CN105219934A - 一种模拟试样淬火试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种模拟试样淬火试验方法，通过点焊机将正负极分别套有两段石英管的热电偶焊接到模拟试样表面中间位置，并用钽片包裹住试样两端；启动试验机将试样夹持于两个砧子之间，热电偶另一端连接在设备接线端子上；抽取真空，使试样处于真空度＜20帕斯卡的真空室内，然后向真空室内充入氮气；在试样开始淬火前t1秒开启气体冷却介质控制阀，在之后的t2秒关闭，同时在淬火时将砧头回退，使试样与砧头脱离；关闭气体冷却介质控制阀前t3秒打开水冷却介质控制阀，使冷却水流向试样，实现模拟试样的淬火操作。本发明模拟试样淬火过程由程序自动控制完成，无需人工操作，可避免淬火延迟，降低试验操作强度，提高试验的安全性。
Description
技术领域
本发明属于热力模拟物理试验领域，具体涉及一种模拟试样淬火的试验方法。
背景技术
热力模拟试验机可以再现材料多种物理冶金过程，是一种有效的多功能模拟试验机，在钢铁企业、高校以及科研院所得到广泛地应用。根据生产和科研需要，该试验机的模拟功能在不断增强，同时可采用的试验方法也在不断改进。
目前，研究材料高温组织形态时，通常采用淬火法。虽然，现有的热力模拟试验机配备有淬火装置，在淬火时直接向模拟试样喷水以实现模拟试样的淬火，但这会导致与模拟试样接触的砧子淬裂，同时给试验后续的清理和设备的维护增大难度，因此不易采用该方法。
针对以上不足，申请号为201110192682.7的专利公开了“一种对压缩试样进行急速水淬的试验方法”，该方法在取消试验舱门的保护装置条件下，通过试验操作员严密监视试验过程，在特定时间内打开试验舱门，应用尖嘴钳将模拟试样取出并放入水中以达到淬火的目的。这种方法虽然解决了直接向模拟试样喷水而导致的砧子淬裂以及试验后续的清理问题，但该方法对实验操作员的操作技能要求较高，即要严密监视实验进程，又要及时将模拟试样取下并将其放入水中，这不仅增大了劳动强度，而且试验效果直接取决于试验操作员。因为试验操作员的反应速度决定了淬火延迟时间，对于某些钢种的模拟试验效果会因为淬火延迟时间过长而受到严重影响。此外，该方法在取消试验舱门的保护装置条件下进行，若没有防护措施，容易伤害到试验操作员。
发明内容
本发明旨在提供一种可由程序自动控制完成的模拟试样淬火试验方法，试验过程中无需人工操作，避免淬火延迟，同时降低试验操作强度，提高试验的安全性。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种模拟试样淬火试验方法，其特征在于：
1、通过热电偶点焊机将热电偶焊接到模拟试样表面的中间位置，并用钽片包裹住模拟试样的两端，热电偶的正负极分别套有两段石英管，使热电偶在两段石英管接头处可以弯曲。
2、启动热力模拟试验机，将模拟试样夹持于两个砧子之间，热电偶的接线端连接在试验机接线端子上，使热电偶处于弯曲状态，之后调节冷却喷嘴的位置及方向，使其喷出的冷却介质流出方向对准模拟试样。
3、抽取真空，使模拟试样处于真空度为20帕斯卡以下的真空室内，然后向真空室内充入氮气，防止模拟试样被氧化和由于压力差导致冷却水的喷溅；启动试验程序，在试验运行到模拟试样开始淬火前的t1秒时，开启气体冷却介质控制阀，使冷却介质到达模拟试样的时刻，刚好是模拟试样淬火时刻，也是砧头回退的时刻；在之后的t2秒关闭气体冷却介质控制阀，同时在淬火时将砧头回退，使模拟试样与砧头脱离；砧头回退的距离分两种情况：若试验不涉及变形，则在模拟试样开始淬火时将砧头回退4～6mm；若模拟试样变形量为Δl，则在模拟试样开始淬火时，将砧头回退Δl+3mm～Δl+5mm，避免冷却水接触到砧头，导致砧头被淬火；关闭气体冷却介质控制阀前t3秒打开水冷却介质控制阀，使冷却水流向模拟试样，以实现模拟试样的淬火操作。
4、在模拟试样开始淬火时，开启真空室与外界水管的控制阀，以排出真空室内冷却水。
本发明的有益效果为：
本发明通过套有两段石英管的热电偶将模拟试样限制在冷却喷嘴作用范围内，淬火时，依序选用气体冷却介质与冷却水两种冷却介质，利用气体介质作用于模拟试样，同时进行砧头回退控制，实现模拟试样与砧头瞬间脱离，应用冷却水冷却模拟试样，既实现了淬火，又避免了砧头与冷却水接触而导致的损坏。整个试样淬火过程由程序自动控制完成，无需人工操作，缩短了淬火延迟时间。试验过程中，无需破坏设备的安全自锁系统，降低了试验的操作强度，提高了试验操作的安全性。
具体实施方式
1、通过热电偶焊机将热电偶焊接到尺寸为Ф10×15mm的圆柱状模拟试样表面的中间位置，并用钽片包裹住模拟试样的两端，两段石英管的长度为10mm；热电偶的正负极分别套有两段石英管，使热电偶在两段石英管接头处可以弯曲。
2、启动热力模拟试验机，将模拟试样夹持于两个砧子之间，热电偶的接线端接于试验机上的接线端子以实现测温、控温，同时热电偶被固定住，对模拟试样起到一定的约束作用，此时，热电偶处于弯曲状态，之后调节冷却喷嘴的位置及方向，使其喷出的冷却介质流出方向对准模拟试样。
3、抽取真空，使模拟试样处于真空度为16帕斯卡的真空室内。然后，向真空室内充入氮气，防止模拟试样被氧化和由于压力差导致冷却水的喷溅。启动试验程序，运行试验。在试验程序中设定在试验运行到模拟试样开始淬火前的0.05秒时，开启气体冷却介质控制阀，并在之后的0.2秒关闭，同时在淬火时将砧头回退，以使模拟试样与砧头能够顺利脱离。气体介质控制阀所控制的冷却介质为气体，提前开启气体冷却介质控制阀是为了使冷却介质到达模拟试样的时刻，刚好是模拟试样淬火时刻，也是砧头回退的时刻。程序设定模拟试样不发生变形，则在模拟试样开始淬火时将砧头回退4毫米，避免冷却水接触到砧头，导致砧头被淬火。退回过程用时0.01秒。在之后的0.2秒关闭气体冷却介质控制阀是为了减小其对后续淬火过程的干扰。关闭气体冷却介质控制阀前0.2秒打开水冷却介质控制阀，使冷却水流向模拟试样，实现模拟试样的淬火操作。
4、在模拟试样开始淬火时，开启真空室与外界连接管路的控制阀，使真空室与外界相通，冷却水可以流出，避免冷却水在真空室内汇集。
实施例2
1、通过热电偶焊机将热电偶焊接到尺寸为Ф8×12mm的圆柱状模拟试样表面的中间位置，并用钽片包裹住模拟试样的两端，两段石英管的长度为10mm；热电偶的正负极分别套有两段石英管，使热电偶在两段石英管接头处可以弯曲。
2、启动热力模拟试验机，将模拟试样夹持于两个砧子之间，热电偶的接线端接于试验机上的接线端子以实现测温、控温，同时热电偶被固定住，对模拟试样起到一定的约束作用，此时，热电偶处于弯曲状态，之后调节冷却喷嘴的位置及方向，使其喷出的冷却介质流出方向对准模拟试样。
3、抽取真空，使模拟试样处于真空度为19帕斯卡的真空室内。然后，向真空室内充入氮气，防止模拟试样被氧化和由于压力差导致冷却水的喷溅。启动试验程序，运行试验。在试验程序中设定在试验运行到模拟试样开始淬火前的0.05秒时，开启气体冷却介质控制阀，并在之后的0.2秒关闭，同时在淬火时将砧头回退，以使模拟试样与砧头能够顺利脱离。气体介质控制阀所控制的冷却介质为气体，提前开启气体冷却介质控制阀是为了使冷却介质到达模拟试样的时刻，刚好是模拟试样淬火时刻，也是砧头回退的时刻。程序设定模拟试样变形量为Δl＝1mm，则在模拟试样开始淬火时，将砧头回退Δl+4mm＝5mm，避免冷却水接触到砧头，导致砧头被淬火。退回过程用时0.02秒。在之后的0.2秒关闭气体冷却介质控制阀是为了减小其对后续淬火过程的干扰。关闭气体冷却介质控制阀前0.2秒打开水冷却介质控制阀，使冷却水流向模拟试样，实现模拟试样的淬火操作。
4、在模拟试样开始淬火时，开启真空室与外界连接管路的控制阀，使真空室与外界相通，冷却水可以流出，避免冷却水在真空室内汇集。
Claims (1)
1.一种模拟试样淬火试验方法，其特征在于：
(1)、通过热电偶点焊机将热电偶焊接到模拟试样表面的中间位置，并用钽片包裹住模拟试样的两端，热电偶的正负极分别套有两段石英管，使热电偶在两段石英管接头处可以弯曲；
(2)、启动热力模拟试验机，将模拟试样夹持于两个砧子之间，热电偶的接线端连接在试验机接线端子上，使热电偶处于弯曲状态，之后调节冷却喷嘴的位置及方向，使其喷出的冷却介质流出方向对准模拟试样；
(3)、抽取真空，使模拟试样处于真空度为20帕斯卡以下的真空室内，然后向真空室内充入氮气，防止模拟试样被氧化和由于压力差导致冷却水的喷溅；启动试验程序，在试验运行到模拟试样开始淬火前的t1秒时，开启气体冷却介质控制阀，使冷却介质到达模拟试样的时刻，刚好是模拟试样淬火时刻，也是砧头回退的时刻；在之后的t2秒关闭气体冷却介质控制阀，同时在淬火时将砧头回退，使模拟试样与砧头脱离；砧头回退的距离分两种情况：若试验不涉及变形，则在模拟试样开始淬火时将砧头回退4～6mm；若模拟试样变形量为Δl，则在模拟试样开始淬火时，将砧头回退Δl+3mm～Δl+5mm，避免冷却水接触到砧头，导致砧头被淬火；关闭气体冷却介质控制阀前t3秒打开水冷却介质控制阀，使冷却水流向模拟试样，以实现模拟试样的淬火操作；
(4)、在模拟试样开始淬火时，开启真空室与外界水管的控制阀，以排出真空室内冷却水。
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