[發明專利]一種陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201810758298.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN109100250A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 陳竹兵;王洪斌;周澎錄;張樹林;黃徳欣
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

1.一種陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，包括：

箱體，所述箱體設置有開關門(5)，所述箱體包括加熱部(1)和冷卻部(4)，所述加熱部(1)與所述冷卻部(4)之間設置有門操作機構(3)，所述加熱部(1)中設置有加熱源(2)，所述冷卻部(4)中設置有冷氣噴嘴(6)和排氣導管(7)，所述冷氣噴嘴(6)與冷卻系統連接；

試驗件安裝平臺，包括平臺(9)和支架(10)，所述平臺(9)設置在所述箱體中，所述平臺(9)用于放置表面設置有熱電偶的試驗件(8)，所述支架(10)與直線位移機構(11)連接，所述直線位移機構(11)能夠帶動所述試驗件安裝平臺在所述箱體的加熱部(1)與冷卻部(4)之間往返運動；

控制系統(14)，包括PLC控制器，所述PLC控制器控制所述加熱源(2)、所述冷卻系統、所述門操作機構(3)以及所述直線位移機構(11)；

上位機系統(15)，所述上位機系統(15)與所述控制系統(14)連接，用于設備監控和數據采集。

2.根據權利要求1所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述加熱部(1)側壁設置有隔熱棉，頂部為透氣隔板。

3.根據權利要求1所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述冷卻系統包括空壓機(12)和干燥機(13)，所述冷卻系統產生的冷卻氣體，能夠用于所述試驗件(8)的降溫冷卻、驅動所述門操作機構(3)以及所述直線位移機構(11)。

4.根據權利要求1所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述平臺(9)為石英板。

5.根據權利要求1所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述加熱源(2)為12根配置有鍍金反射器的紅外線加熱燈管，每個所述加熱燈管的功率為4.3kW。

6.根據權利要求5所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述控制系統(14)還包括溫度控制器以及電力調整器，所述PLC控制器通過將控制信號傳給溫度控制器，進而控制所述電力調節器，實現對所述加熱燈管功率的調節。

7.根據權利要求1所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述上位機系統(15)的控制軟件為組態王。

8.根據權利要求1所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，所述設備監控包括空壓機壓力監控、爐體狀態監控、試驗溫度監控，所述數據采集包括對試驗時間、試驗件編號、試驗溫度、試驗壓力、循環次數的采集。

9.一種陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗方法，基于權利要求1至8的所述的陶瓷基復合材料構件熱疲勞試驗裝置，其特征在于，包括：

步驟一：通過直線位移機構(11)調節試驗件安裝平臺到加熱部(1)中，將試驗件(8)通過箱體的開關門(5)放置到試驗件安裝平臺的平臺(9)上，并保證門操作機構(3)呈降落狀態；

步驟二：通過PLC控制器將目標溫度通過信號傳送給溫度控制器，溫度控制器輸出信號控制電力調整器，進而對加熱燈管進行功率調節，所述加熱燈管通電發熱，試驗件(8)溫度迅速上升，試驗件(8)表面的熱電偶將溫度信號反饋到溫度控制器，溫度控制器通過與目標溫度比對計算來調節電力調整器，從而形成閉環控制，實現加熱循環；

步驟三：PLC控制器控制門操作機構(3)升起，試驗件安裝平臺通過直線位移機構(11)移動到冷卻部(4)，到達位置后，門操作機構(3)降落，冷氣噴嘴(6)電磁閥打開，冷卻系統產生的冷卻氣體到達試驗件(8)表面實現強制降溫，實現冷卻循環；

步驟四：當試驗件(8)溫度達到目標溫度后，溫度信號通過上位機系統(15)傳輸到PLC控制器，PLC控制器發出指令，冷氣噴嘴(6)電磁閥關閉，門操作機構(3)升起，試驗件安裝平臺通過直線位移機構(11)移動到加熱部(1)，到達位置后，門操作機構(3)降落，進入加熱循環；

步驟五：重復步驟二至步驟四，直至完成試驗件(8)的熱疲勞試驗。