一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及液体冲击侵蚀试验装置，尤其是涉及一种使用旋转方式进行液体冲击侵蚀的试验装置。在测试过程中，进水管喷嘴喷射出液体冲击安装在旋转盘上的试样，液体由出水管排出，旋转盘旋转带动旋转盘边缘的若干个试样旋转，试样在随旋转盘旋转中与进水管喷嘴喷射出的液体产生冲击，多次周期性的取下试样，清洗、称重，记录观察试样质量变化情况，本发明可研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况，并可通过建立的数据模型计算出液体冲击侵蚀的抗侵蚀性、最大侵蚀速率等参数。
【专利说明】
一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置
技术领域
[0001]本发明专利涉及液体冲击侵蚀试验装置，尤其是涉及一种使用旋转方式进行液体冲击侵蚀的试验装置。
【背景技术】
[0002]液体冲击侵蚀就是高速喷嘴与固体表面之间的碰撞，是液体侵蚀形式中的一种。暴露在含有水滴的高速蒸汽中的许多部件被发现液体冲击侵蚀现象，如大型汽轮机中的低压端叶片、以超音速在暴雨中飞行的飞机和导弹的气动表面。液体冲击侵蚀也是核动力系统研究的重点，核动力系统与常规蒸汽系统相比要求较低的蒸汽质量，在使用液态金属作为系统的工作液时，液体金属能加剧部件快速被冲击侵蚀。因此，对液体冲击侵蚀的预测成为一项重要的课题，已提高这些关键零部件的使用寿命。
[0003]在研究液体冲击侵蚀的早期，在各种材料和条件下所产生的液体冲击侵蚀只能通过简单试验来确定。然而，由于试样表面相互作用的复杂性、喷嘴速度的计算和不同角度的冲击等因素的影响，往往导致实验的结果不完全准确。因此，科学家们正尝试建立在侵蚀过程中基于试样材料特性和其他一些试验参数的模型以及模拟液体冲击侵蚀环境，以便更加准确预测在侵蚀过程中不同材料的侵蚀行为。
【发明内容】
[0004]针对上述【背景技术】中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种使用旋转方式进行液体冲击侵蚀的试验装置。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]所述的旋转式液体冲击侵蚀试验装置，包括基座、箱体、支架和旋转盘，箱体与支架固定安装在基座上，旋转盘安装在箱体中，支架为两个，位于箱体两侧，并与旋转盘端面平行，旋转盘通过旋转轴联接固定在支架上;旋转盘边缘沿周向均匀安装若干个试样固定座，试样利用试样固定座固定于旋转盘边缘;在垂直于旋转盘端面的箱体两侧分别对称安装一个进水管和出水管，进水管上安装有喷嘴;旋转盘转动使得固定于旋转盘边缘的试样固定座上的试样陆续经过喷嘴旁边正对喷嘴，液体由进水管进入，喷嘴喷射出液体冲击安装在旋转盘上的试样，试样在随旋转盘旋转中与进水管喷嘴喷射出的液体产生冲击，液体再由出水管排出；根据需要完成冲击的次数后，取下试样，清洗、称重，记录观察试样质量变化情况，研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况。
[0007]每个试样的试验结果是一个累积的侵蚀与时间曲线，每过一个时间间隔停止测试，取样和称重;根据需要完成冲击的次数后，记录累积重量损失、相应的体积损失与累积冲击时间；并以累积冲击时间为横坐标，累积重量损失和相应的体积损失为纵坐标，绘制二维曲线图；从曲线中，有关侵蚀速率和侵蚀性能可由此推导分析出来，研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况。
[0008]进一步地，旋转盘转动是由安装在旋转轴一端的传送带在电机驱动下带动旋转盘转动，并能够通过计算机控制电机转速，从而能控制旋转盘转速。
[0009]进一步地，所述进水管与出水管穿过箱体，进水管的进水口和出水管的出水口分别位于平行于旋转盘端面的箱体两侧。
[0010]在测试过程中，进水管喷嘴喷射出液体冲击安装在旋转盘上的试样，液体由出水管排出，旋转盘旋转带动旋转盘边缘的若干个试样旋转，试样在随旋转盘旋转中与进水管喷嘴喷射出的液体产生冲击，多次周期性的取下试样，清洗、称重，记录观察试样质量变化情况，本发明可研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况，并可通过建立的数据模型计算出液体冲击侵蚀的抗侵蚀性、最大侵蚀速率等参数。
[0011 ]所述进水管喷嘴是一种空心针，能够根据具体试验需求和试样大小，更换直径大小在0.l-5mm的针孔，并且能够保证进水管的喷嘴每秒能够喷射出直径相差在10%以内的液滴。
[0012]所述试样表面可以是弯曲的或者是平面的，可以根据试验目的选择试样形状，试样可以利用试样块加工成一个片状试样或者使用标准的涂层试样，这些试样可以方便的安装在试样固定座上以及可以方便的从试样固定座上取下进行重复清洗、称重。
[0013]所述时间间隔应尽可能短，使侵蚀速率时间模型具有较高的精度;对于金属材料，可以根据以下方程计算出时间间隔。
[0014]At = 10(Hv)2Km/[fi(V/100)4.9]
[0015]其中
[0016]At预估时间间隔，s
[0017]Hv材料维氏硬度，HV
[0018]V冲击速度，m/s
[0019]fi冲击频率，s-1
[0020]Km?度系数，从低硬度材料0.3到高硬度材料3.0范围。
【附图说明】
[0021 ]图1使用旋转方式进行液体冲击侵蚀的试验装置图；1-基座;2-箱体;3-进水管;4-出水管;5-试样;6-旋转盘;7-传送带；、8-喷嘴;9-支架;I O-试样固定座。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0023]如图1所示，本发明的结构是:箱体2与支架9固定安装在基座I上，在箱体2两侧对称安装一个进水管3和出水管4，进水管3与出水管4穿过箱体2，旋转盘6安装与两个支架9之间，旋转盘6边缘沿周向均匀安装若干个试样固定座10，固定于旋转盘边缘的相邻的试样固定座的圆心角α为30°-90°，最佳角度为30°、45°、60°、90° ;试样5利用试样固定座10固定在旋转盘6边缘;旋转盘6由电机通过传送带7驱动，并通过计算机控制旋转盘6的转速。
[0024]在测试过程中，进水管喷嘴8喷射出液体冲击安装在旋转盘6上的试样5，液体由出水管4排出，旋转盘6旋转带动旋转盘6边缘的若干个试样5旋转，试样5在随旋转盘6旋转中与进水管喷嘴8喷射出的液体产生冲击，多次周期性的取下试样5，清洗、称重，记录观察试样5质量变化情况。计算累积重量损失、相应的体积损失与累积冲击时间，并以累积冲击时间为横坐标，累积重量损失和相应的体积损失为纵坐标，绘制二维曲线图，从这曲线图中可研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况，并可通过建立的数据模型计算出液体冲击侵蚀的抗侵蚀性、最大侵蚀速率等参数。
[0025]所述进水管喷嘴是一种空心针，能够根据具体试验需求和试样大小，更换直接大小在0.l-5mm的针孔，并且能够保证进水管的喷嘴每秒能够喷射出一定数量的直径相差在10%以内的液滴。
[0026]所述试样5表面可以是弯曲的或者是平面的，可以根据试验目的进行选择试样形状;试样5可以利用实心棒、薄板加工而成或者使用标准的涂层试样，这些试样能够方便的安装在试样固定座10上以及可以方便的从试样固定座10上取下进行重复清洗、称重。
[0027]下面以结构材料和涂层的测试步骤为例:
[0028]①根据试样5的要求进行试样5准备和加工，优先选择一个不在腐蚀表面的点进行硬度试验。对于金属材料，为了方便比较，我们应该测定其维氏硬度值。仔细清洗和干燥试样5，并确定其重量，所用称重的电子称的精度应为Img或者更小;在对金属材料进行初次清洗时，用硬毛刷或者粗糙的布进行擦洗，可适当的加一些挥发性溶剂。
[0029]②将试样5安装在测试设备的试样固定座10上，首先是设备达到稳定运行速度，设置其他环境条件，然后打开进水管3和出水管4，使液体对试样5进行冲击并记录时间。
[0030]③在预定的时间间隔之后，关掉进水管3和出水管4，停止液体对试样5冲击，记录时间，使试验装置暂时停止工作；取下试样5、仔细清洗和干燥，在之前同一天平上称其重量。
[0031 ]④计算累积冲击时间，累积重量损失，并可除以材料密度，获得相应的累积体积损失，在一张测试记录图中记录累积体积损失、累积重量损失与累积冲击时间的关系。
[0032]⑤重复②-④步骤，以累积冲击时间为横坐标，累积重量损失和相应的体积损失为纵坐标，绘制二维曲线图。
【主权项】
1.一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于:所述装置包括基座、箱体、支架和旋转盘，箱体与支架固定安装在基座上，旋转盘安装在箱体中，支架为两个，位于箱体两侧，并与旋转盘端面平行，旋转盘通过旋转轴联接固定在支架上;旋转盘边缘沿周向均匀安装若干个试样固定座，试样利用试样固定座固定于旋转盘边缘;在垂直于旋转盘端面的箱体两侧分别对称安装一个进水管和出水管，进水管上安装有喷嘴;旋转盘转动使得固定于旋转盘边缘的试样固定座上的试样陆续经过喷嘴旁边正对喷嘴，液体由进水管进入，喷嘴喷射出液体冲击安装在旋转盘上的试样，试样在随旋转盘旋转中与进水管喷嘴喷射出的液体产生冲击，液体再由出水管排出；根据需要完成冲击的次数后，取下试样，清洗、称重，记录观察试样质量变化情况，研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况。2.如权利要求1所述的一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于:所述试样的试验结果是一个累积的侵蚀与时间曲线，每过一个时间间隔停止测试，取样和称重;根据需要完成冲击的次数后，记录累积重量损失、相应的体积损失与累积冲击时间;并以累积冲击时间为横坐标，累积重量损失和相应的体积损失为纵坐标，绘制二维曲线图；从曲线中，有关侵蚀速率和侵蚀性能可由此推导分析出来，研究试样在液体冲击下的变形及侵蚀情况。3.如权利要求2所述的一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于，试样为金属材料，根据以下方程计算出时间间隔: At = 10(Hv)2Km/[fi(V/100)4.9] 其中 At预估时间间隔，s; Hv材料维氏硬度，HV; V冲击速度，m/s; fi冲击频率，s-S Km?度系数，从低硬度材料0.3到高硬度材料3.0范围。4.如权利要求1所述的一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于:旋转盘转动是由安装在旋转轴一端的传送带在电机驱动下带动旋转盘转动，并能够通过计算机控制电机转速，从而能控制旋转盘转速。5.如权利要求1所述的一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于:所述进水管与出水管穿过箱体，进水管的进水口和出水管的出水口分别位于平行于旋转盘端面的箱体两侧。6.如权利要求1所述的一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于:所述进水管上的喷嘴是一种空心针，能够根据具体试验需求和试样大小，更换直径大小在0.l_5mm的针孔，并且能够保证进水管的喷嘴每秒能够喷射出直径相差在10%以内的液滴。7.如权利要求1所述的一种旋转式液体冲击侵蚀试验装置，其特征在于:所述试样表面可以是弯曲的或者是平面的，可以根据试验目的选择试样形状，试样可以利用试样块加工成一个片状试样或者使用标准的涂层试样，这些试样可以方便的安装在试样固定座上以及可以方便的从试样固定座上取下进行重复清洗、称重。
【文档编号】G01N3/56GK106053273SQ201610298871
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】孔德军, 汤成建, 赵本国, 盛天源, 董学泉
【申请人】常州大学