CN110823743A - 一种应力腐蚀试验设备 - Google Patents

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李巍
肖清云
黄勇
张娟
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Abstract

一种应力腐蚀试验设备，包括升降器、升降杆、溶液槽、待测试样、支承台架、气阀、控制箱、空气压缩机、上进气管以及下进气管，溶液槽内装有腐蚀溶液并置于支承台架上，支承台架的上端设有横梁，升降器固定于横梁上并位于溶液槽上方,本发明不同于电机通过加载丝杠升降试样，一旦停电，试样正好在溶液中，将造成试验无效，本发明通过使用气阀控制升降器推动吊杆带动试样吊板下降或升起，可以在停电等异常情况发生时，防止试验中断无效，提高试验的成功率。

Description

一种应力腐蚀试验设备
技术领域
本发明属于航空发动机零部件制造技术领域，具体涉及一种应力腐蚀试验设备。
背景技术
在当前航空发动机零部件制造技术领域，越来越多的使用铝合金件，而这部分零部件往往面临复杂的使用环境，比如施加了环境应力的腐蚀液浸泡，由于铝合金应力腐蚀试验在国内相关行业中开展的研究不多，且并且此类试验往往试验周期长，一般要求至少20天，24小时不间断，目前的铝合金C环试样应力腐蚀试验机是通过伺服电机带动和控制丝杠，以实现C环试样浸入溶液、暴露于空气中的循环反复的工作中，但遇到停电情况时，如果试样正好在溶液中，会超出要求的腐蚀时间，导致试验结果无效，尤其是至少20天的试验周期，使试验要求的节点会严重滞后。过长的试验时间，要解决停电等异常情况带来的试验无效是个关键，而目前国内针对于此种情况的试验设备也较少，多数产品无法达到上述需求，因此，亟需提供一种应力腐蚀试验设备，可以在停电等异常情况发生时，防止试验中断无效，提高试验的成功率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种应力腐蚀试验设备。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种应力腐蚀试验设备，包括升降器、升降杆、溶液槽、待测试样、支承台架、气阀、控制箱、空气压缩机、上进气管以及下进气管，溶液槽内装有腐蚀溶液并置于支承台架上，支承台架的上端设有横梁，升降器固定于横梁上并位于溶液槽上方；
气阀与控制箱相连接并安装于支承台架的侧端，上进气管一端连接至气阀，另一端连接至升降器的上端；下进气管一端连接至气阀，另一端连接至升降器的下端；
升降杆一端连接于升降器的下部，另一端挂装待测试样，升降器作动时，带动升降杆与待测试样实现上下的往复运动，可使待测试样浸入或浸出于溶液槽内的腐蚀溶液中；
空气压缩机与气阀相连，为气阀提供压缩空气作为动力源驱动升降器作动；
所述待测试样为C型圆环状，两侧端设有对称圆孔，待测试样通过螺栓螺母组合穿过两对称圆孔后拧紧对待测试样施加应力。
进一步的，还包括一个加热器设置于溶液槽内，所述加热器与控制箱连接，接收来自控制箱的控制信号，对溶液槽内的溶液进行加热。
进一步的，所述溶液槽中的腐蚀溶液为3.5％NaCl溶液。
进一步的，所述腐蚀溶液的PH值为6.4-7.2。
进一步的，还包括一个试样吊板固定于升降杆的下端，所述待测试样为多个，吊装于试样吊板下。
进一步的，所述螺栓螺母组合与待测试样采用相同的材料制作而成。
进一步的，所述溶液槽使用惰性材料制作。
进一步的，所述溶液槽使用硬塑料、玻璃或搪瓷中的任意一种材料制作而成。
进一步的，所述腐蚀溶液的PH值使用氢氧化钠或者盐酸进行调制。
本发明的有益效果在于：不同于电机通过加载丝杠升降试样，一旦停电，试样正好在溶液中，将造成试验无效，本发明通过使用气阀控制升降器推动吊杆带动试样吊板下降或升起，可以在停电等异常情况发生时，防止试验中断无效，提高试验的成功率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的支承台架的结构示意图；
图3是本发明图2的侧视图；
图4是本发明升降器的结构示意图；
图5是本发明待测试样施加应力后的装置结构图；
图6是本发明待测试样的结构示意图；
图7是本发明图6的侧视图；
图8是弯曲梁修正系数表；
图中：1-升降器，2-升降杆，21-试样吊板，3-溶液槽，4-待测试样，5-气阀，6-控制箱，7-加热器，8-空气压缩机，9-上进气管，10-下进气管，11-支承台架，101-横梁。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1-3所示，一种应力腐蚀试验设备，包括升降器1、升降杆2、溶液槽3、待测试样4、支承台架11、气阀5、控制箱6、空气压缩机8、上进气管9以及下进气管10，溶液槽3内装有腐蚀溶液并置于支承台架11上，支承台架11的上端设有横梁101，升降器1固定于横梁101上并位于溶液槽3上方；
气阀5与控制箱6相连接并安装于支承台架11的侧端，上进气管9一端连接至气阀5，另一端连接至升降器1的上端；下进气管10一端连接至气阀5，另一端连接至升降器1的下端；
升降杆2一端连接于升降器1的下部，另一端挂装待测试样4，升降器1作动时，带动升降杆2与待测试样4实现上下的往复运动，可使待测试样4浸入或浸出于溶液槽3内的腐蚀溶液中；
空气压缩机8与气阀5相连，为气阀5提供压缩空气作为动力源驱动升降器1作动；
所述待测试样4为C型圆环状，两侧端设有对称圆孔，待测试样4通过螺栓螺母组合穿过两对称圆孔后拧紧对待测试样4施加应力。
进一步的，还包括一个加热器7设置于溶液槽3内，所述加热器7与控制箱6连接，接收来自控制箱6的控制信号，对溶液槽3内的溶液进行加热。
进一步的，所述溶液槽3中的腐蚀溶液为3.5％NaCl溶液。
进一步的，所述腐蚀溶液的PH值为6.4-7.2。
如图4所示，进一步的，还包括一个试样吊板21固定于升降杆2的下端，所述待测试样4为多个，吊装于试样吊板21下。
进一步的，所述螺栓螺母组合与待测试样采用相同的材料制作而成。
进一步的，所述溶液槽3使用惰性材料制作。
进一步的，所述溶液槽3使用硬塑料、玻璃或搪瓷中的任意一种材料制作而成。
进一步的，所述腐蚀溶液的PH值使用氢氧化钠或者盐酸进行调制。
使用时，本发明通过控制器6控制气阀5使上进气管9开启，下进气管10关闭，使升降器1推动吊杆2带动待测试样4浸入溶液槽3的腐蚀溶液中；反之，通过控制器6控制气阀5使下进气管10开启，上进气管9关闭，使升降器1拉动吊杆2带动待测试样4脱离溶液槽3。若遇停电，控制器6会控制气阀5使上进气管9关闭，下进气管10开启，试样吊板10升起，带动待测试样4脱离溶液。待来电时，启动控制器6，试验正常进行，可保证停电前试验结果的有效性，同时控制器6带有“记忆”功能，来电后仍能显示停电前的循环次数，继续余下循环次数的记录。70升容积的空气压缩机8一次压缩空气量能支持设备工作两天，不需担心待测试样4会浸入溶液。
具体试验步骤如下：
1、溶液配制
溶液槽3，可用硬塑料板、玻璃或搪瓷等惰性材料制作。采用3.5％NaCl溶液作为腐蚀介质，用蒸馏水配制(PH值在6.4～7.2之间，用NaOH或HCl调整之)。溶液和试样面积比应不少于30ml/cm2)。
2、待测试样4加力，见图5。
需要指出，待测试样4加力用的螺杆和螺母采用与C环相同的材料制作，是防止产生接触腐蚀。
扭紧螺栓，可使待测试样4处表面受到拉应力作用，按公式(1)计算待测试样4的径向压缩量。再按公式(2)计算加力后待测试样4的外径待测试样4直径在加力螺杆方向上测量，精确度应达到±0.01mm。
Figure BDA0002279871190000061
式中：Δ—待测试样4的径向压缩量(mm)；
f—试验应力(MPa)；
D—待测试样4的中径(D＝OD-t)(mm)；
E—材料的弹性模量(MPa)；
t—待测试样4厚度(mm)
Z—弯曲量修正系数(见图8)。
ODf＝OD-Δ (2)
式中：ODf—加力后C环的外径(mm)；
OD—加力前C环的外径(mm)。
3、待测试样4吊挂
用塑料线将待测试样4等间距地吊挂在试样吊板21上。待测试样4受力后应尽快开始试验，从待测试样4加力到进行周期浸入溶液的最大时间间隔时间一般不超过4小时。
4、启动控制箱的电源
控制器编程：编写使待测试样4每小时被溶液浸泡10分钟，接着在空气中暴露50分钟，如此循环反复的循环周期。
设置加热器7温度，符合试验要求的溶液温度。
5、试验开始
试验过程中，为防止接触腐蚀，在周期浸泡期间，待测试样4不得相互接触，也不得接触其它裸露金属。

Claims (9)

1.一种应力腐蚀试验设备，其特征在于：包括升降器、升降杆、溶液槽、待测试样、支承台架、气阀、控制箱、空气压缩机、上进气管以及下进气管，溶液槽内装有腐蚀溶液并置于支承台架上，支承台架的上端设有横梁，升降器固定于横梁上并位于溶液槽上方；
气阀与控制箱相连接并安装于支承台架的侧端，上进气管一端连接至气阀，另一端连接至升降器的上端；下进气管一端连接至气阀，另一端连接至升降器的下端；
升降杆一端连接于升降器的下部，另一端挂装待测试样，升降器作动时，带动升降杆与待测试样实现上下的往复运动，可使待测试样浸入或浸出于溶液槽内的腐蚀溶液中；
空气压缩机与气阀相连，为气阀提供压缩空气作为动力源驱动升降器作动；
所述待测试样为C型圆环状，两侧端设有对称圆孔，待测试样通过螺栓螺母组合穿过两对称圆孔后拧紧对待测试样施加应力。
2.如权利要求1所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：还包括一个加热器设置于溶液槽内，所述加热器与控制箱连接，接收来自控制箱的控制信号，对溶液槽内的溶液进行加热。
3.如权利要求1所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：所述溶液槽中的腐蚀溶液为3.5％NaCl溶液。
4.如权利要求3所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：所述腐蚀溶液的PH值为6.4-7.2。
5.如权利要求1所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：还包括一个试样吊板固定于升降杆的下端，所述待测试样为多个，吊装于试样吊板下。
6.如权利要求1所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：所述螺栓螺母组合与待测试样采用相同的材料制作而成。
7.如权利要求1所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：所述溶液槽使用惰性材料制作。
8.如权利要求7所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：所述溶液槽使用硬塑料、玻璃或搪瓷中的任意一种材料制作而成。
9.如权利要求4所述的应力腐蚀试验设备，其特征在于：所述腐蚀溶液的PH值使用氢氧化钠或者盐酸进行调制。
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