CN102116724A - 一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法 - Google Patents

一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102116724A
CN102116724A CN2011100047076A CN201110004707A CN102116724A CN 102116724 A CN102116724 A CN 102116724A CN 2011100047076 A CN2011100047076 A CN 2011100047076A CN 201110004707 A CN201110004707 A CN 201110004707A CN 102116724 A CN102116724 A CN 102116724A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
sample
seconds
thermal fatigue
cast iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100047076A
Other languages
English (en)
Inventor
李伟
邹德志
刘柯军
富壮
骆宗安
冯盈盈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FAW Group Corp
Original Assignee
FAW Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FAW Group Corp filed Critical FAW Group Corp
Priority to CN2011100047076A priority Critical patent/CN102116724A/zh
Publication of CN102116724A publication Critical patent/CN102116724A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明提供一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法，用于测试铸铁材料热疲劳性能。在7秒时间内使试样中部圆弧段直径最小部位温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后用24秒的时间降温至100℃，保温30秒，如此在100℃～450℃之间往复循环，通过此试验方法能够检测试样失效时的热疲劳次数。本发明是一种适合试验铸铁材料热疲劳性能的方法。

Description

一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法
技术领域
本发明是一种用于测试铸铁材料热疲劳性能的方法。
背景技术
汽车发动机气缸盖、制动鼓经常出现热疲劳开裂的问题，零件材料为灰铸铁。目前仅有适用于热作模具钢的《热作模具钢热疲劳试验方法》。其原理是利用高频感应快速加热，达到上限温度后利用压缩空气或喷雾等方法快速冷却至下限温度。试样由于约束而产生内应力，在热应力的作用下经过了一定循环次数在表面产生热疲劳龟裂，该裂纹与模具的失效龟裂相似，是模拟模具钢龟裂失效的方法。目前还没有一种适合于试验铸铁材料热疲劳性能的方法。
发明内容
本发明提供一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法，以解决目前还没有一种适合试验铸铁材料热疲劳性能方法的问题。
本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：
（1）、中部圆弧段直径为最小的试样两端通过夹具固定在热应力综合疲劳试验机，并与压力传感器连接，此压力传感器用于测量试样在温度升高与降低时所产生的压、拉力的变化，亦可判断是否产生裂纹，在试样中部即直径最小处接热电偶，测量温度的变化；
（2）、接通电源使试样中部圆弧段直径最小部位、即电阻最大处在7秒时间内，温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后，用24秒的时间降温至100℃，保温30秒；然后在7秒时间内温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后，用24秒的时间降温至100℃，保温30秒，如此在100℃～450℃之间往复循环；
（3）、试样开裂时设备自动停止，并记录运行的时间和试验次数。
发明产生热疲劳的原理是在试样两端固定的工况下，通过采用电流加热的方式使如图1所示试样的中部圆弧段直径最小部位、即电阻最大处温度升高，并产生压应力和一定的塑性变形，然后空冷使温度降低，并产生一定的拉应力，如此反复循环使试样产生热疲劳。通过比较试样在热疲劳断裂时的冷热循环次数来判定材料抵抗热疲劳性能的优劣。
我们把试样每个循环的上下限温度设置为100℃～450℃。因为下限温度100℃是缸盖工作状态下循环冷却液的温度，上限450℃是缸盖满负荷工作时最高温度。同时铸铁材料在超过该温度后性能下降幅度增大，是性能的拐点温度。
试样加热时间为7秒，是加热的最快时间。用以模拟缸盖工作时的快速加热。试样的上限温度保温时间为90秒。试样在上限温度保温90秒后试样在自身约束下完成了充分的变形。该变形能够通过压应力的测量观察到。超过该时间后压应力无明显变化。试样的冷却时间为24秒是根据试样通过夹具的冷却能力确定的。试样的下限温度保温时间为30秒。试样在下限温度保温30秒后试样在自身约束下完成了充分的变形。该变形能够通过拉应力的测量观察到。超过该时间后拉应力无明显变化。
本发明是模拟汽车发动机缸盖、制动鼓工况下快速加热，利用自身条件散热的情况，另外也结合缸盖和制动鼓用铸铁材料的特点研制了该试验方法。本试验方法采用大功率电流快速加热、保温以及通过夹具传导冷却使试样利用自身约束产生拉压应力，经多次循环在拉压应力作用下开裂，通过开裂次数以及拉压应力的变化情况评价材料热疲劳性能的优劣；是一种适合试验铸铁材料热疲劳性能的方法。
附图说明
图1是本发明采用的热疲劳试样示意图；
图2是本发明热疲劳冷热循环示意图；
图3是本发明实验例热疲劳试验结果图。
具体实施方式
（1）、中部圆弧段直径为最小的试样两端通过夹具固定在热应力综合疲劳试验机，并与压力传感器连接，此压力传感器用于测量试样在温度升高与降低时所产生的压、拉力的变化，亦可判断是否产生裂纹，在试样中部即直径最小处接热电偶，测量温度的变化；
（2）、接通电源使试样中部圆弧段直径最小部位、即电阻最大处在7秒时间内，温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后，用24秒的时间降温至100℃，保温30秒；然后在7秒时间内温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后，用24秒的时间降温至100℃，保温30秒，如此在100℃～450℃之间往复循环；
（3）、试样开裂时设备自动停止，并记录运行的时间和试验次数。
为实现本试验方法需要：热应力综合疲劳试验机、试验夹具、试验试样、热电偶。热应力综合疲劳试验机的功能是大功率电流加热、控制试样的加热频次、加热温度、加热时间、加热速度、计录循环次数、测量试样的应力变化。试验夹具的作用是夹持试样、散热并与热应力综合疲劳试验机连接。试样的形状见图1。其作用首先是通过热应力综合疲劳试验机的大功率电流来加热试样，由于试样圆弧段的面积较小，根据公式P＝I2R可知该部位的加热功率最大，因此圆弧段的加热速度远远高于试样其它部位。另外试样夹持端与铜制夹具相连可快速散热。并且圆弧段中部与热电偶相连，可控制试样的温度变化。因此通过控制热应力综合疲劳试验机电流加热速度、加热时间、保温时间、冷却时间如此反复就会在试样圆弧段产生热疲劳，当出现裂纹时完成试验，查看试验次数即可 。
实验例
采用本试验方法对两种不同成分的灰铸铁材料：灰铸铁1、灰铸铁2，每种3个试样进行热疲劳试验。试验次数结果见图3，试验结果能够通过材料进行的热疲劳循环的次数反映材料热疲劳性能的优劣。

Claims (1)

1.一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法，其特征在于：包括下列步骤：
（1）、中部圆弧段直径为最小的试样两端通过夹具固定在热应力综合疲劳试验机，并与压力传感器连接，此压力传感器用于测量试样在温度升高与降低时所产生的压、拉力的变化，亦可判断是否产生裂纹，在试样中部即直径最小处接热电偶，测量温度的变化；
（2）、接通电源使试样中部圆弧段直径最小部位、即电阻最大处在7秒时间内，温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后，用24秒的时间降温至100℃，保温30秒；然后在7秒时间内温度从室温迅速升高至450℃，在450℃保温90秒后，用24秒的时间降温至100℃，保温30秒，如此在100℃～450℃之间往复循环；
（3）、试样开裂时设备自动停止，并记录运行的时间和试验次数。
CN2011100047076A 2011-01-11 2011-01-11 一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法 Pending CN102116724A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100047076A CN102116724A (zh) 2011-01-11 2011-01-11 一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100047076A CN102116724A (zh) 2011-01-11 2011-01-11 一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102116724A true CN102116724A (zh) 2011-07-06

Family

ID=44215591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100047076A Pending CN102116724A (zh) 2011-01-11 2011-01-11 一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102116724A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102508143A (zh) * 2011-10-26 2012-06-20 常州天合光能有限公司 一种光伏组件的可靠性测试方法
CN102519818A (zh) * 2011-12-28 2012-06-27 昆明理工大学 一种金属基复合材料热疲劳性能测试和分析的方法
CN102607979A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 扬州大学 真空玻璃冷热循环疲劳试验装置
CN103900911A (zh) * 2014-04-09 2014-07-02 西北工业大学 一种通电热拉伸试验装置及拉伸试验方法
CN106353214A (zh) * 2016-08-23 2017-01-25 中国电力科学研究院 一种用于输电工程户外通电流金具进行热震试验的方法和系统
CN106443230A (zh) * 2016-08-23 2017-02-22 中国电力科学研究院 一种用于输电工程户外通电流金具热震试验系统和方法
CN111024746A (zh) * 2019-11-27 2020-04-17 中山市海明润超硬材料有限公司 一种金刚石复合片耐热性能的测试方法及测试装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101105436A (zh) * 2007-06-26 2008-01-16 上海大学 钢的热疲劳性能测试和分析方法
JP2009128171A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toyota Motor Corp 耐熱材試験装置、耐熱材試験方法およびテストピース
CN201681029U (zh) * 2010-01-06 2010-12-22 湘潭大学 一种用于模拟和实时测试高温部件热疲劳失效的试验装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101105436A (zh) * 2007-06-26 2008-01-16 上海大学 钢的热疲劳性能测试和分析方法
JP2009128171A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toyota Motor Corp 耐熱材試験装置、耐熱材試験方法およびテストピース
CN201681029U (zh) * 2010-01-06 2010-12-22 湘潭大学 一种用于模拟和实时测试高温部件热疲劳失效的试验装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102508143A (zh) * 2011-10-26 2012-06-20 常州天合光能有限公司 一种光伏组件的可靠性测试方法
CN102519818A (zh) * 2011-12-28 2012-06-27 昆明理工大学 一种金属基复合材料热疲劳性能测试和分析的方法
CN102607979A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 扬州大学 真空玻璃冷热循环疲劳试验装置
CN102607979B (zh) * 2012-03-30 2013-10-02 扬州大学 真空玻璃冷热循环疲劳试验装置
CN103900911A (zh) * 2014-04-09 2014-07-02 西北工业大学 一种通电热拉伸试验装置及拉伸试验方法
CN103900911B (zh) * 2014-04-09 2016-06-29 西北工业大学 一种通电热拉伸试验装置及拉伸试验方法
CN106353214A (zh) * 2016-08-23 2017-01-25 中国电力科学研究院 一种用于输电工程户外通电流金具进行热震试验的方法和系统
CN106443230A (zh) * 2016-08-23 2017-02-22 中国电力科学研究院 一种用于输电工程户外通电流金具热震试验系统和方法
CN106443230B (zh) * 2016-08-23 2020-03-13 中国电力科学研究院 一种用于输电工程户外通电流金具热震试验系统和方法
CN111024746A (zh) * 2019-11-27 2020-04-17 中山市海明润超硬材料有限公司 一种金刚石复合片耐热性能的测试方法及测试装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102116724A (zh) 一种铸铁材料热疲劳性能的试验方法
CN102621022B (zh) 一种热-力耦合疲劳实验装置及方法
CN108732035B (zh) 一种榫连接结构的高温微动疲劳寿命测试方法
CN105181734A (zh) 一种形状记忆合金热机械疲劳实验装置
JP3649223B2 (ja) 配管系の熱処理方法および熱処理装置
CN104390867A (zh) 稠油热采套管用金属材料热蠕变性能预测试验装置及方法
CN112824866B (zh) 通过微观组织分散性预测金属材料不同温度疲劳强度的方法
CN107931948A (zh) 一种非铁磁性金属管件中微裂纹的修复装置及方法
CN202693437U (zh) 考虑预紧力的缸盖热冲击试验台
CN113976683A (zh) 在线局部接触加热的高强钢板温折弯成形装置与方法
CN114720258A (zh) 一种基于缩尺试样的构件材料热疲劳性能测试方法
CN103323311A (zh) 一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法
CN203965237U (zh) 一种电阻型热模拟试验机压缩试验用夹具装置
KR20200033512A (ko) 열피로 시험장치 및 시험방법
CN108279718A (zh) 一种高通量锻造热控制方法
CN114720257B (zh) 一种基于缩尺试样的构件材料热疲劳试验方法
CN108279175A (zh) 一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置及方法
CN110672651B (zh) 一种压铸模具材料试件热疲劳试验装置
CN204789115U (zh) 热力模拟试验机用热压头装置
Zhao et al. Study on thermal fatigue life prediction of cylinder head
CN207908286U (zh) 一种获取变强度钢板差温成形极限的试验装置
CN109060578B (zh) 一种柴油发动机气缸盖热疲劳测试装置
CN108762328B (zh) 高温超导带材焊接压力控制、性能测试装置
Zhang et al. Application of Scaled Specimens in Evaluating Thermal Fatigue Performance of Cylinder Head
CN112903827A (zh) 一种热疲劳裂纹模拟试块的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110706