CN106053711A - 一种烧蚀率测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧蚀率测试装置及测试方法，该装置包括底座，底座上加工有两条平行的导向槽，定块的两端嵌入两条导向槽的端部并固定，定块内还加工了导向孔；动块也嵌入两条导向槽内，且动块内加工了螺纹孔；该装置还包括传动螺杆，传动螺杆与螺纹孔匹配，传动螺杆的一端设有导向头，导向头与导向孔匹配，另一端与曲杆连接；定块上部安装有定压板，动块上部安装有动压板。其通过定块与动块的位置变化，实现了绝热材料的定量拉伸，并且通过锁紧后与氧乙炔烧蚀仪连接，完成了绝热材料在定应力条件下的烧蚀性能。已成功应用于绝热材料在应力状态下的烧蚀性能测试，并且根据实际测试结果完成了发动机设计以及绝热材料配方的改进。

Description

一种烧蚀率测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于绝热材料制造技术领域，具体涉及一种烧蚀率测试装置及测试方法。
背景技术
烧蚀率是绝热材料的重要技术指标，通常采用常规的氧乙炔烧蚀率测试方法，该方法是在无应力状态下进行的。在实际工作中，绝热材料在受到应力作用下易产生变形，严重的情况下局部将产生超过100%的变形量，常规方法无法准确表征，必将造成严重的性能偏差，无法指导发动机的设计以及绝热材料的研发。因此，研发一种新型有效的装置及测试方法非常重要且必要。
发明内容
本发明提供的一种烧蚀率测试装置及测试方法，能够解决应力作用下绝热材料烧蚀率测试难题，达到提高测试准确度的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种烧蚀率测试装置，包括底座，底座上加工有两条平行的导向槽，定块的两端嵌入两条导向槽的端部并固定，定块内还加工了导向孔；动块也嵌入两条导向槽内，且动块内加工了螺纹孔；该装置还包括传动螺杆，传动螺杆与螺纹孔匹配，传动螺杆的一端设有导向头，导向头与导向孔匹配，另一端与曲杆连接；定块上部安装有定压板，动块上部安装有动压板。
该装置还包括定位板，其一端连接定块，另一端连接动块；所述的定位板为两块，位于定块的两端。在将测试材料采用本装置进行变形后，采用定位板进行锁紧，确保其一直在固定的应力条件下进行测试，测试结果更为准确。
所述定压板和动压板均通过螺栓分别与定块和动块连接安装。 定压板和动压板用于对测试材料的夹紧，防止其发生相对移动。
所述定压板和动压板的底面均设计为梯形齿面；既保证测试材料装夹后不易松脱，又不会因齿面过于锋利将测试材料切断。
所述底座上还加工有刻度，其与导向槽平行设置，可以用于表征形变量，方便计数。
所述传动螺杆的螺纹为梯形螺纹；可确保速度平稳。
所述曲杆还连接有电机及控制系统。通过电机和控制系统，可实现自动拉伸。
采用所述装置测试烧蚀率的方法，具体步骤为：
1）将测试材料一端放于定块上，用定压板进行压紧，另一端放于动块上，用动压板进行压紧，然后启动曲杆，将测试材料拉紧，记录刻度，作为基准点；
2）根据测试要求，计算形变量及对应刻度；
3）启动曲杆，拉伸测试材料，达到对应刻度后，停机；
4）将上定位板和下定位板安装到位，并通过螺钉与动块与定块连接；
5）只保留动块、定块、动压板、定压板、测试材料、上定位板、下定位板及相应的紧固件，拆除其余部件；
6）测量测试材料的厚度；
7）将其整体放置于氧乙炔烧蚀机进行烧蚀试验；
8）烧蚀结束后，待冷却到室温后，测量测试材料被烧蚀部位的厚度；
9）计算得到材料在应力状态下的烧蚀率。
另外，也可以采用所述装置测试，得到材料在形变过程中的烧蚀率，具体步骤为：
1）将测试材料一端放于定块上，用定压板进行压紧，另一端放于动块上，用动压板进行压紧，然后启动曲杆，将测试材料拉紧；
2）设定烧蚀时间以及作用力；
3）测量测试材料的厚度；
4）持续转动传动螺杆，同时用氧乙炔烧蚀机进行烧蚀；
5）达到时间后，停机以及停止烧蚀；
6）将上定位板和下定位板安装到位，并通过螺钉与动块与定块连接；
7）只保留动块、定块、动压板、定压板、测试材料、上定位板、下定位板及相应的紧固件，拆除其余部件；
8）待冷却到室温后，测量测试材料被烧蚀部位的厚度；
9）计算得到材料在形变过程中的烧蚀率。
也可以通过测量测试材料在烧蚀前后的质量差，从而求得其质量烧蚀率。烧蚀率包括线烧蚀率和质量烧蚀率，前者根据材料的厚度变化，后者根据材料的质量变化。
本发明提供的装置由于设置导向槽、导向孔、螺纹孔，在传动螺杆转动时，能够有效保证动块沿轴向直线运动，使得测试材料呈直线等宽度拉伸，避免拉伸时倾斜变形。
本发明中通过定块与动块的位置变化，实现了绝热材料的定量拉伸，并且通过锁紧后与氧乙炔烧蚀仪连接，完成了绝热材料在定应力条件下的烧蚀性能的测试。也可以完成在形变过程中的烧蚀性能的测试。
本装置及方法已成功应用于绝热材料在应力状态下的烧蚀性能测试，测试结果表明，绝热材料在应力状态和无应力状态下烧蚀性能差距明显。根据实际测试结果完成了发动机设计以及绝热材料配方的改进。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
图2为制样示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
如图1-2所示，一种烧蚀率测试装置，包括底座1，底座1上加工有两条平行的导向槽，定块2的两端嵌入两条导向槽的端部并固定，定块内还加工了导向孔3；动块4也嵌入两条导向槽内，且动块内加工了螺纹孔5；该装置还包括传动螺杆6，传动螺杆6与螺纹孔5匹配，传动螺杆的一端设有导向头，导向头与导向孔3匹配，另一端与曲杆7连接；定块2上部安装有定压板8，动块上部安装有动压板9。
进一步地，该装置还包括定位板10，其一端连接定块，另一端连接动块；所述的定位板为两块，位于定块的两端。
进一步地，所述定压板和动压板均通过螺栓分别与定块和动块连接安装。
进一步地，所述定压板和动压板的底面均设计为梯形齿面。
进一步地，所述底座上还加工有刻度，其与导向槽平行设置。
进一步地，所述传动螺杆的螺纹为梯形螺纹。
进一步地，所述曲杆还连接有电机及控制系统。
采用所述装置测试烧蚀率的方法，具体步骤为：
1）将测试材料11一端放于定块上，用定压板进行压紧，另一端放于动块上，用动压板进行压紧，然后启动曲杆，将测试材料拉紧，记录刻度，作为基准点A；
2）根据测试要求，计算形变量及对应刻度，其形变量为30%，对应的刻度为B；
3）启动曲杆，拉伸测试材料，达到对应刻度B后，停机；
4）将上定位板和下定位板安装到位，并通过螺钉与动块与定块连接；
5）只保留动块、定块、动压板、定压板、测试材料、上定位板、下定位板及相应的紧固件，拆除其余部件；
6）测量测试材料的厚度，厚度为C；
7）将其整体放置于氧乙炔烧蚀机进行烧蚀试验，烧蚀时间为t；
8）烧蚀结束后，待冷却到室温后，测量测试材料被烧蚀部位的厚度，厚度为D；
9）即可计算得到材料在应力状态下的烧蚀率，即在形变量为30%时，测试材料的烧蚀率为（C-D）/t。
某材料采用该法测试，烧蚀率为0.34mm/s，在无应力状态下的烧蚀率为0.12 mm/s，其差距明显。测试其质量，也发现该法烧蚀情况比较严重，与无应力下相比，其差距明显。
也可以采用以下步骤测烧蚀率：
1）将测试材料一端放于定块上，用定压板进行压紧，另一端放于动块上，用动压板进行压紧，然后启动曲杆，将测试材料拉紧；
2）烧蚀时间为t，作用力为F；
3）测量测试材料的厚度，厚度为A；
4）持续转动传动螺杆，同时用氧乙炔烧蚀机进行烧蚀；
5）达到t后，停机以及停止烧蚀；
6）将上定位板和下定位板安装到位，并通过螺钉与动块与定块连接；
7）只保留动块、定块、动压板、定压板、测试材料、上定位板、下定位板及相应的紧固件，拆除其余部件；
8）待冷却到室温后，测量测试材料被烧蚀部位的厚度，厚度为B；
9）计算得到材料在形变过程中的烧蚀率，即在作用力F的作用下，测试材料的烧蚀率为（A-B）/t。
某材料采用该法测试，烧蚀率为0.29mm/s，在无应力状态下的烧蚀率为0.12 mm/s，其差距明显。测试其质量，也发现该法烧蚀情况比较严重，与无应力下相比，其差距明显。

Claims (9)

1.一种烧蚀率测试装置，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上加工有两条平行的导向槽，定块（2）的两端嵌入两条导向槽的端部并固定，定块内还加工了导向孔（3）；动块（4）也嵌入两条导向槽内，且动块内加工了螺纹孔（5）；该装置还包括传动螺杆（6），传动螺杆（6）与螺纹孔（5）匹配，传动螺杆的一端设有导向头，导向头与导向孔（3）匹配，另一端与曲杆（7）连接；定块（2）上部安装有定压板（8），动块上部安装有动压板（9）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括定位板，其一端连接定块，另一端连接动块；所述的定位板为两块，位于定块的两端。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述定压板和动压板均通过螺栓分别与定块和动块连接安装。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述定压板和动压板的底面均设计为梯形齿面。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述底座上还加工有刻度，其与导向槽平行设置。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述传动螺杆的螺纹为梯形螺纹。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述曲杆还连接有电机及控制系统。
8.采用权利要求1-7任意一项所述装置测试烧蚀率的方法，其特征在于，具体步骤为：
1）将测试材料一端放于定块上，用定压板进行压紧，另一端放于动块上，用动压板进行压紧，然后启动曲杆，将测试材料拉紧，记录刻度，作为基准点；
2）根据测试要求，计算形变量及对应刻度；
3）启动曲杆，拉伸测试材料，达到对应刻度后，停机；
4）将上定位板和下定位板安装到位，并通过螺钉与动块与定块连接；
5）只保留动块、定块、动压板、定压板、测试材料、上定位板、下定位板及相应的紧固件，拆除其余部件；
6）测量测试材料的厚度；
7）将其整体放置于氧乙炔烧蚀机进行烧蚀试验；
8）烧蚀结束后，待冷却到室温后，测量测试材料被烧蚀部位的厚度；
9）计算得到材料在应力状态下的烧蚀率。
9.采用权利要求1-7任意一项所述装置测试烧蚀率的方法，其特征在于，具体步骤为：
1）将测试材料一端放于定块上，用定压板进行压紧，另一端放于动块上，用动压板进行压紧，然后启动曲杆，将测试材料拉紧；
2）设定烧蚀时间以及作用力；
3）测量测试材料的厚度；
4）持续转动传动螺杆，同时用氧乙炔烧蚀机进行烧蚀；
5）达到时间后，停机以及停止烧蚀；
6）将上定位板和下定位板安装到位，并通过螺钉与动块与定块连接；
7）只保留动块、定块、动压板、定压板、测试材料、上定位板、下定位板及相应的紧固件，拆除其余部件；
8）待冷却到室温后，测量测试材料被烧蚀部位的厚度；
9）计算得到材料在形变过程中的烧蚀率。
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