CN206573421U - 高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台。包括直线微动往复运动机构、试验力加载机构、试验腔体、腔体加热系统、手操箱、试样装夹机构、试验力摩擦力测量机构、微动位移测量系统、真空装置，试验力加载机构设置在试验腔体的上部，用于对与上试样夹具连接的加力杆加载试验力；直线微动往复运动机构包括水平推杆、曲柄连杆机构、动力驱动机构，通过动力驱动机构驱动曲柄连杆机构动作并带动水平推杆做直线往复运动；腔体加热系统包括设置在试验腔体内的加热器、可进出加热器的熔池升降机构、设置在熔池升降机构上部的高温腐蚀液体熔池；试验腔体的外部密封连接有手操箱；真空装置与试验腔体和手操箱连通。

Description

高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台

技术领域

本实用新型涉及一种磨损试验台，特别涉及一种用于高温腐蚀防氧化环境的微动磨损试验台，属于测试设备技术领域。

背景技术

现有技术中，很多设备部件在高温、腐蚀等严苛的环境下工作，为保证设备工作的可靠性，需要对制造设备部件的材料进行磨损试验，以评定材料微动磨损特性及机理。例如，有些设备在高温状态下以金属钠作为导热介质。由于金属钠在常温下为固态，在高温下为液态，且金属钠极易被空气中的氧气氧化，也极易与水发生剧烈的反应，因此需要防氧化。因此如何模拟试验环境是一大难题。现有的试验设备均无法提供能够模拟上述的工作环境以进行可靠的磨损试验的试验环境。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种可以在一定的压力和温度下，以及一定气氛、腐蚀熔液中，模拟直线往复滑动摩擦的形式进行微动磨损试验的试验台。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：包括机架、直线微动往复运动机构、试验力加载机构、试验腔体、腔体加热系统、手操箱、试样装夹机构、用于测量试验力和摩擦力的试验力摩擦力测量机构、用于测量微动位移的微动位移测量系统、真空装置，所述试验腔体设置在机架上部；所述试验力加载机构设置在试验腔体的上部，所述试验力加载机构包括竖直设置并与试样装夹机构的上试样夹具连接的加力杆、与加力杆尾端连接的弹簧加载机构，所述弹簧加载机构包括弹簧机构、与所述弹簧机构连接的施压板、与所述施压板连接的螺杆驱动机构，所述螺杆驱动机构通过所述施压板、弹簧机构对所述加力杆加载试验力；所述直线微动往复运动机构包括水平推杆、曲柄连杆机构、动力驱动机构，所述曲柄连杆机构一端与水平推杆连接，其另一端与所述动力驱动机构连接，所述水平推杆的前端与试样装夹机构的上试样夹具连接；所述腔体加热系统包括设置在试验腔体内的筒状的加热器、设置在所述加热器下部并可进出加热器的熔池升降机构、可拆卸地设置在所述熔池升降机构上部的高温腐蚀液体熔池；所述试样装夹机构位于所述加热器内部，所述水平推杆和所述加力杆均伸入试验腔体内；所述试验腔体的侧壁上开有操作窗口，所述操作窗口的外侧铰接有门，所述门与所述操作窗口密封设置，在所述操作窗口的外围还设有与试验腔体连接的法兰，所述手操箱通过设置在机架上的旋转轴可转动的与所述法兰密封连接，所述手操箱内设有煤油槽，所述手操箱上对应于所述熔池升降机构的下降位置设有手套操作通道，所述手操箱的侧面设有放物通道，放物通道外部设有密封盖；所述试验力摩擦力测量机构包括设置在弹簧机构端部于垂直方向上采集试验压力的加载力传感器和设置在水平推杆上的用于测量接触区域的摩擦力的摩擦力传感器，所述微动位移测量系统包括串联在所述水平推杆上的电涡流传感器；所述真空装置与所述试验腔体和所述手操箱连通。

本实用新型中，试验腔体内根据试验要求可形成一定的试验氛围。高温腐蚀液体熔池用于盛放高温腐蚀液体，试验过程中试样位于高温腐蚀液体内。加热器用于对高温腐蚀液体熔池内的腐蚀液体的固态物进行加热熔化并保持试验温度。高温腐蚀液体熔池可通过熔池升降机构进行升降从而进出加热器。试验力加载机构可对试样加载试验力，直线微动往复运动机构通过动力驱动机构带动曲柄连杆机构动作并带动水平推杆做直线往复运动，从而带动试样进行直线往复运动，该往复运动位移由串联在水平推杆上的电涡流传感器测得，试验力摩擦力测量机构用于测量试验过程中的试验力和摩擦力。手操箱用于人工进行试样拆装操作及向高温腐蚀液体熔池内添加腐蚀液体的固态物。在手操箱内，为防止发生反应，腐蚀液体的固态物盛放在煤油槽内进行隔离。取放物体时打开手操箱侧面的密封盖通过放物通道进行取放，完毕后将密封盖锁紧即可。

进一步的，为便于对位移进行调整，所述直线微动往复运动机构设有位移调整机构。

进一步的，为减少振动对试验结果的影响，所述所述直线微动往复运动机构设置在动力基座上，所述动力基座与所述机架分体设置。

进一步的，所述试验腔体上还设有氩气进口、氩气出口、清洗液加注口、清洗液排出口。通过氩气进、出口可向试验腔体内通入氩气，通过清洗液加注口和排出口可对试验腔体进行清洗。

进一步的，所述熔池升降机构包括升降杆和驱动升降杆升降的电动推杆。

进一步的，考虑到结构设计的可靠性，所述门铰接在手操箱上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以在一定的压力和温度下，以及一定气氛、腐蚀性液体中，模拟直线往复滑动摩擦的形式，通过控制和改变负荷、频率、行程、时间、摩擦配偶材料、表面涂层等参数的情况下进行测试，来评定材料微动磨损特性及机理。本发明通过合理的结构设计，可以满足高温、腐蚀、防氧化环境下的磨损试验要求，其模拟的试验环境可靠，试验结果可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图(试验力加载机构未示出)；

图3是图1中的腔体加热系统的放大示意图；

图4是图3的俯视示意图；

图5是本实用新型中的试验力加载机构部分的结构示意图；

图6是本实用新型中的直线微动往复运动机构的结构示意图；

图7是本实用新型中的手操箱的结构示意图；

图8是图7是俯视示意图；

图9是图7的右视图；

图中，1、动力基座，2、直线微动往复运动机构，3、试验腔体，4、试验力加载机构，5、试验腔体的门，6、锁紧把手，7、旋转轴，8、手操箱，9、机架，10、电涡流传感器，11、摩擦力传感器，12、加载力传感器，13、上试样夹具，14、下试样夹具，15、加热器，16、高温腐蚀液体熔池，17、熔池升降机构，18、电动推杆，19、动力驱动机构，20、真空装置，21、煤油槽，22、操作窗口，23、门，24、法兰，25、氩气进口，26、清洗液加注口，27、氧含量传感器，28、热电偶、水位电极，29、真空计传感器，30、氩气出口，31、清洗液排出口，32、下试样夹具托架，33、下试样夹具基座，34、熔池取放窗口，35、波纹管，36、基座法兰，37、升降杆，38、液位标尺，39、高温腐蚀液体，40、保温层，41、导向柱，42、施压板，43、弹簧机构，44、电机，45、传动机构，46、螺杆，47、加力杆，48、位移调整机构，49、曲柄连杆机构，50、水平推杆，51、上试样，52、下试样，53、观察窗，54、手套操作通道，55、放物通道，56、密封盖，57、手操箱法兰，58、锁紧旋钮，59、与试验腔体连接密封条。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如附图所示，一种高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其包括机架9、直线微动往复运动机构2、试验力加载机构4、试验腔体3、腔体加热系统、手操箱8、试样装夹机构、用于测量试验力和摩擦力的试验力摩擦力测量机构、用于测量微动位移的微动位移测量系统、真空装置20。所述试验腔体3设置在机架9上部，试验腔体3的材料为316L不锈钢，腔体在冷态条件下空载极限真空度优于1×10^-3Pa，真空漏率优于1×10^-4Pa·L/s。所述试验力加载机构4设置在试验腔体3的上部，所述试验力加载机构4包括竖直设置并与试样装夹机构的上试样夹具13连接的加力杆47、与加力杆47尾端连接的弹簧加载机构，所述弹簧加载机构包括弹簧机构43、与所述弹簧机构43连接的施压板42、与所述施压板42连接的螺杆驱动机构，所述螺杆驱动机构通过所述施压板42、弹簧机构43对所述加力杆47加载试验力，所述螺杆驱动机构包括电机44、传动机构45、螺杆46，电机44通过传动机构45带动螺杆46转动，从而驱动施压板42沿两侧的导向柱41上下移动，弹簧机构的产生弹簧力并最终作用于加力杆47。所述直线微动往复运动机构2包括水平推杆50、曲柄连杆机构49、动力驱动机构19，直线微动往复运动机构2设置在动力基座1上，并且动力基座1与所述机架9为分体设置，所述曲柄连杆机构49一端与水平推杆50连接，其另一端与所述动力驱动机构19连接，所述水平推杆50的前端与试样装夹机构的上试样夹具13连接，动力驱动机构19驱动曲柄连杆机构49动作并带动水平推杆50做直线往复运动，动力驱动机构19一般采用伺服电机作为驱动动力，通过调节伺服电机转速即可达到调节激振频率的目的。为便于对位移大小进行调整，直线微动往复运动机构2设有位移调整机构48，该位移调整机构48为可调偏心量的偏心轮组。所述腔体加热系统包括设置在试验腔体3内的筒状的加热器15、设置在所述加热器15下部并可进出加热器15的熔池升降机构17、可拆卸地设置在所述熔池升降机构17上部的高温腐蚀液体熔池16，高温腐蚀液体熔池16在熔池升降机构17的带动下可进行升降，为便于保温，在加热器15外部设有保温层40。熔池升降机构17包括升降杆37和电动推杆18，电动推杆18驱动升降杆37升降，从而带动熔池升降机构17上的高温腐蚀液体熔池16进行升降。所述试样装夹机构位于所述加热器15内部，其包括装夹上试样51的上试样夹具13、装夹下试样52的下试样夹具14，下试样夹具14安装在下试样夹具基座33内，下试样夹具基座33设置在试验腔体3内，其通过基座法兰36固定安装在试验腔体3的内侧下部，基座法兰36上设有熔池取放窗口34，高温腐蚀液体熔池16在熔池升降机构17的带动下下降至该位置时可进行取放操作。试验过程中，上试样夹具13、上试样51、下试样夹具14、下试样52均位于高温腐蚀液体熔池16内。所述水平推杆50和所述加力杆347均伸入试验腔体3内。所述试验腔体3的侧壁上开有操作窗口22，操作窗口22的外侧设有可封闭操作窗口22的门23，所述门23与所述操作窗口22密封设置，门23通过锁紧把手6与操作窗口22之间进行锁紧。门23上设有观察窗53。在所述操作窗口22的外围还设有与试验腔体3连接的法兰24，所述手操箱8通过固定设置在机架9上的旋转轴7可转动的与所述法兰24连接，手操箱8通过手操箱法兰57与法兰24连接，两者之间设有密封条59进行密封。考虑到结构设计的可靠性，本实施例中的门23铰接在手操箱8的手操箱法兰57上。所述手操箱8内设有煤油槽21，用于存放高温腐蚀液体熔池，通过煤油对熔池内的物质进行隔离。所述手操箱8上对应于所述熔池升降机构17的下降位置设有手套操作通道54，所述手操箱8的侧面设有放物通道55，用于取放物体，放物通道55外部设有密封盖56，密封盖56通过锁紧旋钮58进行锁紧。所述试验力摩擦力测量机构包括设置在弹簧机构43端部于垂直方向上采集试验压力的加载力传感器12和设置在水平推杆50上的用于测量接触区域的摩擦力的摩擦力传感器11，所述微动位移测量系统包括串联在所述水平推杆50上的电涡流传感器10。所述真空装置20与所述试验腔体3和所述手操箱8连通，用于为试验腔体3和手操箱8提供真空环境。真空装置20采用分子泵与机械泵，分子泵抽气速率为600L/s，风冷方式；前级机械泵采用干式螺杆机械泵或直联双级旋片机械泵，抽气速率大于6L/s。

为便于进行自动化控制，本实用新型还在试验腔体3上设置氧含量传感器27、热电偶、水位电极28、真空计传感器29。

本实施例中，所述试验腔体3上还设有氩气进口25、氩气出口30、清洗液加注口26、清洗液排出口31，分别用于向试验腔体内充放氩气及对试验腔体内进行清洗。

本实用新型中，试验腔体3内根据试验要求可形成一定的试验氛围，通过真空装置20可使试验腔体3内形成一定的真空度。高温腐蚀液体熔池16用于盛放高温腐蚀液体，试验过程中试样位于高温腐蚀液体内。加热器15用于对高温腐蚀液体熔池16内的腐蚀液体的固态物进行加热熔化并保证熔池内保持设定试验温度。高温腐蚀液体熔池16通过熔池升降机构17进行升降，熔池升降机构17处于下降下限位置时，其位于加热器15下部并处于熔池取放窗口34的位置，并与手操箱8上的手套操作通道54相对应的位置，通过手套操作通道54、打开门23可以将高温腐蚀液体熔池16取出，在手操箱8内进行试样的拆装。试验力加载机构4可对试样加载试验力，通过电机44带动螺杆46转动，螺杆46带动施压板42压缩弹簧机构43，通过弹簧力传动加载力实现对加力杆47垂直向下的正压力。导向柱41进行导向，弹簧传递加载力，整个加载试验过程平稳无冲击、持续可靠性高。直线微动往复运动机构2通过动力驱动机构19带动曲柄连杆机构49动作并带动水平推杆50做直线往复运动，从而带动试样进行直线往复运动，该往复运动位移由串联在水平推杆50上的电涡流传感器10测得，摩擦力传感器11采用应变传感器，可以测得接触区域内的摩擦力数据，加载力传感器12采用高精度力传感器，于垂直方向上采集试验压力。测量机构中传递和导向安装直线运动轴承和径向球轴承，有效提高试验力的测量精度。用于测量试验过程中试验力。手操箱8用于人工进行试样拆装操作及向高温腐蚀液体熔池内添加腐蚀液体的固态物。在手操箱内，为防止发生反应，高温腐蚀液体熔池16盛放在煤油槽43内进行隔离。

本实用新型的摩擦力范围为：20～500N；试验力范围为：40～1000N；温度范围为：室温～600℃振幅范围：40～2000um；腔体真空度：冷态下极限真空度优于1×10^-3Pa。

本实施例中的其他部分采用已知技术，在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：包括机架、直线微动往复运动机构(2)、试验力加载机构(4)、试验腔体(3)、腔体加热系统、手操箱(8)、试样装夹机构、用于测量试验力和摩擦力的试验力摩擦力测量机构、用于测量微动位移的微动位移测量系统、真空装置(20)，所述试验腔体(3)设置在机架上部；所述试验力加载机构(4)设置在试验腔体(3)的上部，所述试验力加载机构(4)包括竖直设置并与试样装夹机构的上试样夹具(13)连接的加力杆(47)、与加力杆(47)尾端连接的弹簧加载机构，所述弹簧加载机构包括弹簧机构(43)、与所述弹簧机构(43)连接的施压板(42)、与所述施压板(42)连接的螺杆驱动机构，所述螺杆驱动机构通过所述施压板(42)、弹簧机构(43)对所述加力杆(47)加载试验力；所述直线微动往复运动机构(2)包括水平推杆(50)、曲柄连杆机构(49)、动力驱动机构(19)，所述曲柄连杆机构(49)一端与水平推杆(50)连接，其另一端与所述动力驱动机构(19)连接，所述水平推杆(50)的前端与试样装夹机构的上试样夹具(13)连接；所述腔体加热系统包括设置在试验腔体(3)内的筒状的加热器(15)、设置在所述加热器(15)下部并可进出加热器(15)的熔池升降机构(17)、可拆卸地设置在所述熔池升降机构(17)上部的高温腐蚀液体熔池(16)；所述试样装夹机构位于所述加热器(15)内部，所述水平推杆(50)和所述加力杆(47)均伸入试验腔体(3)内；所述试验腔体(3)的侧壁上开有操作窗口(22)，所述操作窗口(22)的外侧铰接有门(23)，所述门(23)与所述操作窗口(22)密封设置，在所述操作窗口(22)的外围还设有与试验腔体(3)连接的法兰(24)，所述手操箱(8)通过设置在机架(9)上的旋转轴(7)可转动的与所述法兰(24)密封连接，所述手操箱(8)内设有煤油槽(21)，所述手操箱(8)上对应于所述熔池升降机构(17)的下降位置设有手套操作通道(54)，所述手操箱(8)的侧面设有放物通道(55)，放物通道(55)外部设有密封盖(56)；所述试验力摩擦力测量机构包括设置在弹簧机构(43)端部于垂直方向上采集试验压力的加载力传感器(12)和设置在水平推杆(50)上的用于测量接触区域的摩擦力的摩擦力传感器(11)，所述微动位移测量系统包括串联在所述水平推杆(50)上的电涡流传感器(10)；所述真空装置(20)与所述试验腔体(3)和所述手操箱(8)连通。

2.根据权利要求1所述的高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：所述直线微动往复运动机构设有位移调整机构(48)。

3.根据权利要求1所述的高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：所述直线微动往复运动机构(2)设置在动力基座(1)上，所述动力基座(1)与所述机架(9)分体设置。

4.根据权利要求1所述的高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：所述试验腔体(3)上还设有氩气进口(25)、氩气出口(30)、清洗液加注口(26)、清洗液排出口(31)。

5.根据权利要求1所述的高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：所述熔池升降机构(17)包括升降杆(37)和驱动升降杆(37)升降的电动推杆(18)。

6.根据权利要求1所述的高温腐蚀防氧化环境微动磨损试验台，其特征是：所述门(23)铰接在手操箱(8)上。