[發(fā)明專利]一種帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710282107.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN106990004A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚季波;廖家鵬;錢浩;唐力晨;李晨;謝永誠;劉暢;王翔;吳欣強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院金屬研究所;上海核工程研究設(shè)計院
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

1.一種帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：該裝置包括高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)、高壓釜、疲勞機、法向正壓力施加系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)為高壓釜內(nèi)提供試驗所需的高溫高壓循環(huán)水，疲勞機對高壓釜內(nèi)的微動疲勞試樣進行疲勞加載，施加交變載荷，法向正壓力施加系統(tǒng)對高壓釜內(nèi)疲勞試樣標距段表面，通過磨損壓頭精確施加微動疲勞所需的正壓力，控制系統(tǒng)控制整個高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)和疲勞機，從而實現(xiàn)高溫高壓循環(huán)水中的微動疲勞試驗。

2.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：高溫高壓循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)有儲水罐、循環(huán)泵、高壓泵、熱交換器、預熱器、冷凝器、背壓閥、溶解氧探頭，儲水罐的水出口經(jīng)過循環(huán)泵后分為兩個回路：一回路用于水質(zhì)監(jiān)測，經(jīng)溶解氧探頭、離子交換樹脂直接連回儲水罐；二回路經(jīng)過高壓泵、熱交換器、預熱器后，連至高壓釜，高壓釜通過管路連回熱交換器，經(jīng)過冷凝器、背壓閥、離子交換樹脂，連至儲水罐，形成回路。

3.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：在疲勞機的兩個立柱之間安裝托臺，高壓釜倒置在疲勞機托臺上，釜體在上，釜蓋在下，高壓釜的上端懸掛在疲勞機橫梁上，高壓釜的釜蓋在高壓釜的下端，釜蓋的底部連接水冷裝置，高壓釜內(nèi)設(shè)微動疲勞試樣夾具及正壓力施加系統(tǒng)；釜蓋上設(shè)置進水口與出水口，所述出水口上密封連接不銹鋼管，不銹鋼管伸入高壓釜的釜體底部。

4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：高壓釜內(nèi)有試樣臺，試樣臺通過四個立柱固定于釜蓋上，所述的試樣臺上設(shè)有微動疲勞試樣夾具，微動疲勞試樣通過所述微動疲勞試樣夾具的試樣夾具底座和歐姆夾與試樣臺相連，試樣夾具底座和歐姆夾對中并固定于試樣臺的上下面。

5.按照權(quán)利要求3所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：水冷裝置內(nèi)穿設(shè)拉伸軸，拉伸軸的一端連接微動疲勞試樣夾具上的微動疲勞試樣，拉伸軸的另一端連接疲勞機的傳動裝置。

6.按照權(quán)利要求1所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：施加微動疲勞試樣的兩端分別安裝于試樣夾具底座，法向正壓力施加系統(tǒng)固定于上歐姆夾上，磨損壓頭與施加微動疲勞試樣垂直，磨損壓頭的兩端設(shè)置于法向正壓力施加系統(tǒng)的磨損壓頭固定裝置上，磨損壓頭的兩端與法向正壓力施加系統(tǒng)的法向正壓力施加單元相對應，通過法向正壓力施加單元施加微動疲勞試樣的標距段表面與磨損壓頭之間的正壓力，通過對法向正壓力施加單元的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)不同正壓力的精確施加。

7.按照權(quán)利要求1至3之一所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：控制系統(tǒng)的控制柜連接循環(huán)泵、高壓泵、預熱器、高壓釜，在控制柜上控制循環(huán)泵、高壓泵，并對預熱器、高壓釜進行控溫，顯示高壓釜內(nèi)的溫度和壓力，自動控制整個高溫高壓循環(huán)水回路。

8.按照權(quán)利要求1至3之一所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置，其特征在于：疲勞機與控制柜連接，通過控制柜對疲勞機進行操作，在控制柜上設(shè)置控制模式、載荷、位移、頻率、波形微動疲勞試驗參數(shù)，實現(xiàn)對疲勞機的自動控制，采集并記錄試驗數(shù)據(jù)。

9.一種權(quán)利要求1至8之一所述的帶高溫高壓循環(huán)水的微動疲勞試驗裝置的應用，其特征在于，包括如下步驟：

(1)打開儲水罐的注水閥門開始注水；

(2)安裝微動疲勞試樣；打開控制柜上的開關(guān)，啟動油壓泵，使疲勞機的上橫梁帶動高壓釜的釜體向上移動，分開釜體和釜蓋后，將微動疲勞試樣通過歐姆夾連接試樣底座并固定于試樣臺上，試樣下底座與疲勞機拉伸軸相連；

(3)微動疲勞試樣表面法向正壓力施加；磨損壓頭通過磨損壓頭固定裝置固定于歐姆夾上，調(diào)節(jié)法向正壓力施加單元，將疲勞試樣標距段表面與磨損壓頭之間的正壓力施加到目標值；

(4)擰緊高壓釜；裝完微動疲勞試樣、施加法向正壓力后，操縱控制柜，放下疲勞機上橫梁，使釜體和釜蓋在重力作用下自吻合接觸，然后擰緊高壓釜下面的主螺栓，使高壓釜完全密封；

(5)通循環(huán)水；打開閥門，打通整個循環(huán)水回路，使高壓釜與循環(huán)水系統(tǒng)接通，將水引入高壓釜，并灌滿高壓釜，調(diào)節(jié)高壓釜內(nèi)循環(huán)水的溶解氧含量至目標值；

(6)循環(huán)水升壓；打開控制柜上的高壓泵的開關(guān)按鈕，手動調(diào)節(jié)高壓泵的行程，保持回路循環(huán)水流速穩(wěn)定，然后向右緩慢擰緊背壓閥，壓力逐漸上升，直到達到試驗目標壓力值；

(7)循環(huán)水加熱；加熱前打開冷凝器和水冷裝置的冷卻水開關(guān)，然后開啟控制柜上的預熱器和高壓釜控溫按鈕，設(shè)定試驗溫度，開啟加熱，此時高壓釜內(nèi)的溫度逐漸上升，當?shù)竭_設(shè)定溫度后，控制柜內(nèi)的控溫裝置對其溫度自行調(diào)節(jié)，直到溫度穩(wěn)定；

(8)疲勞加載；打開疲勞機的控制軟件，設(shè)定疲勞試驗的參數(shù)：控制模式、波形、頻率、循環(huán)周次、應力、應變、停機條件，然后開啟自動加載模式，直至疲勞加載結(jié)束；

(9)停止試驗；當疲勞試驗達到設(shè)定的條件后，停止疲勞機控制軟件，保存試驗數(shù)據(jù)，然后關(guān)閉控制柜上的預熱器和高壓釜的加熱開關(guān)，此時高壓釜內(nèi)溫度逐漸降低，當?shù)竭_室溫后，調(diào)節(jié)背壓閥使壓力降低為零，調(diào)節(jié)高壓泵的行程為零，關(guān)閉循環(huán)泵和高壓泵，使水停止循環(huán)，然后關(guān)閉冷凝器和水冷裝置的冷卻水，試驗結(jié)束。