[實用新型]一種恒溫扭動腐蝕磨損試驗臺

無效

• 申請號: 200920082329.1
• 申請日: 2009-07-06
• 公開（公告）號: CN201429562Y
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 朱旻昊;林修洲;蔡振兵;莫繼良;任平弟;陳光雄;周仲榮
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N3/56
• 代理公司: 成都博通專利事務所
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型屬于磨損與腐蝕技術領域，尤其屬于一種腐蝕磨損試驗臺。

背景技術

材料或設備損傷與失效的三種主要方式為磨損、腐蝕與疲勞。磨損是在接觸副之間由于相對摩擦運動而造成的材料損失與尺寸變化等破壞；腐蝕則是材料或設備在周圍腐蝕性介質(最常見的是液體和氣體)作用下，由于發生化學變化、電化學變化或物理溶解等而產生的破壞；而疲勞是在交變載荷作用下產生裂紋直至斷裂的一種破壞形式。由于大多數材料或設備都工作在一定的腐蝕性介質中，在發生磨損與疲勞的過程中存在腐蝕現象，此時的磨損與疲勞分別可稱為腐蝕磨損(或腐蝕磨損)與腐蝕疲勞，同時磨損與疲勞也存在一定的競爭關系。因此，三種破壞形式雖然產生的條件、原因和損傷機理都不相同，但往往不是單獨作用，而是兩種甚至三種同時作用，相互促進，造成材料和設備的嚴重損傷與失效，甚至造成一些災難性的事故。

按球/平面接觸模型，摩擦磨損可分為切向、徑向、滾動和扭動等四種基本運動方式。其中滾動與扭動均為對磨副在法向載荷的作用下，在接觸面上做的旋轉運動，不同之處在于：滾動運動的旋轉軸與接觸平面平行，如車輪與地面的摩擦；扭動運動的旋轉軸與接觸面垂直，如髖關節與髖關節盤的摩擦。

扭動是在一定載荷下接觸副發生往復扭動的一種摩擦運動方式，大量存在于機械裝備與器械中，例如人體植入器械中的人工心臟瓣膜的閥門軸與軸座之間、髖關節和膝關節杵臼狀接觸區內發生的摩擦運動，日常生活與工業生產中大量使用的各種閥門等都存在扭動摩擦運動，而且大多扭動實例都工作在一定的腐蝕性介質(特別是液體介質)中，從而發生扭動腐蝕磨損，造成設備與器械的損傷失效(如閥門咬合、松動、噪聲增加或形成污染源等)。由于扭動的人工模擬與再現控制困難，扭動的相關研究工作一直以來開展較少，而在腐蝕性液體介質中的扭動腐蝕磨損的研究還未見報道。研發扭動腐蝕磨損試驗的新方法及其裝置，進而對扭動腐蝕磨損現象進行深入研究，對于豐富和發展摩擦學與腐蝕學相關理論具有重要的學術與理論價值，對減少工程中出現的扭動腐蝕磨損問題，改進機械設備與生物工程的相關設計，提高裝備與器械的性能與壽命、節約能源等具有十分重要的現實意義和工程應用價值。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種恒溫扭動腐蝕磨損試驗臺，該試驗臺能方便地使材料在恒溫試驗介質中發生扭動腐蝕磨損，實現扭動摩擦動力學和電化學腐蝕數據的同步采集，從而更真實準確的測試出特定腐蝕介質下，材料的扭動腐蝕磨損性能；為機械與生物工程的相關設計提供更準確、更可靠的依據；以提高裝備與器械的性能與壽命。且自動化程度高，控制與測試的精度高，試驗數據的重現性好。

本實用新型實現其發明目的，所采用的技術方案是：一種恒溫扭動腐蝕磨損試驗臺，包括多功能摩擦磨損試驗機，多功能摩擦磨損試驗機的頂板下方安裝的二維移動臺，二維移動臺下方通過六維力/力矩傳感器連接有夾持上試件的上夾具；多功能摩擦磨損試驗機的底座上安裝有高精低速的轉動臺，轉動臺上安裝有夾持球試件的下夾具；高精低速轉動臺、二維移動臺、六維力/力矩傳感器均與數據采集控制系統電連接，其結構特點是：

下夾具的周沿設有高出球試件的介質腔，介質腔內盛裝能將球形試件完全淹沒的試驗介質；

下夾具的介質腔的腔壁為夾層結構，腔壁的夾層下部設有入水口、上部設有出水口，入水口通過微型水泵與恒溫水浴鍋相連，而出水口則直接與恒溫水浴鍋相連，形成恒溫循環水系統；

輔助電極、參比電極浸入介質腔的試驗介質中，且使參比電極的尖端距上試件的下端面1～3mm；輔助電極、參比電極及上試件上端面分別通過導線與微機控制的電化學工作站的相應端口連接，形成電化學腐蝕測量系統。

本實用新型的使用方法是：

a、上試件的安裝

用封樣材料將圓柱形的上試樣的上端面與側面封閉，僅露出圓形下端面作為試驗工作表面，封樣后形成長方體形的上試件，將上試件的上端夾持在上夾具上；

b、恒溫狀態的進入與保持

開啟恒溫水浴鍋，使其水溫升至設定的恒溫值，開啟微型水泵，將恒溫水循環輸送至介質腔壁的夾層中，使介質腔內的試驗介質保持恒溫狀態；

c、扭動腐蝕磨損試驗

通過數據采集控制系統控制上夾具的上下移動，使上試件與下夾具上已夾持好的球試件接觸并施加設定的載荷P，同時通過數據采集控制系統的控制使下夾具及其夾持的球試件以設定的轉速、轉角和往復次數進行往復旋轉，在試驗介質中實現上試件與球試件間的扭動腐蝕磨損過程；

d、摩擦動力學試驗數據的采集