CN105157864A - 空心圆棒试件内壁温度的测量方法 - Google Patents

空心圆棒试件内壁温度的测量方法 Download PDF

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Abstract

一种空心圆棒试件内壁温度的测量方法，实现步骤如下：(1)在空心圆棒试件的夹持端加工出用于固定弹簧片的凸台；(2)根据空心圆棒试件的尺寸，制作相应长度的弹簧片，弹簧片中部具有弧形面；(3)在弹簧片中部弧形面顶部焊接测温热电偶；(4)将焊接有热电偶的弹簧片插入空心圆棒试件内部，并将其两端固定在试件夹持端的凸台上，从而使得热电偶与空心圆棒试件内壁紧密接触，实现试件内壁温度的测量。

Description

空心圆棒试件内壁温度的测量方法
技术领域
本发明涉及一种空心圆棒试件内壁温度的测量方法，属于航空发动机用高温合金材料的疲劳试验领域。
背景技术
航空发动机涡轮叶片的主要失效模式是热机械疲劳。目前对涡轮叶片的热机械疲劳行为的研究，一般是通过其材料的标准试件热机械疲劳试验来进行。已有研究表明，空心圆棒试件相对于常见的“狗骨”形圆棒试件具有明显优势，因而被ISO、欧盟、美国以及国内标准制定机构认为是最为合适的试件形式。尽管空心圆棒试件相对于其他试件具有材料更少，加热/冷却速度更快，试件横向温度更均匀等优点，但对于其内壁温度的测量，则由于空间狭小的原因，难以实现。
对于高温热机械疲劳试验，试验温度可达上1000℃。热电偶因其具有耐高温，测温准确，性能稳定的特性，常被采用作为接触式温度测量工具。其工作方式通常是将热电偶焊接或兜接在要测量工件的表面，进行接触式温度测量。热电偶因价格低廉，性能稳定可靠，在高温疲劳试验中，被大量应用于测量试件温度。
空心圆棒试件通常内径较小，且长度较长，如试图直接将热电偶焊接在狭长的试件中部考核段内壁，难度很大，且焊接质量难以保证，直接影响测温的可行性与测量精度。
发明内容
本发明技术解决的问题：克服空心圆棒试件内孔狭长，难以焊接热电偶测量温度的难题，提供一种空心圆棒试件内壁温度的测量方法，以期实现对空心圆棒试件内壁温度的准确测量，为提升试件在试验过程中的横向均匀性提供了数据支撑。
本发明技术解决方案：空心圆棒试件内壁温度的测量方法，其特征在于实现步骤如下：
(1)利用车床从空心圆棒试件的夹持端面开始加工出凸台；
(2)制作弹簧片，弹簧片中部为一弧形面结构，在弧形面顶部焊接测温热电偶；
(3)将焊接有测温热电偶的弹簧片整体插入空心圆棒试件内部，弹簧片两端与试件夹持端的凸台通过卡扣连接，从而将热电偶压紧在空心圆棒试件内壁面，实现试件内壁温度的测量。
本发明与现有技术相比，其优点在于：传统的内壁温度测量需要将热电偶焊接在空心圆棒试件考核段内壁处，由于内孔空间狭长的缘故，直接焊接热电偶对焊接设备和操作工人的焊接技术要求极高，因而实现起来十分困难，并且内壁焊接热电偶的焊接质量往往难以控制，如焊接质量不佳，拆卸并重焊热电偶也十分困难。采用本发明方法，焊接热电偶时，不必受限于试件内壁狭小的空间尺寸，对于保证焊接质量极为有利。同时由于弹簧片的材料成本、加工成本低廉，一旦焊接质量欠佳导致弹簧片表面破坏严重，可直接更换弹簧片，重新焊接。采用本发明技术，试件内壁不会存在焊接初始缺陷，测量过程完全不会对昂贵的试件内壁面产生损伤，也促进了实验精度的提高。此外由于弹簧片组装完成后，其长度等于空心圆棒试件长度，因而焊接在弹簧片弧形面上的热电偶可以准确测量试件考核段的内壁温度。
附图说明
图1为空心圆棒试件三维效果图；
图2为加工凸台后的试件三维效果图；
图3为弹簧片首次加工后的三维效果图；
图4为焊接有测温热电偶的弹簧片弧形面；
图5为弹簧片插入试件内孔的效果图；
图6为试件与弹簧片组装完成后的效果图；
图7为试件与弹簧片组装完成后的俯视图；
图8为图7的剖视图。
图中符号说明：
1：空心圆棒试件；2：空心圆棒试件夹持端；3：空心圆棒试件中间考核段；4：凸台；5：弹簧片；6：小扣；7：热电偶。
L：空心圆棒试件总长度；T：凸台高度；t:小扣长度。
具体实施方式
如图1所示，试验用空心圆棒试件1，其形状类似“狗骨”形状，两端夹持端2较粗，中间考核段3较细，试件总长度为L。使用车床在试验用空心圆棒试件1的夹持端2分别加工出高度为T的凸台4，加工完成后如图2所示，至此完成对试验用空心圆棒试件1的加工。制作弹簧片5如图3，弹簧片5一端至图3中折痕线的长度为试件的长度L，弹簧片5两端分别有长度为t的小扣6，要求t小于试验用空心圆棒试件1的凸台4的高度T。弹簧片加工好后，在弹簧片中部的弧形面顶部焊接测温热电偶7，效果如图4。将焊接有热电偶7的弹簧片5插入空心圆棒试件1的内孔(图5)，然后将弹簧片沿折痕线向上翻折90°，扣紧在试件凸台4上，并将另一端也扣紧在试件凸台4上，完成弹簧片5的组装(图6)，其俯视图如图7。从组装完毕后的剖视图(图8)可以看出，弹簧片5通过弹性将圆弧面顶部的热电偶7压紧在试件内壁，从而可实现内壁温度的测量。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种空心圆棒试件内壁温度的测量方法，其特征在于实现步骤如下：
(1)在空心圆棒试件的夹持端加工出用于固定弹簧片的凸台；
(2)根据空心圆棒试件的尺寸，制作相应长度的弹簧片，弹簧片中部具有弧形面；
(3)在弹簧片中部弧形面顶部焊接测温热电偶；
(4)将焊接有测温热电偶的弹簧片整体插入空心圆棒试件内部，弹簧片两端与试件夹持端的凸台通过卡扣连接，从而将热电偶压紧在空心圆棒试件内壁面，实现试件内壁温度的测量。
2.根据权利要求1所述的空心圆棒试件的内壁温度测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中弹簧片完工后与空心圆棒试件等长。
3.根据权利要求1所述的空心圆棒试件的内壁温度测量方法，其特征在于：所述步骤(4)中的卡扣为直角卡扣。
4.根据权利要求1所述的空心圆棒试件的内壁温度测量方法，其特征在于：所述弹簧片两端分别有长度为t的小扣，t小于试件凸台的高度T。
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