CN105784527B - 一种热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热‑力耦合疲劳/磨损的加速实验装置及方法，该装置包括控制系统，还包括：扭转‑压缩系统，用于固定试样，根据控制系统发出的控制信号推动试样与坯料有载荷的接触，并带动加热受载机构转动，使胚料与试样进行疲劳/磨损实验；冷却润滑系统，用于根据控制系统发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样和坯料喷洒冷却润滑液；感应加热系统，用于根据控制系统发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样和坯料进行加热。本发明装置结构简单，通用性强，设备制造成本低，大大降低了热冷疲劳磨损实验的测试成本。

Description

一种热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置及方法
技术领域
本发明涉及热作模具性能测试和分析领域，尤其涉及一种热-力耦合疲劳/ 磨损的加速实验装置及方法。
背景技术
热作模具是用来将加热的金属或液体金属制成所需产品的工装，如热锻模、热挤压模、热冲压模、压铸模和玻璃成形模等，其模具的工作状态是反复受热和冷却，从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用。热作模具特别是热锻模，既受热载荷又受机械载荷的循环作用，产生因磨损、疲劳裂纹、塑性变形等缺陷造成的失效，使得模具使用一段时间后必须更换。由此，模具的失效增大了经济成本，并且模具的更换所消耗的装配时间又降低了生产效率，为获得最大的经济效益，必须延长模具使用寿命。
采用表面工程技术，如等离子熔覆/堆焊、激光熔覆/堆焊、表面喷涂等，在模具表面制造一层或多层高性能覆层可用来提高热作模具寿命和修复报废模具，来降低模具成本。测量覆层模具的抗磨损能力与承受热力载荷的能力，成为覆层热作模具应用的关键问题。基于实际生产的检验方式影响制造企业的正常运作，同时工艺环境与模具失效关系难以明晰，测试周期长、成本太高。
热作模具特别是热锻模，先后受到来自坯料的传热、机械载荷、热摩擦、冷却液的润滑和冷却，热作模具服役条件复杂；传统单一条件下的疲劳测试不能正确表征材料在真实服役环境条件下的性能，使得样本测试结果参考价值较低。有必要建立基于工艺服役环境的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验系统。
现阶段主要采用gleeble热模拟试验机对热作模具性能进行测试。采用 gleeble试验机做覆层热锻模的磨损测试，可以看出用该实验装置做测试时测试坯料是一次性的，设备昂贵，实验测试成本太高，且测试样本条件单一。有的是用gleeble试验机做热作模具的热冷疲劳测试，其中通过电脑精确控制表面带覆层的柱状试样的热冷循环参数，来测试覆层模具的疲劳，此种测试方法在试样的制备上，特别是在除激光堆焊的其他堆焊方法上，在试样的制备方面有点困难，且测试结果单一。还有的是用gleeble热模拟试验机测试温锻模具的热磨损，其中通过旋转轴带动模具试样接触加热的旋转坯料来测试模具的磨损值，该测试方法同样条件单一，只可以测试模具样本的热磨损。从资料可以看出，现有gleeble热模拟试验机造价高，测试成本太高，且测试条件单一。难以满足热作工艺在复杂服役环境条件下的加速试验要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中测试装置功能单一，且设备昂贵的缺陷，提供一种能够提供多种热作工艺环境的测试模式，测试周期短且装置结构简单的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，包括控制系统，还包括：
扭转-压缩系统，包括与控制系统相连的电机和电液推杆，电机连接有用于固定坯料的加热受载机构；电液推杆用于固定试样，并根据控制系统发出的控制信号推动试样与坯料有载荷的接触；电机带动加热受载机构转动，使胚料与试样进行疲劳/磨损实验；
冷却润滑系统，包括与控制系统相连的喷枪，用于根据控制系统发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样和坯料喷洒冷却润滑液；
感应加热系统，用于根据控制系统发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样和坯料进行加热，包括与控制系统相连的感应加热炉，感应加热炉内还安装有加热受载机构。
进一步地，本发明的所述加热受载机构包括多个类环状的组合陶瓷片，陶瓷片的外侧由钢质的套筒压紧，并通过安装在筒状结构四周的多个压紧螺钉将坯料固定。
进一步地，本发明的所述加热受载机构还包括设置在套筒上的感应线圈和线圈电源接头。
进一步地，本发明的所述冷却润滑系统还包括设置在喷枪和控制系统之间的管道和冷却润滑液容器。
进一步地，本发明的所述感应加热系统还包括设置在感应加热炉和控制系统之间的中频电源。
进一步地，本发明的所述电机和感应加热炉之间通过主动齿轮和从动齿轮连接。
进一步地，本发明的所述控制策略通过结合工艺如热锻、热挤压、热冲压及压铸等工艺中模具的实际服役环境确定试验参数。
本发明提供一种热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法，包括以下步骤：
S1、设置实验参数，获取热-力耦合疲劳/磨损加速实验装置的控制策略；
S2、根据控制策略检测试样的热冷疲劳损伤和磨损值。
进一步地，本发明的步骤S2中的控制策略包括热疲劳控制策略：通过控制系统在加热工位和冷却工位之间调整试样的位置，并通过冷却润滑系统和感应加热系统对试样进行交替的加热和冷却，达到测试时间和次数后，检测试样的热冷疲劳损伤。
进一步地，本发明的步骤S2中的控制策略包括热疲劳摩擦控制策略：通过控制系统在加热工位和冷却工位之间调整试样的位置，并通过扭转-压缩系统带动坯料转动，使坯料与试样发生摩擦，达到测试时间和次数后，检测试样的磨损值。
进一步地，本发明的步骤S2中的控制策略包括热摩擦控制策略：通过控制系统调整试样的位置保持在加热工位，通过感应加热系统对试样进行加热，并通过扭转-压缩系统带动坯料转动，使坯料与试样发生摩擦，达到测试时间和次数后，检测试样的磨损值。
本发明产生的有益效果是：本发明的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，通过采用特制的坯料约束感应加热装置加热坯料和测试试样，保证了坯料加热的快速性和重复利用性；电气控制系统通过控制策略控制测试条件，使试样在电液推杆的移动和加载下被喷枪喷冷却介质冷却和润滑和与坯料发生摩擦接触，模拟真实热作模具工况；本发明能够实现多种实验模式，模拟试样在各种实际服役工况，特别是在热锻、热挤压、热冲压及压铸等工艺过程中模具的工作损耗状况；本装置结构简单，通用性强，设备制造成本低，大大降低了热冷疲劳磨损实验的测试周期及测试成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的连接图；
图2(a)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的试样的示意图(a)；
图2(b)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的试样的示意图(b)；
图3是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的冷却/润滑喷枪的结构示意图；
图4(a)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的加热受载机构的示意图(a)；
图4(b)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的加热受载机构的示意图(b)；
图5(a)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法的热疲劳控制策略的连接关系；
图5(b)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法的热疲劳控制策略图；
图6(a)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法的热疲劳摩擦控制策略的连接关系；
图6(b)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法的热疲劳摩擦控制策略图；
图7(a)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法的热摩擦控制策略的连接关系；
图7(b)是本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法的热摩擦控制策略图；
图中，1-控制系统，2-电液推杆，3-感应加热炉，4-电机，5-喷枪，6- 加热受载机构，7-中频电源，8-主动齿轮，9-从动齿轮，10-试样，11-胚料， 601-压紧螺钉，602-线圈电源接头，603-组合陶瓷片，604-套筒，605-感应线圈。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，包括控制系统1，还包括：
扭转-压缩系统，包括与控制系统1相连的电机4和电液推杆2，电机4 连接有用于固定坯料11的加热受载机构6；电液推杆2用于固定试样，并根据控制系统1发出的控制信号推动试样10与坯料11有载荷的接触；电机4 带动加热受载机构6转动，使胚料11与试样10进行疲劳/磨损实验；
冷却润滑系统，包括与控制系统1相连的喷枪5，用于根据控制系统1发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样10和坯料11喷洒冷却润滑液；
感应加热系统，用于根据控制系统1发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样10和坯料11进行加热，包括与控制系统1相连的感应加热炉3，感应加热炉3内还安装有加热受载机构6。
加热受载机构6包括多个类环状的组合陶瓷片603，陶瓷片的外侧由钢质的套筒604压紧，并通过安装在筒状结构四周的多个压紧螺钉601将坯料11 固定。加热受载机构6还包括设置在套筒604上的感应线圈605和线圈电源接头602。
冷却润滑系统还包括设置在喷枪5和控制系统1之间的管道和冷却润滑液容器。感应加热系统还包括设置在感应加热炉3和控制系统1之间的中频电源 7。电机4和感应加热炉3之间通过主动齿轮8和从动齿轮9连接。
在本发明的另一个实施例中，热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，包括被测试样、坯料、感应加热系统、冷却润滑系统、TCT(扭转-压缩系统)和电气控制系统。
如图2所示，试样形状为柱状，包括夹持段和试验段，夹持段横截面为正方形，试验段为圆柱状；本装置可以通过改变控制策略实现材料热冷疲劳、热冷疲劳磨损和热磨损的加速试验。在进行热力疲劳磨损加速实验时，所述夹持段在实验时被夹持在电液推杆的一端，所述试验段在与正反转动的坯料接触时，承受来自电液推杆作用的机械载荷、来自坯料的热载荷及坯料旋转时加载在试样上的摩擦载荷，在到达冷却工位时，被冷却介质冷却；在进行热-冷疲劳实验时，所述试样夹持方式与热-力疲劳磨损加速实验系统中试样的夹持方式相同，当试样处于冷却工位时，也被喷枪喷出的冷却介质冷却，当试样处于加热工位时，与热-力疲劳磨损加速实验系统不同的是，感应加热线圈中没有坯料，试样直接被感应线圈加热。而热磨损加速实验系统与热-力疲劳磨损加速实验系统不同的是，进行热磨损实验时，试样被电液推杆以一定载荷作用在正反转的坯料上作用一定时间，而试样不需要被冷却液冷却。
感应加热线圈中设有坯料，电液推杆只起到移动试样的作用且与感应线圈连接的电机不旋转；在系统控制下，试样在设定加热冷却条件下以一定的循环频率加热冷却。
感应加热系统由中频电源和感应加热装置组成，其中感应加热装置做成可以约束坯料的结构，该结构先由四个类环状陶瓷片组合，陶瓷可选用syalon 陶瓷，然后陶瓷片外侧由装有感应线圈的钢质筒状结构压紧陶瓷片而成，坯料放在感应加热装置中，然后坯料周向由装在筒形件上的四个螺钉压紧固定。冷却润滑系统主要由喷枪、管道和冷却润滑液容器组成。其中感应加热装置处于试样的加热工位，喷枪处于冷却润滑工位。
下面分别介绍各部分的组成，然后介绍组合后的完整装置及使用方法。
1)试样
试样分为夹持段和试验段，形状如图2所示，覆层模具材料试样按照如图所示加工，试样尺寸可以据试验机尺寸或实验需要进行设计。
2)坯料、感应加热系统和冷却润滑系统
坯料为圆柱状，材料可根据实验类型选用，当本装置用做试样的热疲劳性能测试时，可不用坯料；感应加热系统由中频电源和感应加热装置组成，其中感应加热装置做成可以约束坯料的结构，该结构先由四个类环状陶瓷片组合，陶瓷可选用syalon陶瓷，然后陶瓷片外侧由装有感应线圈的钢质筒状结构压紧陶瓷片而成，坯料放在感应加热装置中，然后坯料周向由装在筒形件上的四个螺钉压紧固定，如图4(a)和图4(b)所示。冷却润滑系统主要由喷枪、管道和冷却润滑液容器组成。其中感应加热装置处于试样的加热工位，喷枪处于冷却润滑工位，以上组合系统结构如图3所示。
3)TCT(扭转-压缩系统)
TCT(扭转-压缩系统)主要由电液推杆、感应加热装置和正反转电机等装置组成。试样被安装在电液推杆的一端，在设定的实验制度下，试样被电液推杆以一定的载荷作用在坯料上，同时与感应加热装置相连的正反转电机带动坯料转动，试样与坯料发生反复摩擦。
4)电气控制系统
本装置的电气控制系统由计算机、工控机、装置组件和行程开关等辅助件组成。按照电气控制原理图连接成本装置，被赋予一定控制策略的电气系统，控制装置在不同模式下以不同条件参数工作。电气系统的控制策略主要有三种：热疲劳控制策略、热疲劳摩擦控制策略和热摩擦控制策略。
与现有的试样测试方法和装置相比，本发明的特点在于：采用特制的坯料约束感应加热装置加热坯料和测试试样，保证了坯料加热的快速性和重复利用性；电气控制系统通过控制策略控制测试条件，使试样在电液推杆的移动和加载下被喷枪喷冷却介质冷却和润滑和与坯料发生摩擦接触，模拟真实热作模具工况；本装置是基于多种控制策略的试样测试装置，具有多功能性。结合本装置的多功能性，本装置可以研究热作模具在真实服役条件下，热—力耦合疲劳作用下材料的性能演化及损伤失效参数和失效过程。
本发明实施例的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法，包括以下步骤：
S1、设置实验参数，包括：坯料温度、冷却介质、接触载荷、坯料转速、接触时间和冷却时间，获取热-力耦合疲劳/磨损加速实验装置的控制策略；
S2、根据控制策略检测试样的热冷疲劳损伤和磨损值。
控制策略包括热疲劳控制策略、热疲劳摩擦控制策略和热摩擦控制策略。
其中：热疲劳控制策略通过控制系统在加热工位和冷却工位之间调整试样的位置，并通过冷却润滑系统和感应加热系统对试样进行交替的加热和冷却，达到测试时间和次数后，检测试样的热冷疲劳损伤；
热疲劳摩擦控制策略通过控制系统在加热工位和冷却工位之间调整试样的位置，并通过扭转-压缩系统带动坯料转动，使坯料与试样发生摩擦，达到测试时间和次数后，检测试样的磨损值；
热摩擦控制策略通过控制系统调整试样的位置保持在加热工位，通过感应加热系统对试样进行加热，并通过扭转-压缩系统带动坯料转动，使坯料与试样发生摩擦，达到测试时间和次数后，检测试样的磨损值。
如图5(a)和图5(b)所示，为热疲劳控制策略：
将被测覆层模具材料加工成如图2(a)和图2(b)所示的试样，覆层材料为硼化物等超硬材料，将试样、坯料和装置部件按图5(a)所示方法固定连接；根据测试覆层模具材料服役条件的不同，在如图5(b)所示的控制策略下，根据铝合金的压铸工艺过程选择合适的坯料温度、冷却介质、接触载荷、坯料转速、接触时间和冷却时间，在一个循环周期T内，试样先在感应加热炉内加热至480℃经过t1(40s)时间保温，然后在t2(2s)时间内将试样从感应加热炉移动至冷却液喷枪下，经过t3(10s)时间的冷却后，最后在t4 (2s)时间内移动至感应加热炉内，完成了压铸过程的一次加热冷却周期。测试一定次数后，得到热疲劳破坏试样，然后用Uddeholm法评定试样的热疲劳损伤。
如图6(a)和图6(b)所示，为热疲劳摩擦控制策略：
试样和坯料的形状如图2(a)和图2(b)完全一样，实验装置按如图6 (a)所示原理固定连接，在设定的如图5(b)所示的控制策略下，根据热锻工艺过程选择合适的试验参数，在一个循环周期T内，t1(10s)时间内试样在感应炉加热至600℃同时受到摩擦载荷的作用，然后在t2(2s)时间内将试样从感应加热炉移动至冷却液喷枪下，经过t3(5s)时间的冷却后，最后在t4(2s)时间内移动至感应加热炉内，完成了热锻过程的一次加热加载冷却的周期。测试一定次数后，测量疲劳磨损试样的磨损值，可用于测试锻模表面覆层材料为镍基和钴基材料的试样。
如图7(a)和图7(b)所示，为热摩擦控制策略：
被测试材料加工成如图2(a)和图2(b)所示的试样，将试样按如图7 (a)所示方法固定在实验装置上；根据铝合金的热挤压工艺过程选择合适的试验参数，在测试周期T内，试样在感应加热炉中加热至500℃并进行保温，在保温同时试样在电液推杆的移动下，按如图7(b)所示的控制策略与正反转的感应加热装置中的坯料相接触而产生摩擦磨损，测试周期T完成后，测量疲劳磨损试样的磨损量，可评估试样热磨损性能。
本发明通过模拟热作模具实际服役工况，来测试覆层模具的热冷疲劳、热冷疲劳磨损和热磨损。试样通过电液推杆的的移动和可变载荷加载，使试样先以一定载荷作用在旋转坯料上，坯料被正反转电机带动也正反转动加速模具磨损，然后在冷却工位试样被冷却液冷却，如此循环测试试样，测试过程中坯料温度通过控制输入感应线圈的功率大小控制，且本装置测试时坯料具有可重复利用的特点。本发明的主要目的就是模拟材料的实际服役工况，实现对热作模具的热冷疲劳、热冷疲劳磨损和热磨损的加速试验。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，其特征在于，包括控制系统(1)，还包括：
扭转-压缩系统，包括与控制系统(1)相连的电机(4)和电液推杆(2)，电机(4)连接有用于固定坯料(11)的加热受载机构(6)；电液推杆(2)用于固定试样(10)，并根据控制系统(1)发出的控制信号推动试样(10)与坯料(11)有载荷的接触；电机(4)带动加热受载机构(6)转动，使胚料(11)与试样(10)进行疲劳/磨损实验；
冷却润滑系统，包括与控制系统(1)相连的喷枪(5)，用于根据控制系统(1)发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样(10)和坯料(11)喷洒冷却润滑液；
感应加热系统，用于根据控制系统(1)发出的控制信号对疲劳/磨损实验中的试样(10)和坯料(11)进行加热，包括与控制系统(1)相连的感应加热炉(3)，感应加热炉(3)内还安装有加热受载机构(6)；
所述加热受载机构(6)包括多个类环状的组合陶瓷片(603)，陶瓷片的外侧由钢质的套筒(604)压紧，并通过安装在筒状结构四周的多个压紧螺钉(601)将坯料(11)固定；
所述加热受载机构(6)还包括设置在套筒(604)上的感应线圈(605)和线圈电源接头(602)；
所述电机(4)和感应加热炉(3)之间通过主动齿轮(8)和从动齿轮(9)连接。
2.根据权利要求1所述的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，其特征在于，所述冷却润滑系统还包括设置在喷枪(5)和控制系统(1)之间的管道和冷却润滑液容器。
3.根据权利要求1所述的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置，其特征在于，所述感应加热系统还包括设置在感应加热炉(3)和控制系统(1)之间的中频电源(7)。
4.一种基于权利要求1所述热-力耦合疲劳/磨损的加速实验装置的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置实验参数，获取热-力耦合疲劳/磨损加速实验装置的控制策略；
S2、根据控制策略检测试样的热冷疲劳损伤和磨损值。
5.根据权利要求4所述的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法，其特征在于，步骤S2中的控制策略包括热疲劳控制策略：通过控制系统在加热工位和冷却工位之间调整试样的位置，并通过冷却润滑系统和感应加热系统对试样进行交替的加热和冷却，达到测试时间和次数后，检测试样的热冷疲劳损伤。
6.根据权利要求4所述的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法，其特征在于，步骤S2中的控制策略包括热疲劳摩擦控制策略：通过控制系统在加热工位和冷却工位之间调整试样的位置，并通过扭转-压缩系统带动坯料转动，使坯料与试样发生摩擦，达到测试时间和次数后，检测试样的磨损值。
7.根据权利要求4所述的热-力耦合疲劳/磨损的加速实验方法，其特征在于，步骤S2中的控制策略包括热摩擦控制策略：通过控制系统调整试样的位置保持在加热工位，通过感应加热系统对试样进行加热，并通过扭转-压缩系统带动坯料转动，使坯料与试样发生摩擦，达到测试时间和次数后，检测试样的磨损值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106990043A (zh) * 2017-06-12 2017-07-28 中国矿业大学 一种金属覆层界面结合强度测量装置及方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106769577A (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 河南科技大学 一种热作模具摩擦磨损试验装置
CN106769451B (zh) * 2016-11-29 2019-04-19 河南科技大学 一种热作模具热机疲劳试验装置
CN106769557B (zh) * 2016-11-29 2021-05-11 河南科技大学 一种热作模具寿命检测试验装置
CN107192625B (zh) * 2017-05-27 2020-04-10 河南科技大学 热机疲劳试验方法及使用该方法的热机疲劳试验机
CN107328646A (zh) * 2017-06-20 2017-11-07 武汉理工大学 一种热挤压磨损加速试验方法及覆层模具破坏预测试验装置
CN109738322B (zh) * 2019-01-23 2021-06-22 重庆理工大学 电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035644A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 熱疲労試験方法及び熱疲労試験装置
CN102621022A (zh) * 2012-03-22 2012-08-01 北京科技大学 一种热-力耦合疲劳实验装置及方法
CN204679435U (zh) * 2015-05-05 2015-09-30 武汉理工大学 工模具热疲劳测试试验装置
CN204831897U (zh) * 2015-07-21 2015-12-02 华南理工大学 评价微焊点在电-热-力耦合场作用下可靠性的实验系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035644A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 熱疲労試験方法及び熱疲労試験装置
CN102621022A (zh) * 2012-03-22 2012-08-01 北京科技大学 一种热-力耦合疲劳实验装置及方法
CN204679435U (zh) * 2015-05-05 2015-09-30 武汉理工大学 工模具热疲劳测试试验装置
CN204831897U (zh) * 2015-07-21 2015-12-02 华南理工大学 评价微焊点在电-热-力耦合场作用下可靠性的实验系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106990043A (zh) * 2017-06-12 2017-07-28 中国矿业大学 一种金属覆层界面结合强度测量装置及方法
CN106990043B (zh) * 2017-06-12 2019-11-12 中国矿业大学 一种金属覆层界面结合强度测量装置及方法

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