CN110887758A - 一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置 - Google Patents

一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，能够实现介质状态可调、温度可控、通量可控的金属材料腐蚀超声复合疲劳性能测试。设置腐蚀环境箱，环境箱箱体连接有水泵和空气压缩机，通过改变空气压缩机、水泵与环境箱箱体的连接方式实现控制疲劳环境为液体腐蚀、盐雾腐蚀状态。通过控温装置设定环境箱箱体内部腐蚀介质温度，并通过水泵和环境箱箱体相连的进液控制器控制腐蚀介质流速，通过进气控制器控制气体流速。延长杆固定疲劳试样并置于环境箱内部，通过水泵带动环境箱内液体流动模拟真实腐蚀环境状态。

Description

一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置
技术领域
本发明涉及金属材料超长寿命疲劳性能测试领域，具体涉及一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置。
背景技术
腐蚀疲劳是一种材料在交变载荷和腐蚀介质联合作用下发生损伤的一种失效模式，广泛存在于石油化工、海洋作业、燃气涡轮动力等恶劣工作环境下。腐蚀疲劳的本质是电化学和力学协同作用的结果，远比交变载荷和腐蚀环境单独作用引起的损伤大，是一种非常严重的失效模式。构件处于腐蚀环境中疲劳强度大幅度降低，极易产生疲劳裂纹，裂纹扩展速率大幅度提高，从而降低了材料、零件或装备的使用周期。腐蚀疲劳造成的结构失效断裂通常会引发严重的事故，造成重大生命财产安全损失。因此研究环境对构件疲劳行为的影响是十分必要的。现阶段腐蚀环境下工作的构件规定使用寿命均在107循环周次以上：航空发动机压气机叶片工作环境存在大量腐蚀性介质，其在规定服役期内所需承受的疲劳循环周次为109～1012次；海上石油平台的系泊链需在海水条件下下承受108～109的海浪连续冲击。传统疲劳设备频率均在100Hz左右，完成一个109周次的疲劳试验需要连续进行115天，而使用超声疲劳试验机(20k Hz)则只需要13.5小时，省时省力。此外，现有应用于超声疲劳试验机的腐蚀环境箱只能实现单一液体腐蚀环境的控制，未有能实现盐雾环境和液态环境直接自由切换的试验装置。因此，在超声疲劳试验机的基础上，搭建具有腐蚀环境的试验装置，可模拟材料在不同腐蚀介质和交变载荷复合作用下的超长寿命疲劳损伤行为，对于研究材料的失效规律和保障装备的安全具有重要的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，能够实现介质状态可调、温度可控、通量可控的金属材料腐蚀超声复合疲劳性能测试。目的是通过开展腐蚀环境下的超长寿命疲劳试验，研究温度、介质、载荷、时间等因素对金属材料超长寿命疲劳行为的影响规律。
本发明解决上述技术问题主要通过以下技术方案实现：一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，包括储液箱、出液阀、下出液管、上出液管、环境箱箱体、疲劳试样、超声疲劳试验装置、喷嘴、进气控制器、进气管、空气压缩机、进液管、进液控制器、水泵，所述环境箱箱体通过所述下出液管、所述上出液管与所述储液箱相连，所述喷嘴固定于所述环境箱箱体侧壁，通过所述进液管与所述水泵相连、通过所述进气管与所述空气压缩机相连。
进一步的，所述喷嘴内部进液管管口与进气管管口垂直、所述进气管管口指向所述疲劳试样中部。
进一步的，所述下出液管与所述出液阀相连，所述进液管与所述进液控制器相连，所述进气管与所述进气控制器相连，所述上出液管管口高于所述疲劳试样中段，所述下出液管管口位于所述环境箱箱体侧壁底部。
进一步的，控制环境箱为盐雾环境需打开所述进气控制器、进液控制器、出液阀。
进一步的，控制环境箱为液态环境需打开所述进液控制器，关闭进气控制器、出液阀。
进一步的，所述环境箱箱体为方形设计，包括箱体和盖板、箱体盖板开口，盖板与箱体连接且封闭箱体的上部开口，所述环境箱箱体的盖板上设有孔径大于所述超声疲劳试验装置直径的贯穿孔，所述超声疲劳试验装置穿过该贯穿孔。
进一步的，所述储液箱内部装有控温装置。
本发明的有益效果是：
(1)能够实现盐雾腐蚀环境和液态腐蚀环境的自由切换。设置位于环境箱箱体侧壁底部的下出液管，便于排出环境箱箱体内部液滴，创造盐雾空间；设置上出液管管口高于疲劳试样中段，保证疲劳试样试验段浸没于液体介质内；利用进气控制器、进液控制器和出液阀的开闭，实现两种腐蚀环境的切换。
(2)喷嘴内部进液管管口与出液管管口垂直、进气管管口指向试样中部，获得更好的雾化效果。
(3)储液箱内设置有控温装置，更好的控制腐蚀介质温度。
(4)通过水泵泵入腐蚀液和上出液管排出腐蚀液，带动环境箱箱体内液体流动，模拟真实腐蚀环境状态；通过进液控制器控制腐蚀介质流速，通过进气控制器控制气体流速。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为利用该装置测试获得的压缩机叶片材料2Cr13在不同腐蚀介质环境下的S-N曲线。
图中：储液箱1、出液阀2、下出液管3、上出液管4、环境箱箱体5、疲劳试样6、超声疲劳试验装置7、喷嘴8、进气控制器9、进气管10、空气压缩机11、进液管12、进液控制器13、水泵14。
具体实施方式
以下实例将对本发明予以更为详细的说明，以便本领域内的人员更好的理解本发明的优势与特点。
参见图1，一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，包括储液箱1、出液阀2、下出液管3、上出液管4、环境箱箱体5、疲劳试样6、超声疲劳试验装置7、喷嘴8、进气控制器9、进气管10、空气压缩机11、进液管12、进液控制器13、水泵14，环境箱箱体5通过下出液管3、上出液管4与储液箱1相连，喷嘴8固定于环境箱箱体5侧壁，通过进液管12与水泵14相连，通过进气管10与空气压缩机11相连。
该装置可分别实现盐雾环境和液态环境下超声疲劳测试。控制环境箱为盐雾环境需打开进气控制器9、进液控制器13、出液阀2。控制环境箱为液态环境需打开进液控制器，关闭进气控制器9、出液阀2，使液面高于试样中部。为保证进液进气可控，进液管12与进液控制器13相连，进气管10与进气控制器9相连。进气控制器9、进液控制器13为玻璃转子流量计，单位时间流经流量计的流量与浮子上升高度之间存在函数关系，根据浮子的高度位置可调整流速。进气流速范围0～10L/h，进液流速范围0～40L/h。
喷嘴8内部进液管12管口与进气管10管口垂直、进气管10管口指向疲劳试样6中部。进液管12管口与进气管10管口垂直有利于液滴雾化、防止腐蚀液溅射到试样表面。控制环境箱为盐雾环境时，需打开进气控制器9、进液控制器13、出液阀2，进气口的强气流形成负压，将进液口喷出液体雾化喷向试样中段。
环境箱箱体5为方形设计，包括箱体和盖板、箱体盖板开口，盖板与箱体连接且封闭箱体的上部开口，环境箱箱体5的盖板上设有孔径大于超声疲劳试验装置7直径的贯穿孔，超声疲劳试验装置7穿过该贯穿孔。盖板防止液滴飞溅到箱体以外，盖板孔径大于超声疲劳试验装置7，防止对试样震动产生影响。为保证盐雾均匀，环境箱箱体5最小为0.4m2。
环境箱箱体5设置下出液管3和上出液管4，实现环境箱液面控制。其中，上出液管4管口高于疲劳试样6中段，使得在关闭出液阀2时疲劳试样6试验段浸没于液体介质内。下出液管3设置于环境箱箱体5侧壁底部，控制盐雾环境时排出环境箱箱体5内部液滴，维持盐雾空间。
储液箱1内部装有控温装置。控温装置能够实时检测储液箱1内部水温，水温低于设定值自动加热，控温范围20～40℃。通过控温装置设定环境箱箱体5内部腐蚀介质温度，并通过水泵14和环境箱箱体5相连的进液控制器控制腐蚀介质流速。延长杆固定疲劳试样6并置于环境箱箱体5内部，通过水泵14泵入腐蚀液和上出液管4排出腐蚀液，带动环境箱箱体5内液体流动来模拟真实腐蚀环境状态。
为研究金属材料在腐蚀环境下的超长寿命疲劳性能，在腐蚀环境中进行超声疲劳试验。对比大气环境和腐蚀环境下金属材料的疲劳寿命，研究环境对材料疲劳性能的影响机理，参见图2，利用该装置测试获得的压缩机叶片材料2Cr13在不同腐蚀介质环境下的S-N曲线。模拟海水环境使用质量分数3.5％NaCl溶液，流量控制10L/h，温度设置35℃。盐雾环境设置进气压强70kpa，盐雾溶液选用质量分数5％的NaCl溶液。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (7)

1.一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：包括储液箱(1)、出液阀(2)、下出液管(3)、上出液管(4)、环境箱箱体(5)、疲劳试样(6)、超声疲劳试验装置(7)、喷嘴(8)、进气控制器(9)、进气管(10)、空气压缩机(11)、进液管(12)、进液控制器(13)、水泵(14)，所述环境箱箱体(5)通过所述下出液管(3)、所述上出液管(4)与所述储液箱(1)相连，所述喷嘴(8)固定于所述环境箱箱体(5)侧壁，通过所述进液管(12)与所述水泵(14)相连、通过所述进气管(10)与所述空气压缩机(11)相连。
2.根据权利要求1所述的一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：所述喷嘴(8)内部进液管(12)管口与进气管(10)管口垂直、所述进气管(10)管口指向所述疲劳试样(6)中部。
3.根据权利要求1所述的一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：所述下出液管(3)与所述出液阀(2)相连，所述进液管(12)与所述进液控制器(13)相连，所述进气管(10)与所述进气控制器(9)相连，所述上出液管(4)管口高于所述疲劳试样(6)中段，所述下出液管(3)管口位于所述环境箱箱体(5)侧壁底部。
4.根据权利要求1或2所述的一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：控制环境箱为盐雾环境需打开所述进气控制器(9)、进液控制器(13)、出液阀(2)。
5.根据权利要求1或2所述的一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：控制环境箱为液态环境需打开所述进液控制器(13)，关闭进气控制器(9)、出液阀(2)。
6.根据权利要求1所述的一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：所述环境箱箱体(5)为方形设计，包括箱体和盖板、箱体盖板开口，盖板与箱体连接且封闭箱体的上部开口，所述环境箱箱体(5)的盖板上设有孔径大于所述超声疲劳试验装置(7)直径的贯穿孔，所述超声疲劳试验装置(7)穿过该贯穿孔。
7.根据权利要求1所述的一种多功能腐蚀超高周复合疲劳试验装置，其特征在于：所述储液箱(1)内部装有控温装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111257149A (zh) * 2020-03-25 2020-06-09 齐鲁工业大学 一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置及测试方法
CN112285140A (zh) * 2020-10-20 2021-01-29 北京航空航天大学 一种单晶超高周疲劳内部裂纹早期扩展速率定量表征方法
CN113008678A (zh) * 2021-03-02 2021-06-22 浙江工业大学之江学院 一种具有控制功能的腐蚀性环境拉伸测试仪
CN113624670A (zh) * 2021-07-30 2021-11-09 中车工业研究院有限公司 金属腐蚀疲劳测试装置及方法
CN113702218A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 齐鲁工业大学 一种超高周疲劳性能测试装置
CN117125266A (zh) * 2023-10-26 2023-11-28 中国飞机强度研究所 一种模拟海洋腐蚀环境下飞机拦阻钩弹跳试验装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085532A (ja) * 1994-06-21 1996-01-12 Tekunisu:Kk 応力腐食疲労試験装置
CN102156092A (zh) * 2011-04-06 2011-08-17 北京科技大学 一种多功能盐雾试验箱
CN103439202A (zh) * 2013-08-19 2013-12-11 北京航空航天大学 一种腐蚀环境下的疲劳试验测试系统
CN104931407A (zh) * 2015-06-10 2015-09-23 合肥通用机械研究院 一种多轴盐雾腐蚀疲劳裂纹扩展测试系统
CN105424475A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 中国海洋大学 用于试件疲劳试验的环境模拟装置和疲劳试验设备
CN105606525A (zh) * 2016-03-09 2016-05-25 重庆哈丁科技有限公司 一种多功能复合试验箱
CN106198196A (zh) * 2016-09-30 2016-12-07 北京航空航天大学 一种用于腐蚀疲劳性能测试的环境模拟装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085532A (ja) * 1994-06-21 1996-01-12 Tekunisu:Kk 応力腐食疲労試験装置
CN102156092A (zh) * 2011-04-06 2011-08-17 北京科技大学 一种多功能盐雾试验箱
CN103439202A (zh) * 2013-08-19 2013-12-11 北京航空航天大学 一种腐蚀环境下的疲劳试验测试系统
CN104931407A (zh) * 2015-06-10 2015-09-23 合肥通用机械研究院 一种多轴盐雾腐蚀疲劳裂纹扩展测试系统
CN105424475A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 中国海洋大学 用于试件疲劳试验的环境模拟装置和疲劳试验设备
CN105606525A (zh) * 2016-03-09 2016-05-25 重庆哈丁科技有限公司 一种多功能复合试验箱
CN106198196A (zh) * 2016-09-30 2016-12-07 北京航空航天大学 一种用于腐蚀疲劳性能测试的环境模拟装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111257149A (zh) * 2020-03-25 2020-06-09 齐鲁工业大学 一种冲蚀环境下材料疲劳性能试验装置及测试方法
CN112285140A (zh) * 2020-10-20 2021-01-29 北京航空航天大学 一种单晶超高周疲劳内部裂纹早期扩展速率定量表征方法
CN113008678A (zh) * 2021-03-02 2021-06-22 浙江工业大学之江学院 一种具有控制功能的腐蚀性环境拉伸测试仪
CN113624670A (zh) * 2021-07-30 2021-11-09 中车工业研究院有限公司 金属腐蚀疲劳测试装置及方法
CN113702218A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 齐鲁工业大学 一种超高周疲劳性能测试装置
CN117125266A (zh) * 2023-10-26 2023-11-28 中国飞机强度研究所 一种模拟海洋腐蚀环境下飞机拦阻钩弹跳试验装置及方法
CN117125266B (zh) * 2023-10-26 2024-01-05 中国飞机强度研究所 一种模拟海洋腐蚀环境下飞机拦阻钩弹跳试验装置及方法

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