役应力大，且经常受到冷热冲击。这类材料在使用时，温度通常会从25℃左右迅速升温到1100℃左右，短时温差可达500℃至1000℃，巨大的温差变化周期甚至低于十秒，这种工况下对高温材料的冷热疲劳性能要求非常高。

因此，设计制造出一种抗冷热疲劳试验装置，用于模拟高温材料在使用环境中的疲劳状况，掌握高温材料的抗冷热疲劳性能显得非常重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的包括提供一种抗冷热疲劳试验装置，用于研究高温结构材料在巨大温差工况下的性能，有利于提高高温结构材料的使用寿命及安全性，该抗冷热疲劳试验装置对实验操作者的劳动强度不大，可实现自动化、连续的实验要求。

本实用新型的目的还包括提供另一种抗冷热疲劳试验装置，能实现待测试样在高温、低温的交变环境中的模拟实验，获得待测试样的抗冷热疲劳性能，操作简单，试验可靠度高，对于提高高温结构材料的使用寿命及安全性具有重要意义。

本实用新型改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本实用新型提供的一种抗冷热疲劳试验装置，包括加热系统、冷却系统、样品架、电控系统和升降组件。

所述样品架与所述升降组件连接，所述样品架用于放置待测试样，所述升降组件带动所述样品架移动至所述加热系统中或移动至所述冷却系统中，所述电控系统与所述升降组件连接，用于控制所述升降组件的移动。

进一步地，所述样品架包括吊杆，所述吊杆的一端固定连接在所述升降组件上，所述吊杆的另一端安装待测试样。

进一步地，所述吊杆采用镍钼丝。

进一步地，所述加热系统包括加热管，所述加热管的轴线与所述吊杆的轴线在同一直线上。

进一步地，所述加热管采用电阻辐射加热。

进一步地，所述冷却系统位于所述加热系统的下方，所述冷却系统采用水冷。

进一步地，所述冷却系统位于所述加热管的底部400mm至500mm。

进一步地，所述升降组件包括涡轮、蜗杆和牵引件，所述电控系统与所述涡轮连接，驱动所述涡轮转动；所述蜗杆与所述涡轮啮合，所述蜗杆与所述牵引件连接，所述样品架安装在所述牵引件上。

进一步地，还包括风干系统，所述风干系统位于所述加热系统和所述冷却系统之间。

本实用新型提供的一种抗冷热疲劳试验装置，包括加热系统、冷却系统、样品架、电控系统和升降组件。

所述样品架与所述升降组件连接，所述升降组件上升，所述样品架移动至所述加热系统中，所述升降组件下降，所述样品架移动至所述冷却系统中，所述电控系统与所述升降组件连接，用于控制所述升降组件的移动。

所述样品架上设有样品槽，待测试样安装在所述样品槽上，所述加热系统、所述样品架和所述冷却系统设于同一轴线上。

本实用新型提供的抗冷热疲劳试验装置具有以下几个方面的有益效果：

本实用新型提供的抗冷热疲劳试验装置，包括加热系统、冷却系统、样品架、电控系统和升降组件。样品架与升降组件连接，样品架用于放置待测试样，升降组件带动样品架移动至加热系统中或移动至冷却系统中，使待测试样不断处于高温、低温的交变环境中，用于测试待测试样的抗冷热疲劳性能。电控系统与升降组件连接，用于控制升降组件的移动。该抗冷热疲劳试验装置结构简单，操作方便，自动化程度高，操作人员工作强度不大，温度稳定性好，测试结果可靠，具有极大的推广应用价值。

本实用新型提供的抗冷热疲劳试验装置，包括加热系统、冷却系统、样品架、电控系统和升降组件。加热系统、冷却系统和样品架位于同一轴线上，升降组件带动样品架上升或下降，即能改变待测试样的环境温度，用于模拟待测试样的实际工况，测试待测试样的抗冷热疲劳性能。该抗冷热疲劳试验装置对实验操作者的劳动强度不大，可实现自动化、连续的实验要求，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置的一种应用场景结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置的冷却系统的应用场景结构示意图；

图4为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置的风干系统的应用场景结构示意图。

图标：100-抗冷热疲劳试验装置；101-待测试样；110-加热系统；111-加热管；120-冷却系统；121-冷却液；130-风干系统；131-风干区域；133-风机；140-样品架；141-吊杆；150-升降组件；151-牵引件；160-电控系统；161-驱动器；163-控制器；170-试验台架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

图1为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置100的一种结构示意图，图2为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置100的一种应用场景结构示意图，请参照图1和图2。

本实施例提供的一种抗冷热疲劳试验装置100，包括加热系统110、冷却系统120、风干系统130、样品架140、电控系统160和升降组件150。

样品架140与升降组件150连接，样品架140用于放置待测试样101，升降组件150带动样品架140移动至加热系统110中或移动至冷却系统120中，电控系统160与升降组件150连接，用于控制升降组件150的移动。在本实施例中，加热系统110、样品架140和冷却系统120位于同一轴线上，样品架140在升降组件150的带动下上升，则待测试样101处于加热系统110中，模拟高温环境。当样品架140在升降组件150的带动下下降，则待测试样101处于冷却系统120中，模拟低温环境。需要说明的是，本实施例中，待测试样101为高温结构材料，如：镍基高温合金，钴基高温合金等。文中的高温和低温为相对的概念，比如，在本实施例中，高温可理解为800℃至1600℃，低温可理解为10℃至40℃。根据不同的待测试样101的测试要求，高温和低温的温度阈值可以灵活设置。

样品架140包括吊杆141，吊杆141的一端固定连接在升降组件150上，吊杆141的另一端安装待测试样101。吊杆141的一端上设有挂钩，待测试样101通过挂钩固定在吊杆141上，吊杆141的另一端通过焊接、铆接、卡接、或螺纹连接的方式固定在升降组件150上。优选地，吊杆141采用镍钼丝，当然，并不仅限于此，还可以是其他耐高温的金属丝或陶瓷杆等。

加热系统110包括加热管111，加热管111的轴线与吊杆141的轴线在同一直线上，以便于样品架140在上升或下降时，能够顺利进入加热管111中，快速升温。而且，由于加热管111的轴线与吊杆141的轴线在同一直线上，只需要控制样品架140直上直下即可，升降组件150的控制操作更加简单方便。

优选的，加热管111采用电阻辐射加热。加热管111中的温度可达到2000℃左右。

冷却系统120位于加热系统110的下方，冷却系统120采用水冷。具体地，冷却系统120包括容器和置于容器中的冷却介质，当待测试样101需要冷却时，样品架140下降，使待测试样101浸没于冷却介质中。优选地，冷却介质为纯水或自来水等。

本实施例中，冷却系统120位于加热管111的底部400mm至500mm。

升降组件150包括涡轮、蜗杆和牵引件151，电控系统160包括驱动器161和控制器163，控制器163可以是计算机，驱动器161可以是伺服电机。伺服电机和控制器163电连接，伺服电机与涡轮连接，驱动涡轮转动。蜗杆与涡轮啮合，涡轮转动，带动蜗杆上升或下降，蜗杆与牵引件151连接，样品架140安装在牵引件151上。可选地，控制器163控制伺服电机驱动涡轮正转，即逆时针方向转动时，蜗杆上升，牵引件151随着蜗杆一起上升，带动样品架140上升，待测试样101处于加热管111中。控制器163控制伺服电机驱动涡轮反转，即顺时针方向转动时，蜗杆下降，牵引件151随着蜗杆一起下降，带动样品架140下降，待测试样101处于冷却系统120中。

需要说明的是，升降组件150除了采用上述的涡轮蜗杆组件实现上升、下降，还可以采用伸缩气缸、丝杆螺母组件、齿轮齿条组件或导轨滑块组件等实现上升或下降，这里不作具体限定。

风干系统130位于加热系统110和冷却系统120之间。优选地，风干区域131位于加热管111的底部300mm至400mm。加热管111的底部的正下方的左侧设有风机133，风机133往风干区域131吹风，达到风干的目的。当然，风机133可以设于风干区域131的任意一侧，用于加速风干区域131的气流流动，实现风干目的即可。

图3为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置100的冷却系统120的应用场景结构示意图，图4为本实用新型具体实施例提供的抗冷热疲劳试验装置100的风干系统130的应用场景结构示意图，请参照图3和图4。

试验时，先通过控制器163设定待测试样101的测试周期次数，在样品架140上放置待测试样101，比如样品架140使用镍钼丝，一端悬挂于升降组件150的牵引件151上，另一端固定连接待测试样101。待测试样101被样品架140拉升至加热系统110的中心均温区、并进行加热与保温，如图2所示。随后，待测试样101被样品架140由加热管111中心迅速拉降至冷却系统120中，如图3所示。冷却时间可由控制器163进行调整设定，此过程由升降组件150带动样品架140移动，具体下降速度可由控制器163设定。待测试样101冷却完毕后，由升降组件150拉升到冷却装置上方的风干区域131，如图4所示，并由风机133将待测试样101的表面的水吹干。吹干后，待测试样101重新被样品架140拉升至加热系统110的均温区，至此完成一次冷热疲劳测试周期，并由控制器163进行记录实验周期次数。

第二实施例

本实施例提供的另一种抗冷热疲劳试验装置100，包括加热系统110、冷却系统120、样品架140、电控系统160和升降组件150。

样品架140与升降组件150连接，升降组件150上升，样品架140移动至加热系统110中，升降组件150下降，样品架140移动至冷却系统120中，电控系统160与升降组件150连接，用于控制升降组件150的移动。

可选地，样品架140上设有样品槽，待测试样101安装在样品槽上，加热系统110、样品架140和冷却系统120设于同一轴线上。电控系统160包括控制器163和驱动器161，控制器163与驱动器161连接，控制器163可以是计算机。驱动器161与升降组件150连接，带动驱动组件移动。控制器163能够控制升降组件150的上升、下降以及移动速度、停止时间等，提高了抗冷热疲劳试验装置100的自动化程度。

本实施例中未提及的其它部分内容，与第一实施例中描述的内容系统，这里不再赘述。

本实用新型提供的抗冷热疲劳试验装置100，其安装过程和工作原理如下：

冷却系统120、加热系统110和升降组件150均安装在试验台架170上，加热系统110位于冷却系统120的正上方，样品架140安装在升降组件150上，电控系统160与升降组件150连接，用于控制升降组件150的移动方向和移动速度。升降组件150上升，带动样品架140向上移动，将待测试样101置于加热系统110中加热，加热完毕后，升降组件150下降，再将待测试样101置于冷却系统120中冷却，冷却后，升降组件150带动样品架140上升一定距离，使待测试样101置于风干区域131，风干完毕后，待测试样101被拉升至加热系统110中，一次试验完成。重复上述步骤，进行循环测试试验。

例如，先通过计算机设定待测试样101的测试周期次数10000次，将待测试样101安装在镍钼丝的一端，镍钼丝的另一端悬挂在升降组件150的牵引件151上，以冷却系统120的底端为基平面，冷却系统120安装在试验台架170的台面上，基平面即试验台架170的台面。冷却系统120的中心距离基平面约50mm，冷却系统120中的冷却液121足以将待测试样101完全淹没。风干区域131的中心位于基平面上方约200mm，加热管111的中心位于基平面上方约800mm，加热管111、风干区域131和冷却系统120位于同一直线上，风干区域131位于加热管111的正下方，且位于冷却系统120的正上方。当待测试样101沿直线下降，从上往下会依次经过加热管111中心区域、风干区域131、冷却系统120。

待测试样101在风干区域131处安装固定于样品架140上，并被提拉至加热管111中心区域加热，达到预设温度后并保温20分钟。样品架140带动待测试样101迅速下降至冷却系统120中，浸入冷却液121中迅速降温，保温1分钟。样品架140带动待测试样101至风干区域131，经过风机133吹干。风干时间约3分钟，风干时间可以灵活设置，直到待测试样101完全干燥。样品架140带动待测试样101提升至加热管111中心区域进行加热。至此，一个测试周期完毕，开始下一个周期直到10000次测试结束。

综上所述，本实用新型提供的抗冷热疲劳试验装置100具有以下几个方面的有益效果：

本实用新型提供的抗冷热疲劳试验装置100，通过升降组件150将待测试样101移动至加热管111、冷却液121、风干区域131中，并重复循环移动，进行高温结构材料的抗冷热疲劳试验，获得该高温结构材料的抗冷热疲劳性能，对于提高高温结构材料的使用寿命及安全性具有重要意义。该抗冷热疲劳试验装置100自动化程度高，操作简单方便，结构相对简单，成本低，试验可靠度高，温度稳定性好，待测试样101冷却速度快，技术效果优良。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。