CN210037550U - 一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，包括实验箱体和设置在实验箱体正面的密封门，实验箱体的正面且位于密封门的一侧固定设有控制箱，控制箱的内部设有步进电机控制器、步进电机驱动器和51单片机，所述控制箱的正面固定嵌设有触摸屏，实验箱体内腔的顶端固定设有电动滑台，电动滑台的滑台上通过螺栓固定设有支架，支架一侧的底端固定设有步进电机，支架的另一侧通过转轴转动设有滑轮，步进电机的输出轴上固定套设有两个卷筒。本实用新型可单独控制干燥阶段环境的湿度和空气的流动速率，在实验方形容器内可产生恒定湿度环境，实验精度高。

Description

一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱

技术领域

本实用新型涉及一种试验箱，具体为一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱。

背景技术

铝合金材料因为具有密度低、强度高以及机械加工特性好等特点而被广泛应用于飞机结构。伴随着飞机的长期服役，尤其是在热带沿海大气环境中，飞机结构表面防护体系将不可避免的出现老化和腐蚀破坏，造成铝合金基体的腐蚀。飞机铝合金结构的腐蚀不仅了降低结构的有效承载或传力面积，而且产生或者加重了结构的宏、微观应力集中，从而大幅降低结构的疲劳寿命，严重威胁飞机安全。为保证飞机在沿海大气环境中的服役安全，需要研究铝合金在沿海大气环境中的腐蚀特性。通过开展铝合金在实际沿海大气暴露试验来研究铝合金在沿海大气中的腐蚀特性，结果最为准确，但试验周期较长，耗费的人力物力较大，因此通常采用在实验室环境下开展加速腐蚀模拟试验来进行研究铝合金的大气腐蚀。

目前，在实验室环境下开展模拟铝合金大气腐蚀的加速腐蚀方法主要有：周期浸润、周期盐雾、浸泡等方法，但研究表明采用周期浸润的试验方法能够更好地模拟大气腐蚀。周期浸润的试验设备一般称之为周期浸润腐蚀试验箱或干湿循环腐蚀试验箱。一个周期浸润环节包括将试样“浸润于腐蚀溶液”和“置于干燥环境”两个阶段。试验件处于干燥阶段时，环境中空气流通会影响试样表面腐蚀液膜的蒸发和干燥速率。在实际的沿海大气环境中，常常存在环境湿度很大，但风速为零的情况，同时研究表明铝合金腐蚀与湿度环境有很大的关系，而且铝合金在沿海环境中会长期处于一个湿度很大的大气中。目前，周期浸润腐蚀试验箱在控制干燥阶段的环境湿度时，普遍采用湿度传感器结合电磁阀来控制空气泵，不定期地将一定湿度的空气泵到试验件所处的湿度环境中来维持这一环境在某个恒定湿度，类似于中国发明专利(公告号：CN105136650A，公告日：2015.12.09)所公开的一种“光照大气腐蚀试验方法”中的方法，但这种方法必然会加速试验件所处环境中空气的流动，较难模拟沿海环境中环境湿度很大，但风速为零的情况。因此我们对此做出改进，提出一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱。

实用新型内容

为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，包括实验箱体和设置在实验箱体正面的密封门，所述实验箱体的正面且位于密封门的一侧固定设有控制箱，所述控制箱的内部设有步进电机控制器、步进电机驱动器和51单片机，所述控制箱的正面固定嵌设有触摸屏，所述实验箱体内腔的顶端固定设有电动滑台，所述电动滑台的滑台上通过螺栓固定设有支架，所述支架一侧的底端固定设有步进电机，所述支架的另一侧通过转轴转动设有滑轮，所述步进电机的输出轴上固定套设有两个卷筒，两个所述卷筒上分别卷绕有第一钢丝绳和第二钢丝绳，所述第一钢丝绳和第二钢丝绳均经过防腐蚀处理，所述第一钢丝绳的端部绕过滑轮固定于挂架的一侧，所述第二钢丝绳的端部固定于挂架的另一侧，所述实验箱体内腔的底端固定设有储液槽、实验方形容器和热风机，所述储液槽内腔的底端和实验方形容器内腔的底端均固定设有加热棒，所述储液槽内腔的一侧、实验箱体内腔的一侧以及实验方形容器内腔的一侧均固定设有温度传感器，所述实验方形容器内腔的一侧还固定设有湿度传感器，所述实验方形容器内腔的另一侧固定设有鼓风机，所述实验方形容器顶端的中部固定嵌设有电动开合门，所述实验方形容器内腔的顶端固定设有烘烤灯。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述热风机设置有两个。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电动开合门的门口粘接有橡胶垫。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述密封门上固定嵌设有玻璃视窗。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第一钢丝绳和第二钢丝绳均与挂架采用两点固定的形式。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述触摸屏、温度传感器和湿度传感器均与51单片机电性连接，所述51单片机分别与步进电机控制器、电动滑台、电动开合门、烘烤灯、加热棒、热风机和鼓风机电性连接，所述步进电机控制器与步进电机驱动器电性连接，所述步进电机驱动器与步进电机电性连接。

本实用新型的有益效果是：该种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，可单独控制干燥阶段环境的湿度和空气的流动速率，在实验方形容器内可产生恒定湿度环境，实验精度高。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的实验箱体剖面结构示意图；

图2是本实用新型一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱的结构示意图；

图3是本实用新型一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱的挂架结构示意图；

图4是本实用新型一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱的电路连接示意图。

图中：1、实验箱体；2、密封门；3、控制箱；4、热风机；5、实验方形容器；6、鼓风机；7、烘烤灯；8、电动开合门；9、挂架；10、支架；11、电动滑台；12、温度传感器；13、湿度传感器；14、储液槽；15、加热棒；16、第一钢丝绳；17、第二钢丝绳；18、滑轮；19、卷筒；20、步进电机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，包括实验箱体1和设置在实验箱体1正面的密封门2，实验箱体1的正面且位于密封门2的一侧固定设有控制箱3，控制箱3的内部设有步进电机控制器、步进电机驱动器和51单片机，控制箱3的正面固定嵌设有触摸屏，实验箱体1内腔的顶端固定设有电动滑台11，电动滑台11的滑台上通过螺栓固定设有支架10，支架10一侧的底端固定设有步进电机20，支架10的另一侧通过转轴转动设有滑轮18，步进电机20的输出轴上固定套设有两个卷筒19，两个卷筒19上分别卷绕有第一钢丝绳16和第二钢丝绳17，第一钢丝绳16和第二钢丝绳17均经过防腐蚀处理，防腐蚀处理具体为在第一钢丝绳16和第二钢丝绳17表面镀上防腐镀层，第一钢丝绳16的端部绕过滑轮18固定于挂架9的一侧，第二钢丝绳17的端部固定于挂架9的另一侧，实验箱体1内腔的底端固定设有储液槽14、实验方形容器5和热风机4，储液槽14内腔的底端和实验方形容器5内腔的底端均固定设有加热棒15，储液槽14内腔的一侧、实验箱体1内腔的一侧以及实验方形容器5内腔的一侧均固定设有温度传感器12，实验方形容器5内腔的一侧还固定设有湿度传感器13，实验方形容器5内腔的另一侧固定设有鼓风机6，实验方形容器5顶端的中部固定嵌设有电动开合门8，实验方形容器5内腔的顶端固定设有烘烤灯7。

其中，热风机4设置有两个，提高热风产出效率。

其中，电动开合门8的门口粘接有橡胶垫，在挂架9位于实验方形容器5内时，第一钢丝绳16和第二钢丝绳17会被挤压在电动开合门8的门口，通过设有的橡胶垫，增强密封性能。

其中，密封门2上固定嵌设有玻璃视窗，通过玻璃视窗可以观察实验箱体1内部的情况。

其中，第一钢丝绳16和第二钢丝绳17均与挂架9采用两点固定的形式，增强稳固性。

其中，触摸屏、温度传感器12和湿度传感器13均与51单片机电性连接，51单片机分别与步进电机控制器、电动滑台11、电动开合门8、烘烤灯7、加热棒15、热风机4和鼓风机6电性连接，步进电机控制器与步进电机驱动器电性连接，步进电机驱动器与步进电机电性连接。

通过触摸屏可以控制51单片机，进而51单片机具有以下控制功能：

1.通过控制加热棒15和温度传感器12的工作，控制储液槽14中腐蚀溶液的温度和实验方形容器5中饱和溶液的温度；

2.通过控制热风机4和实验箱体1一侧的温度传感器12的工作，控制实验方形容器5周围环境的温度(实验箱体1以内)；

3.通过控制烘烤灯7的工作，控制试验件在干燥阶段大气光照对试验件的照射时间；

4.通过控制鼓风机6的工作，控制干燥阶段高湿度环境中空气的流动速率；

5.通过控制步进电机控制器使得步进电机驱动器控制步进电机工作，进而控制收放第一钢丝绳16和第二钢丝绳17，从而控制挂架9在竖直方向上的上下运动；

6.通过控制电动滑台11沿着水平方向的工作，控制挂架9在水平方向上的左右运动；

7.控制当挂架9移动到电动开合门8正上方时，电动开合门8打开；当挂架9向下进入到实验方形容器5后，电动开合门8关闭；当试验件完成干燥之后，电动开合门8打开，待挂架9及试验件向上离开实验方形容器5后，电动开合门8再次关闭。

具体工作过程为：

(1)打开位于实验箱体1前表面的密封门2；

(2)向储液槽14中加入腐蚀溶液，并通过触摸屏控制51单片机综合控制温度传感器12和加热棒15工作，使储液槽14中腐蚀溶液温度达到预设的温度；

(3)向实验方形容器5中加入饱和的某种盐溶液，溶液的体积约占整个容器体积的1/3。其中饱和盐溶液中盐种类的选取可以根据具体的湿度要求从“饱和盐溶液湿度固定点”相关的文献中查找，由于沿海地区温度和湿度均较大，也可以直接选取NaCl，KCl，K2SO4等的饱和盐溶液。但由于湿度跟温度有很大关系，所以实际的湿度以湿度传感器13测到的湿度为准，如果与预设的湿度有偏差，可以通过同时改变饱和盐溶液温度和实验方形容器5周围环境的温度来实现；

(4)实验方形容器5在密闭条件下，通过触摸屏控制51单片机综合控制温度传感器12和加热棒15工作，来控制饱和盐溶液的温度，同时通过触摸屏控制51单片机控制热风机4和温度传感器12工作，来控制实验方形容器5周围环境的温度(即饱和盐溶液的温度＝实验方形容器5周围环境的温度)，使得实验方形容器5内部饱和盐溶液上方的空气保持在某一个恒定的湿度，并通过湿度传感器13将检测到的湿度传递并显示在触摸屏上；

(5)将铝合金试验件挂于挂架9上；

(6)关闭位于实验箱体1前表面的密封门2；

(7)挂架9上的试验件，首先通过挂架9在水平方向上的左右运动和竖直方向上的上下运动完成试验件在储液槽14中腐蚀溶液中的浸润，浸润时间在触摸屏上设置；然后再通过挂架9在水平方向上的左右运动和竖直方向上的上下运动完成试验件在实验方形容器5内部饱和盐溶液上侧的恒定湿度空气中的干燥，其中干燥时间、干燥阶段大气光照时间以及干燥阶段高湿度环境中空气的流动速率均在触摸屏上设置。

上述为试验件的一个完整的周期浸润试验周期。可以根据实际要求在触摸屏上设置多个周期浸润试验周期。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，包括实验箱体(1)和设置在实验箱体(1)正面的密封门(2)，其特征在于，所述实验箱体(1)的正面且位于密封门(2)的一侧固定设有控制箱(3)，所述控制箱(3)的内部设有步进电机控制器、步进电机驱动器和51单片机，所述控制箱(3)的正面固定嵌设有触摸屏，所述实验箱体(1)内腔的顶端固定设有电动滑台(11)，所述电动滑台(11)的滑台上通过螺栓固定设有支架(10)，所述支架(10)一侧的底端固定设有步进电机(20)，所述支架(10)的另一侧通过转轴转动设有滑轮(18)，所述步进电机(20)的输出轴上固定套设有两个卷筒(19)，两个所述卷筒(19)上分别卷绕有第一钢丝绳(16)和第二钢丝绳(17)，所述第一钢丝绳(16)和第二钢丝绳(17)均经过防腐蚀处理，所述第一钢丝绳(16)的端部绕过滑轮(18)固定于挂架(9)的一侧，所述第二钢丝绳(17)的端部固定于挂架(9)的另一侧，所述实验箱体(1)内腔的底端固定设有储液槽(14)、实验方形容器(5)和热风机(4)，所述储液槽(14)内腔的底端和实验方形容器(5)内腔的底端均固定设有加热棒(15)，所述储液槽(14)内腔的一侧、实验箱体(1)内腔的一侧以及实验方形容器(5)内腔的一侧均固定设有温度传感器(12)，所述实验方形容器(5)内腔的一侧还固定设有湿度传感器(13)，所述实验方形容器(5)内腔的另一侧固定设有鼓风机(6)，所述实验方形容器(5)顶端的中部固定嵌设有电动开合门(8)，所述实验方形容器(5)内腔的顶端固定设有烘烤灯(7)。

2.根据权利要求1所述的一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，其特征在于，所述热风机(4)设置有两个。

3.根据权利要求1所述的一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，其特征在于，所述电动开合门(8)的门口粘接有橡胶垫。

4.根据权利要求1所述的一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，其特征在于，所述密封门(2)上固定嵌设有玻璃视窗。

5.根据权利要求1所述的一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，其特征在于，所述第一钢丝绳(16)和第二钢丝绳(17)均与挂架(9)采用两点固定的形式。

6.根据权利要求1所述的一种模拟铝合金在沿海大气中腐蚀的腐蚀试验箱，其特征在于，所述触摸屏、温度传感器(12)和湿度传感器(13)均与51单片机电性连接，所述51单片机分别与步进电机控制器、电动滑台(11)、电动开合门(8)、烘烤灯(7)、加热棒(15)、热风机(4)和鼓风机(6)电性连接，所述步进电机控制器与步进电机驱动器电性连接，所述步进电机驱动器与步进电机电性连接。

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