[發明專利]一種金屬材料熱疲勞實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210427888.1
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114739787A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 顧永剛;余承源;翟超
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/60;G01N3/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

1.一種金屬材料熱疲勞實驗裝置，其特征在于：包括實驗平臺、測量系統、數據采集系統(14)和控制系統；

所述實驗平臺包括矩形框架(1)，上夾具(201)，下夾具(202)，可控硅調壓模塊(3)，變壓器(4)，風刀(5)，電磁閥(6)，空氣壓縮機(7)，伺服調壓閥(8)，第一繼電器(16a)和第二繼電器(16b)；

所述測量系統包括熱電偶組(10)、濾波模塊(11)、力傳感器(12)、光源(9)和工業相機(13)；

所述上夾具(201)安裝在矩形框架(1)的上側，所述下夾具(202)安裝在矩形框架(1)的下側；變壓器(4)的輸出端分別連接到上夾具(201)上和下夾具(202)上，可控硅調壓模塊(3)的輸出端通過導線連接在變壓器(4)的輸入端；所述風刀(5)安裝在矩形框架(1)上；所述電磁閥(6)通過氣管連接在空氣壓縮機(7)和風刀(5)之間；所述伺服調壓閥(8)通過氣管安裝在空氣壓縮機(7)和電磁閥(6)之間的氣路中；所述第一繼電器(16a)連接在電磁閥(6)的供電回路中；所述第二繼電器(16b)連接在可控硅調壓模塊(3)的供電回路中；所述濾波模塊(11)連接在熱電偶組(10)和數據采集系統(14)之間；所述力傳感器(12)安裝在下夾具(202)和矩形框架(1)之間；所述工業相機(13)正對試樣(17)安裝在矩形框架(1)的正前方；數據采集系統(14)連接控制系統。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述矩形框架(1)的上端橫梁通過螺栓與兩側支撐梁連接在一起，通過松緊螺栓能夠調節上端橫梁高度，使之適應不同長度的試樣。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述風刀(5)以刀刃正對試樣(17)的方式安裝在矩形框架(1)上。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述測量系統還包括光源(9)；所述光源(9)用于對試樣(17)進行照明。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述數據采集系統(14)包括多功能數據采集卡。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述控制系統包括工控機(15)。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：數據采集系統(14)連接第一繼電器(16a)和第二繼電器(16b)。

8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：風刀(5)包括進風口和刀刃，風刀(5)的進風口經過電磁閥(6)連接到空氣壓縮機(7)上。

9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：伺服調壓閥(8)連接數據采集系統(14)。

10.一種金屬材料熱疲勞實驗方法，其特征在于：使用如權利要求1-9任一項所述的裝置，包括以下步驟：安裝待測試樣(17)，首先選取熱電偶組(10)中的一個熱電偶，將其焊接在試樣(17)的控溫處，此熱電偶(10)作為主控熱電偶，用于控制試樣(17)的溫度；同時將熱電偶組(10)中的除主控熱電偶之外的其它熱電偶焊接在試樣(17)上，用于測量試樣(17)的溫度分布，隨后將試樣(17)通過上夾具(201)和下夾具(202)豎直固定在矩形框架(1)內；

設置熱循環低溫值、高溫值、加熱時間、保溫時間和冷卻時間；隨后啟動熱循環，在加熱階段，試樣(17)被勻速加熱，然后保溫；當保溫結束時，停止加熱，試樣(17)被風刀(5)吹出的高壓氣體冷卻；

其中，在熱循環開始的同時，工業相機(13)對試樣(17)進行連續拍攝，通過處理采集的圖片能夠計算試樣(17)在熱循環過程中的變形數據。