CN107036884A - 检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,包括支撑架、加热炉、升降装置、冷却水槽;支撑架的顶端与升降装置连接,升降装置将试样在加热炉与冷却水槽之间进行循环移动,实现对试样的加热与冷却;冷却水槽内部设有温度感应器、压力水位计,分别用于感知冷却水槽内部的水温和水位,若水温和水位与设定值不符,则通过智能控制装置控制感应水龙头、冷热循环器动作,保持水温和水位的恒定。冷却水槽为三槽式冷却水槽,三个水槽可以盛放三种不同的冷却介质,进而模拟多种冷却环境。该试验机能够提高试验效率以及获得更加准确的实验数据。与传统的设备相比,还可通过智能程序控制进行自动试验。
Description
技术领域
本发明属于金属检测技术领域,特别涉及检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机。
背景技术
随着当今社会的不断发展,科学技术的不断提高,人们对于产品的要求越来越高。而产品性能的好坏很大一部分取决于材料的性能。因此加深对材料的研究是我们义不容辞的责任,而材料的冷热疲劳性能就是其中重要的一环。
检测金属材料的冷热疲劳性能的传统方法需要消耗大部分人工操作时间,传统的加热炉不是封闭式,所以加热保温过程中达不到所需要的温度或达不到所需要的保温时间。并且传统冷却桶只能盛放一种冷却试剂,环境比较单一,不能很好的模拟各种实验环境,另外冷却液因为淬火时水温升高而对实验结果造成偏差。因此我们需要设计一种智能程序化控制的的冷热疲劳试验装置来检测材料的冷热疲劳性能,解决了上述传统方法存在的问题,另外还可以更加快速准确地得到实验数据。
发明内容
针对上述要解决的技术问题,本发明提供了一种检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,该试验机可以对炉温、水温进行控制,不停地变换冷却试剂,模拟多种不同的冷却环境,为实验提供更加精确的实验数据。
为实现上述技术目的,本发明采用如下技术方案:
检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,试验机包括“倒L”型的支撑架、加热装置、传感装置、升降装置、冷却装置及智能控制装置,所述支撑架的顶端、上部分别与升降装置、加热装置连接,所述加热装置下端设有冷却装置,所述冷却装置内部设有传感装置,所述升降装置、冷却装置、传感装置均通过反馈线与智能控制装置相连接;
所述升降装置由第一旋转电机、滚珠丝杆、试样夹具组成,所述滚珠丝杆固定于支撑架的顶端,所述滚珠丝杆上端、底端分别连接第一旋转电机、试样夹具;
所述加热装置包括加热炉、封闭隔热板,所述加热炉为内部空腔且底部有一圆孔的圆桶状,所述滚珠丝杆底端伸入加热炉内部,所述加热炉的底端通过螺栓连接封闭隔热板,当进行加热时封闭隔热板自动闭合圆孔,达到对炉内保温的目的;
所述冷却装置包括冷却水槽,冷却水槽为中空圆柱形桶状;
所述传感装置由第一温度感应器、冷热循环器、压力水位计及感应水龙头组成,第一温度感应器、冷热循环器、压力水位计从上至下依次设置于冷却水槽内部的封闭式小圆柱中;所述第一温度感应器用于感知冷却水槽内的水温,所述冷热循环器用于控制冷却水槽内的水温;所述压力水位计用于感知冷却水槽的水位高低,并将数据传给智能控制装置,控制感应水龙头的开关;所述感应水龙头设于冷却水槽上方;
所述智能控制装置包括数据显示屏、控制按键及PLC控制器,所述PLC控制器分别与第一旋转电机、加热炉、第二旋转电机、第一温度感应器、冷热循环器、压力水位计相连接,数据显示屏用于显示冷却水槽中的水位高度、水温,从而控制感应水龙头、冷热循环器动作。
上述方案中,所述加热炉为定温定时加热炉,加热炉内壁缠绕着加热电阻丝,由PLC控制器控制加热的时间、温度;加热炉内还设有第二温度感应器,用于感知炉内温度。
上述方案中,所述冷却装置还包括托盘、第二旋转电机,所述托盘设于冷却水槽底端,所述托盘与第二旋转电机相连接,所述第二旋转电机带动托盘旋转,更换冷却介质。
上述方案中,所述冷却水槽为三槽式冷却水槽,三个水槽可以盛放三种不同的冷却介质,进而模拟多种冷却环境。
上述方案中,所述控制按键为触屏式控制按键,控制按键可在数据显示屏上设置实验参数后,PLC控制器完成实验参数处理,试验机便开始进行自动工作。
上述方案中,所述封闭隔热板为翻盖式封闭隔热板。
上述方案中,所述压力水位计为高精度压力水位计。
本发明的有益效果:
1、该智能系统试验机增加了智能控制装置,在数据显示屏上设置实验参数,通过PLC控制器处理设置的实验参数,PLC控制器通过控制滚珠丝杆上的试样夹具使试样在加热炉与冷却水槽之间进行循环移动,保证试样在不同的位置进行加热与冷却。
2、本发明对加热炉与冷却水槽进行改进:通过加热电阻丝、第二温度感应器对加热炉进行定温定时,加热炉底端设置的翻盖式封闭隔热板可由第一旋转电机控制闭合,达到对炉内保温的目的;冷却水槽可以进行自动注水,冷却水槽选用三槽式,可盛放三种不同的冷却介质,进而模拟多种冷却环境,且冷却水槽底部有冷热循环器,以保持水温恒定。从而提高实验效率以及获得更加准确的实验数据。该试验机与传统的设备相比,还通过智能程序控制来进行自动试验。
附图说明
图1为检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机结构示意图;
图2为三槽式冷却水槽的俯视图;
图3为定温定时加热炉的剖面图。
其中1-第一旋转电机,2-滚珠丝杆,3-定温定时加热炉,4-合页,5-试样夹具,6-翻盖式封闭隔热板,7-感应水龙头,8-三槽式冷却水槽,9-支撑架,10-数据显示屏,11-触屏式控制按键,12-反馈线,13-第一温度感应器,14-冷热循环器,15-高精度压力水位计,16-托盘,17-第二旋转电机,18-PLC控制器,20-加热电阻丝,21-第二温度感应器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步更加详尽地描述。
如图1所示,检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机的结构示意图,试验机包括“倒L”型的支撑架9、加热装置、传感装置、升降装置、冷却装置及智能控制装置;
支撑架9的顶端与升降装置连接,升降装置由第一旋转电机1、滚珠丝杆2、试样夹具5组成,滚珠丝杆2固定于“倒L”型支撑架9的顶端(可以通过焊接连接),滚珠丝杆2上端连接第一旋转电机1,第一旋转电机1通过反馈线12与PLC控制器18相连,PLC控制器18控制第一旋转电机1的旋转方向和旋转圈数从而带动滚珠丝杆2的上升与下降,滚珠丝杆2底端连接试样夹具5,滚珠丝杆2的升降带动夹持着试样的试样夹具5,进而使试样在加热装置与冷却装置中来回循环。控制试样夹具5的升降速度与位移,保证试样在不同的位置进行加热与冷却。
加热装置包括定温定时加热炉3、翻盖式封闭隔热板6,定温定时加热炉3与合页4之间采用螺栓连接,使定温定时加热炉3固定在支撑架9上部;定温定时加热炉3为内部空腔且底部有一圆孔的圆桶状,滚珠丝杆2底端伸入定温定时加热炉3内部,定温定时加热炉3的底端通过螺栓连接翻盖式封闭隔热板6,当进行加热时,翻盖式封闭隔热板6通过滚珠丝杆二(图中未标出)与第一旋转电机1相连接,第一旋转电机1受PLC控制器18的控制,这样翻盖式封闭隔热板6可以在第一旋转电机1控制滚珠丝杆二(图中未标出)时自动进行闭合圆孔,减少温度从底部很快地散失,达到对炉内保温的目的,使得到的试验数据更加准确。
如图3所示,定温定时加热炉3内壁缠绕着加热电阻丝20,电阻丝的直径约为0.5cm,电阻丝之间的间距为2cm,加热电阻丝20可以增大加热面积,也可以使试样均匀受热;定温定时加热炉3通过反馈线12与PLC控制器18相连接,由PLC控制器18控制加热的时间、温度;定温定时加热炉3内还设有第二温度感应器21,用于感知炉内温度;加热电阻丝20、第二温度感应器21分别通过反馈线12与PLC控制器18彼此连接组成反馈系统,当加热温度和加热时间达不到或超过设定的试验参数时,反馈系统自动进行处理,使温度和加热时间固定在设定的水平上。定温定时加热炉3的炉壁采用耐火水泥,最大限度地提高加热速度,并且耐火水泥既可以起到保温的作用,又可以隔热,使定温定时加热炉3的外壁依然保持常温,保障了设备对人体的安全。
冷却装置包括三槽式冷却水槽8、托盘16、第二旋转电机17,如图2所示,三槽式冷却水槽8为中空圆柱形桶状,圆柱形桶平均分成三部分,三槽式冷却水槽8的三个水槽可以盛放三种不同的冷却介质,进而模拟多种冷却环境;托盘16设于冷却水槽8底端,托盘16与第二旋转电机17相连接,第二旋转电机17通过反馈线12与PLC控制器18连接,PLC控制器18控制第二旋转电机17的旋转方向与旋转角度,第二旋转电机17带动托盘16旋转60°,即可换成另一个冷却水槽,更换冷却介质,模拟新的冷却环境。
传感装置由第一温度感应器13、冷热循环器14、高精度压力水位计15及感应水龙头7组成,第一温度感应器13、冷热循环器14、高精度压力水位计15设于三槽式冷却水槽8内部的封闭式小圆柱中,且均通过反馈线12与PLC控制器18连接;三槽式冷却水槽8与翻盖式封闭隔热板6之间设有感应水龙头7。第一温度感应器13用于感知三槽式冷却水槽8内的水温,并将数据传给PLC控制器18,显示在数据显示屏10上,从而控制冷热循环器14工作,保证三槽式冷却水槽8内的水温;高精度压力水位计15用于感知三槽式冷却水槽8的水位高低,并将数据传给PLC控制器18,显示在数据显示屏10上,控制感应水龙头7的开关,进而控制三槽式冷却水槽8内水位的高低。
智能控制装置包括数据显示屏10、触屏式控制按键11及PLC控制器18,触屏式控制按键11与PLC控制器18相连接;数据显示屏10用于显示冷却水槽8中的水位高度、水温,从而控制感应水龙头7、冷热循环器14动作。触屏式控制按键11在数据显示屏上10设置试验参数后,PLC控制器18完成试验参数处理,试验机便开始进行自动工作。
试验过程:
(1)打开试验机开关,手动控制第一旋转电机1配合滚珠丝杆2上下循环移动,带动放有试样的试样夹具5在定温定时加热炉3和三槽式冷却水槽8的中运动,检验试样是否能在加热装置和冷却装置中顺利进行循环运动,如果可以,进行下一环节;如果在循环移动的过程中有触碰到其他部件,则重新安放试样,保证试样可以顺利地进行循环运动。
(2)试样安放正确之后,通过触屏式控制按键11输入试验参数,试验参数可以从数据显示屏10上读出;需要输入的试验参数有:定温定时加热炉3的加热温度、保温时间,滚珠丝杆2的位移,三槽式冷却水槽8的水温、水位以及冷却介质的种类编号;这些参数将通过反馈线12传给PLC控制器18进行处理。
试样在定温定时加热炉3内达到设定的加热时间后,第一旋转电机1配合滚珠丝杆2运动,翻盖式封闭隔热板6自动打开,试样夹具5在滚珠丝杆2的带动下,夹持着试样进入三槽式冷却水槽8的一个水槽中进行冷却,这时因为温度过高的试样淬火引起水温的升高,另外水溶液的蒸发致使的水位降低,高精度压力水位计15感知到水位低于设置的数值,通过PLC控制器18控制感应水龙头7进行注水,当水位达到设置的水位高度时,感应水龙头7自动停止工作;同样第一温度感应器13感受到水温高于设置的水温示数时,通过PLC控制器18控制冷热循环器14调节水温,使水温达到设置的温度;当试样在三槽式冷却水槽8中达到设置的冷却时间时,滚珠丝杆2配合第一旋转电机1在PLC控制器18的作用下向上运动,到定温定时加热炉3内设定的位移时,翻盖式封闭隔热板6在第一旋转电机1配合滚珠丝杆2的作用下自动闭合。
以上为一个循环过程,接下来按照此过程进行循环,当达到设置的循环次数时,系统自动停止工作。
以上对本发明所提供的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机并对此进行了详细介绍,本发明应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述,所要说明的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,试验机包括“倒L”型的支撑架(9)、加热装置、传感装置、升降装置、冷却装置及智能控制装置,所述支撑架(9)的顶端、上部分别与升降装置、加热装置连接,所述加热装置下端设有冷却装置,所述冷却装置内部设有传感装置,所述升降装置、冷却装置、传感装置均通过反馈线(12)与智能控制装置相连接;
所述升降装置由第一旋转电机(1)、滚珠丝杆(2)、试样夹具(5)组成,所述滚珠丝杆(2)固定于支撑架(9)的顶端,所述滚珠丝杆(2)上端、底端分别连接第一旋转电机(1)、试样夹具(5);
所述加热装置包括加热炉(3)、封闭隔热板(6),所述加热炉(3)为内部空腔且底部有一圆孔的圆桶状,所述滚珠丝杆(2)底端伸入加热炉(3)内部,所述加热炉(3)的底端通过螺栓连接封闭隔热板(6),当进行加热时封闭隔热板(6)自动闭合圆孔,达到对炉内保温的目的;
所述冷却装置包括冷却水槽(8),冷却水槽(8)为中空圆柱形桶状;
所述传感装置由第一温度感应器(13)、冷热循环器(14)、压力水位计(15)及感应水龙头(7)组成,第一温度感应器(13)、冷热循环器(14)、压力水位计(15)从上至下依次设置于冷却水槽(8)内部的封闭式小圆柱中;所述第一温度感应器(13)用于感知冷却水槽(8)内的水温,所述冷热循环器(14)用于控制冷却水槽(8)内的水温;所述压力水位计(15)用于感知冷却水槽(8)的水位高低,并将数据传给智能控制装置,控制感应水龙头(7)的开关;所述感应水龙头(7)设于冷却水槽(8)上方;
所述智能控制装置包括数据显示屏(10)、控制按键(11)及PLC控制器(18),所述PLC控制器(18)分别与第一旋转电机(1)、加热炉(3)、第二旋转电机(17)、第一温度感应器(13)、冷热循环器(14)、压力水位计(15)相连接,数据显示屏(10)用于显示冷却水槽(8)中的水位高度、水温,从而控制感应水龙头(7)、冷热循环器(14)动作。
2.根据权利要求1所述的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,所述加热炉(3)为定温定时加热炉,加热炉(3)内壁缠绕着加热电阻丝(20),由PLC控制器(18)控制加热的时间、温度;加热炉(3)内还设有第二温度感应器(21),用于感知炉内温度。
3.根据权利要求1所述的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,所述冷却装置还包括托盘(16)、第二旋转电机(17),所述托盘(16)设于冷却水槽(8)底端,所述托盘(16)与第二旋转电机(17)相连接,所述第二旋转电机(17)带动托盘(16)旋转,更换冷却介质。
4.根据权利要求1所述的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,所述冷却水槽(8)为三槽式冷却水槽,三个水槽可以盛放三种不同的冷却介质,进而模拟多种冷却环境。
5.根据权利要求1所述的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,所述控制按键(11)为触屏式控制按键,控制按键(11)可在数据显示屏上(10)设置实验参数后,PLC控制器(18)完成实验参数处理,试验机便开始进行自动工作。
6.根据权利要求1所述的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,所述封闭隔热板(6)为翻盖式封闭隔热板。
7.根据权利要求1所述的检测金属材料冷热疲劳性能的智能系统试验机,其特征在于,所述压力水位计(15)为高精度压力水位计。
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