CN110006818A - 一种销-盘式腐蚀磨损试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种销‑盘式腐蚀磨损试验装置，包括传动系统、摩擦磨损系统和腐蚀系统。所述的传动系统主要由电动机、联轴器和副轴组成。电动机通过联轴器带动副轴转动，又通过齿轮副改变旋转方向实现旋转主轴的转动。所述的摩擦磨损系统主要零件为测压元件、旋转主轴和加载杆。加载杆静止不动，其上端装有测压元件，与信号处理模块和数据收集装置相连接，从而实现对摩擦学参数的测量。所述的腐蚀系统主要由腐蚀池、电化学工作站和三个电极组成。腐蚀性溶液依据试样具体工作环境来选择，腐蚀池周围设置有加热元件，以实现腐蚀环境的升温需求。本发明可以对试样腐蚀磨损过程进行模拟，有利于预防腐蚀磨损的措施的提出，具有巨大的工程应用价值。

Description

一种销-盘式腐蚀磨损试验装置
技术领域
本发明涉及金属材料腐蚀磨损测试研究领域，特指一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，为腐蚀磨损导致的表面失效行为规律和产生机理的研究提供了测试方法。
背景技术
在模具服役过程中，多种磨损方式是共同作用的，腐蚀磨损是一种常见的模具失效形式。由于经常被放置在高温潮湿的厂房中，在温度和侵蚀性润滑剂的作用下，模具在摩擦过程中与周围介质发生了化学反应或电化学反应，引起了腐蚀剥落，模具表面发生腐蚀磨损。为查明模具的失效机理，提高模具精度且延长模具的使用寿命，借助相关仪器对模具的腐蚀磨损过程进行模拟测试的工作引起了人们的广泛关注。通过过程模拟，可以实现对腐蚀磨损失效现象的行为规律与机理的研究，从而提出针对性的预防和改进措施，减少同类失效再发生的概率。由于测量设备本身会发生腐蚀磨损，故其长期的工作状态不是十分稳定。再加之对测量设备的需求随着研究内容不同而略有差异，因此，为追求对腐蚀磨损过程的高模拟程度，测量设备由研究者依据实际研究需求自行设计制造。本发明在腐蚀池外围添加一层加热元件，以模拟模具在高温潮湿厂房中的工作环境；浸入腐蚀性溶液中的零部件（加载杆和旋转主轴）采用可拆卸式设计，保留杆/轴的上端作长期使用以减少零件腐蚀导致的浪费，也减少了非试样腐蚀对实验造成的不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：高度模拟在高温潮湿的环境中模具表面的腐蚀磨损过程，本发明提供了一种稳定可靠的、具备加热功能的、部分杆/轴可拆卸的销-盘式腐蚀磨损试验装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，包括传动系统、腐蚀系统和摩擦磨损系统三个部分，其所述的传动系统由电动机10、联轴器11、副轴12、齿轮副13、立柱1和承载杆9组成，电动机10通过联轴器11带动副轴12转动，又通过齿轮副13改变转动方向带动旋转主轴14的转动；其所述的腐蚀系统采用常用的三电极体系，使用铂电极作为对电极3（辅助电极），饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极4，试样24作为工作电极；其所述的摩擦磨损系统由旋转主轴14、信号处理模块15、砝码16、加载盘17、数据收集装置18、测压元件19、加载杆20、螺母1 21和螺母2 22组成。
腐蚀系统中，三个电极通过导线与电化学工作站7连接，而后工作站与计算机23相连，最终实现数据的输出。
磨损发生时，旋转主轴14在电动机10的带动下以120-500r/min的旋转速度旋转，加载杆20固定不动。由于加载杆20和旋转主轴14长期浸泡于腐蚀溶液中，容易发生腐蚀，而整根杆件的更换使试验成本大大提升，故在本发明中，加载杆20和旋转主轴14均采用可拆卸式的结构，杆和轴的上下两段以螺母1 21和螺母2 22连接。采用具有良好耐氧化、耐腐蚀和耐高温性能的奥氏体镍铬不锈钢作为不用接触腐蚀溶液的杆/轴上半部分的制作材料，采用沉积陶瓷涂层后的不锈钢材料制作杆/轴的下半部分，并将其用环氧树脂包覆。加载杆20上端装有测压元件19，其与信号处理模块15和数据收集装置18相连接，实现对摩擦学参数的测量。腐蚀池5周围设置有加热元件2，从而可以更好的模拟模具所处的高温环境。
本发明的有益效果是：本发明采用销-盘式摩擦接触方式，加载杆20和旋转主轴14均采用可拆卸结构，避免了因整杆/轴更换而导致的成本增加；加载杆20下端的对磨球可根据磨损要求不同而选择不同材料；腐蚀池5周围设置有加热元件2，可根据实际工况的不同调整加热温度。
附图说明
图1为本发明销-盘式腐蚀磨损试验装置结构示意图。
其中，1-立柱；2-加热元件；3-对电极；4-参比电极；5-腐蚀池；6-槽盖；7-电化学工作站；8-紧固件；9-承载杆；10-电动机；11-联轴器；12-副轴；13-齿轮副；14-旋转主轴；15-信号处理模块；16-砝码；17-加载盘；18-数据收集装置；19-测压元件；20-加载杆；21-螺母1；22-螺母2；23-计算机；24-试样。
具体实施方式
(1)在腐蚀池中加入腐蚀性溶液，固定试样，腐蚀性溶液的具体配比视具体环境而定；
(2)通过加热元件对腐蚀池进行升温，升温范围为室温至200℃；
(3)电动机通过联轴器带动副轴转动，其调速范围为120-500r/min；
(4)通过砝码对加载杆进行加载，加载范围为0-10N；
(5)测压元件的信号被输入至信号处理模块，最终通过数据收集装置得到试样磨损时的摩擦学参数；
(6)通过电化学工作站得到试样的电化学腐蚀数据；
(7)采集、记录、处理试验过程中的数据。

Claims (5)

1.一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，包括传动系统、摩擦磨损系统和腐蚀系统，其特征在于：所述的传动系统由电动机10、联轴器11、副轴12、齿轮副13、立柱1和承载杆9组成，电动机10通过联轴器11带动副轴12转动，又通过齿轮副13改变旋转方向带动旋转主轴14的转动；所述的腐蚀系统采用常用的三电极体系，使用铂电极作为对电极3（辅助电极），饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极4，试样24作为工作电极；所述的摩擦磨损系统由旋转主轴14、信号处理模块15、砝码16、加载盘17、数据收集装置18、测压元件19、加载杆20、螺母1 21和螺母2 22组成。
2.如权利要求1所述的一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于：所述加载杆20和旋转主轴14均采用可拆卸式的结构，杆和轴的上下两段以螺纹方式进行连接。
3.如权利要求1所述的一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于：所述加载杆20和旋转主轴14的上半部分均采用具有良好耐氧化、耐腐蚀和耐高温性能的奥氏体镍铬不锈钢作为制作材料，而杆/轴的下半部分由于更经常与腐蚀性溶液接触，因此采用物理气相沉积的方法在其上沉积一层具有更高耐腐蚀性的陶瓷涂层。
4.如权利要求1所述的一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于：所述加载杆20和旋转主轴14的下端在沉积了陶瓷涂层后又以环氧树脂涂封，杆/轴暴露在腐蚀性介质中的部分的耐腐蚀性进一步提升。
5.如权利要求1所述的一种销-盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于：所述腐蚀池5周围设置有加热元件2，可根据待测试样实际工作环境的不同调整加热温度。
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