[實用新型]一種重載沖擊下材料表面抗開裂能力的測試裝置

有效

• 申請號: 201920331390.9
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN209764621U
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 劉剛;楊二娟;李勇;李巍;李太江;米紫昊;王博;郭巖;劉福廣
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 何會俠

本實用新型公開了一種重載沖擊下材料表面抗開裂能力的測試裝置，可在模擬破碎機錘頭、鉆探設備鉆頭、采礦及盾構設備刀具等構件服役情況下材料的抗重載沖擊開裂能力；通過高壓氣體在管道中將具有一定尺寸的撞球加速并以一定的速度和角度撞擊到測試樣品表面，最終以材料表面出現裂紋的臨界撞擊速度或臨界接觸應力，裂紋的長度和密度作為衡量測試材料在重載沖擊下表面抗開裂能力的評價標準；該裝置具有撞擊應力及碰撞角度可調節范圍大，模擬工況類型多及簡單易維護等特點。

技術領域

本實用新型涉及一種水泥、采礦及選礦、隧道建造、鋼鐵等領域廣泛應用的破碎機錘頭、盾構刀具、采礦機械刀具、軋鋼輥等工作在重沖擊載荷條件下的機械材料在重載沖擊下材料表面抗開裂能力的測試裝置。

背景技術

破碎機錘頭、盾構刀具、采礦及選礦機械刀具、軋鋼輥等工作在重沖擊載荷條件下的機械構件廣泛應用于水泥、采礦及選礦、隧道建造、鋼鐵等領域，以上機械構件的性能指標往往是整體設備技術指標和工作效率的決定性因素。以挖掘隧道的盾構機為例，盾構機在花崗巖等硬質地質環境的地下作業時，其核心裝置之一的滾刀在與巖石撞擊過程中的單刀壓力可達300kN以上，平均應力水平可達數百MPa 量級，瞬時峰值載荷更是高達GPa量級。為了減緩此類工況下的材料的磨損失效過程，延長構件的服役壽命，通常會選用或者開發硬度等級更高的材料以提升構件的服役壽命，進而提高整體機械裝置的工作效率并降低運行成本。

然而，高硬度的合金材料、硬質合金和陶瓷材料在高水平的沖擊載荷下具有產生裂紋、發生脆性斷裂的風險。如果一旦發生脆性斷裂，則會引起構件的整體失效。因此，針對此類運行工況的新材料選用和開發中，能夠對材料在高載荷水平下的抗沖擊開裂能力進行測試篩選具有重要意義。目前商用的測試高速動態載荷下材料的抗開裂能力的設備主要為擺錘式沖擊試驗機。測試過程中，采用下落擺錘的動能將一側具有特定形狀缺口的板狀試樣的一次性撞斷，通過對測試撞斷樣品時樣品單位截面吸收能量的高低來評價測試樣品沖擊韌性的高低。但破碎機錘頭、盾構刀具、采礦機械刀具、軋鋼輥等構件表面不存在預制裂紋，構建材料表面承受多次反復的沖擊載荷，實際工況與擺錘式沖擊試驗的測試條件嚴重不符。因此，上述材料的抗沖擊開裂能力并不能通過擺錘式沖擊試驗機進行測試。高載荷壓力條件下材料表面抗沖擊開裂能力試驗裝置的缺失已成為破碎機錘頭、盾構刀具、采礦機械刀具、軋鋼輥新材料開發的重要限制因素之一。

發明內容

本實用新型的目的在于解決目前商用測試裝置難以對材料表面抗高載荷沖擊開裂的能力進行有效評價的問題，提供一種重載沖擊下材料表面抗開裂能力的測試裝置，是一種可模擬破碎機錘頭、盾構刀具、采礦機械刀具、軋鋼輥等服役條件的材料表面抗高載荷沖擊開裂的氣動裝置。

為達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案：