[發(fā)明專利]一種陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810758298.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN109100250A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳竹兵;王洪斌;周澎錄;張樹林;黃徳欣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本發(fā)明涉及陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。該裝置包括：箱體、試驗(yàn)件安裝平臺(tái)、控制系統(tǒng)(14)以及上位機(jī)系統(tǒng)(15)。本發(fā)明采用配有鍍金反射器的紅外線加熱燈管作為加熱源，加熱方向明確，加熱效率高，試驗(yàn)件升溫速率快；采用石英板作為安裝平臺(tái)，有效地保證了構(gòu)件正確的溫度梯度方向；設(shè)計(jì)了相對獨(dú)立的加熱部和冷卻部，通過程序控制使得試驗(yàn)件在兩者之間移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)件溫度的快升和速降；編制了專門的加溫控制邏輯命令，實(shí)現(xiàn)了溫度采集、反饋、自調(diào)整，準(zhǔn)確控制了構(gòu)件溫度，有效提高了試驗(yàn)精度；拓寬了熱疲勞試驗(yàn)方法，適用范圍廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

陶瓷基復(fù)合材料由于具備良好的耐高溫、低密度、對裂紋不敏感等優(yōu)異性能，是發(fā)動(dòng)機(jī)最有潛力的熱結(jié)構(gòu)材料之一。發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)、停車、突然加減速時(shí)，溫度都會(huì)產(chǎn)生巨大變化，重復(fù)性的此類操作使得構(gòu)件遭受熱疲勞作用，對構(gòu)件造成嚴(yán)重的損傷。因此，構(gòu)件在裝機(jī)考核前進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)非常重要。

通常熱疲勞試驗(yàn)方法有電磁感應(yīng)熱疲勞試驗(yàn)和燃?xì)饧訜釤崞谠囼?yàn)，電磁感應(yīng)熱疲勞試驗(yàn)通過感應(yīng)線圈在金屬構(gòu)件表面產(chǎn)生渦電流，構(gòu)件溫度迅速上升，冷循環(huán)時(shí)渦電流中斷同時(shí)在構(gòu)件表面吹冷空氣，構(gòu)件快速降溫；燃?xì)饧訜釤崞谠囼?yàn)通過燃燒室形成燃?xì)鉄崃鳉夥眨瑹嵫h(huán)時(shí)提高燃?xì)鉄崃鳒囟龋沟脴?gòu)件被熱流包裹，冷循環(huán)時(shí)降低燃?xì)鉄崃鳒囟韧瑫r(shí)輔以冷空氣或噴水降溫；溫度反復(fù)變化即形成了熱疲勞。但是現(xiàn)有的試驗(yàn)方法針對復(fù)雜型面陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)存在如下缺點(diǎn)：

1.電磁感應(yīng)熱疲勞試驗(yàn)裝置通過感應(yīng)線圈在金屬件表面產(chǎn)生渦電流從而實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件快速升溫，但陶瓷基復(fù)合材料是陶瓷材料，其不導(dǎo)電，無法產(chǎn)生渦電流，因此無法加熱；

2.構(gòu)件型面復(fù)雜，無安裝邊，燃?xì)饧訜釤崞谠囼?yàn)裝置中構(gòu)件邊框燃?xì)饷芊獗容^困難，高溫高壓燃?xì)馊菀仔孤嬖谳^大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一個(gè)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件熱疲勞試驗(yàn)裝置，包括：

箱體，所述箱體設(shè)置有開關(guān)門，所述箱體包括加熱部和冷卻部，所述加熱部與所述冷卻部之間設(shè)置有門操作機(jī)構(gòu)，所述加熱部中設(shè)置有加熱源，所述冷卻部中設(shè)置有冷氣噴嘴和排氣導(dǎo)管，所述冷氣噴嘴與冷卻系統(tǒng)連接；

試驗(yàn)件安裝平臺(tái)，包括平臺(tái)和支架，所述平臺(tái)設(shè)置在所述箱體中，所述平臺(tái)用于放置表面設(shè)置有熱電偶的試驗(yàn)件，所述支架與直線位移機(jī)構(gòu)連接，所述直線位移機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)所述試驗(yàn)件安裝平臺(tái)在所述箱體的加熱部與冷卻部之間往返運(yùn)動(dòng)；

控制系統(tǒng)，包括PLC控制器，所述PLC控制器控制所述加熱源、所述冷卻系統(tǒng)、所述門操作機(jī)構(gòu)以及所述直線位移機(jī)構(gòu)；

上位機(jī)系統(tǒng)，所述上位機(jī)系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)連接，用于設(shè)備監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

可選地，所述加熱部側(cè)壁設(shè)置有隔熱棉，頂部為透氣隔板。

可選地，所述冷卻系統(tǒng)包括空壓機(jī)和干燥機(jī)，所述冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的冷卻氣體，能夠用于所述試驗(yàn)件的降溫冷卻、驅(qū)動(dòng)所述直線位移機(jī)構(gòu)以及所述門操作機(jī)構(gòu)。

可選地，所述平臺(tái)為石英板。

可選地，所述加熱源為12根配置有鍍金反射器的紅外線加熱燈管，每個(gè)所述加熱燈管的功率為4.3kW。

可選地，所述控制系統(tǒng)還包括溫度控制器以及電力調(diào)整器，所述PLC控制器通過將控制信號傳給溫度控制器，進(jìn)而控制所述電力調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)對所述加熱燈管功率的調(diào)節(jié)。

可選地，所述上位機(jī)系統(tǒng)的控制軟件為組態(tài)王。