CN211402217U - 一种快速抗热震性考核测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种抗热震性考核测试装置。本实用新型装置包括火焰加热系统、试样夹持运动装置、气体冷却装置、测温装置和控制系统，火焰加热系统火焰温度可达3000oC，试样夹持运动装置可三维方向运动调整试样夹具的空间位置，试样夹具采用双层中空水冷结构，中间通循环水冷却，测温装置由热电偶和双比色红外测温仪组成，可实时记录测试过程中试样表面和背面的温度变化曲线，本实用新型装置抗热震性考核测试温度高，抗热震性考核测试温度可调，加热和冷却速率大，装置结构简单，试样安装方便，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及耐高温材料性能评价领域，具体指一种耐高温材料或构件的快速抗热震性考核测试装置。
背景技术
抗热震性是材料或构件抵抗外界温度急剧变化而不引起破坏的能力，是评价材料抗破坏能力的重要指标，在材料实际使用之前，需对其抗热震性进行考核评价，在现有的材料抗热震性测试试验方法中，淬灭技术是一种应用最为广泛的研究方法，它首先将样品在炉中加热，然后在空气中、水中或者油中淬火冷却，随后，对其残余力学性能进行测量来表征其抗热震性能。
航空航天等领域的耐高温材料和部件长期在高温热震环境服役，必须对其高温下的抗热震性能进行考核评价，然而，目前的材料抗热震性考核测试装置主要针对耐火材料和传统陶瓷材料，一方面抗热震性考核测试温度较低，一般在1500oC以下，难以满足材料在更高温度下的热震性测试需求；另一方面，抗热震考核测试装置加热速率较低，致使抗热震性测试周期长，成本高，需要开发一种抗热震性考核测试温度高，加热速率大的新型抗热震性考核测试装置。
发明内容
针对现有技术不足，本实用新型提供一种抗热震性考核测试温度高，加热和冷却速率大的新型抗热震性考核测试装置。
本实用新型装置包括火焰加热系统、试样夹持运动装置、气体冷却装置、测温装置和控制系统。
火焰加热系统由氧气瓶、乙炔瓶、流量计、减压阀、火焰枪、气体流动管道和火焰枪支架组成，流量计为玻璃转子流量计或者质量流量计，流量控制范围为：0-2000L/h，减压阀控制气体压力为：0-1MPa，火焰枪喷嘴直径为2mm，火焰温度可达3000oC。
试样夹持运动装置由运动轨道、支架和试样夹具组成，试样夹具预设两个工位，工位1用于火焰温度调节测试，温度测试材料为石墨；工位2用于夹持测试试样，工位1和2之间的距离为50mm-300mm，试样夹具安装在支架上，且试样夹具可在支架上面上下运动，运动距离为10-200mm，支架下面安装有万向轮，其可在运动导轨上沿着x、y方向自由运动调整试样夹具的空间位置，x、y方向的最大运动距离为500mm，试样夹具采用双层中空水冷结构，中间通循环水冷却，在试样放置位置设置有一凹槽，凹槽深度为5-20mm。
气体冷却装置由空气压缩机、电子控制阀、电子控制阀控制信号线、气路管道和冷却气体喷头组成，电子控制阀可采用程序控制开关，空气压缩机功率为2-10kW。
测温装置由热电偶、热电偶控制信号线、双比色红外测温仪和红外测温仪控制信号线组成，热电偶的测试温度最高1800oC，布置在测试试样背面，与测试试样接触，用于测试试样背面温度，双比色红外测温仪测试温度为600-3000oC，用于测试试样表面的温度。
控制系统由控制器和计算机组成，连接试样夹持运动装置、测温装置和气体冷却装置，控制器控制试样夹持运动装置中的运动导轨，用于调整试样的空间位置和热震测试时控制试样在火焰加热位置和气体冷却位置往复运动，计算机实时记录热震测试中样品表面和背面的温度曲线，控制器与气体冷却装置中的电子控制阀连接，控制冷却气体的供应。
本实用新型装置具有如下优点：
（1）抗热震性考核测试温度高，能达到2500oC以上的超高温；
（2）抗热震性考核测试温度可调，可在1000-2500oC温度范围内调整；
（3）采用火焰加热和气体冷却，加热冷却速度大，试验周期短、成本低；
（4）可用于导电和不导电材料的抗热震性考核测试，适用性强；
（5）装置结构简单，试样安装方便，实用性强。
附图说明
图1为本实用新型一种快速抗热震性考核测试装置的结构示意图。1为火焰加热系统、2为试样夹持运动装置、3为气体冷却装置、4为测温装置，5为控制系统；101-109分别为火焰枪、气体流动管道、乙炔流量计、氧气流量计、乙炔减压阀、氧气减压阀、乙炔气瓶、氧气气瓶和火焰枪支架；201-207分别为试样夹具、测试工位1、测试工位2、冷却水进口、冷却水出口、支架和试样夹具运动轨道；301-305分别为冷却气体喷头、气路管道、电子控制阀、电子控制阀控制信号线和空气压缩机；401-404分别为双比色红外测温仪、红外测温仪控制信号线、热电偶和热电偶控制信号线；501和502分别为控制器和计算机。
图2本实用新型装置试样夹具部分的三视图。
图3本实用新型装置试样夹具部分的三维立体视图。
具体实施方式
实施例1
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本实用新型提供一种快速抗热震性考核测试装置，其结构示意图如附图1所示，包括1火焰加热系统、2试样夹持运动装置、3气体冷却装置、4测温装置，5控制系统。
火焰加热系统由101火焰枪、102气体流动管道、103乙炔流量计、104氧气流量计、105乙炔减压阀、106氧气减压阀、107乙炔气瓶、108氧气气瓶和109火焰枪支架组成；流量计均为玻璃转子流量计或者质量流量计，流量控制范围为：0-2000L/h，减压阀控制气体压力为：0-1MPa，火焰枪喷嘴直径为2mm，火焰温度可达3000oC。
试样夹持运动装置由201试样夹具、202测试工位1、203测试工位2、204冷却水进口、205冷却水出口、206支架和207试样夹具运动轨道组成；202测试工位1用于火焰温度调节测试，温度测试材料为石墨；203测试工位2用于夹持测试试样，工位1和2之间的距离为100mm；201试样夹具安装在206支架上，且试样夹具可在支架上面上下运动，运动距离为10-200mm；支架下面安装有万向轮，其可在运动导轨上沿着x、y方向自由运动调整试样夹具的空间位置，x、y方向的最大运动距离为500mm；试样夹具采用双层中空水冷结构，中间通循环水冷却；在试样放置位置设置有一凹槽，凹槽深度为5mm，结构详见附图2和3。
气体冷却装置由301冷却气体喷头、302气路管道、303电子控制阀、304电子控制阀控制信号线和305空气压缩机组成，电子控制阀可采用程序控制开关，空气压缩机功率为3kW。
测温装置由401双比色红外测温仪、402红外测温仪控制信号线、403热电偶和404热电偶控制信号线组成，热电偶的测试温度最高1800oC，布置在测试试样背面，与测试试样接触，用于测试试样背面温度，双比色红外测温仪测试温度为600-3000oC，用于测试试样表面的温度。
控制系统由501控制器和502计算机组成，连接试样夹持运动装置、测温装置和气体冷却装置；控制器控制试样夹持运动装置中的运动导轨，用于调整试样的空间位置和热震测试时控制试样在火焰加热位置和气体冷却位置往复运动；计算机实时记录热震测试中样品表面和背面的温度曲线；控制器与气体冷却装置中的电子控制阀连接，控制冷却气体的供应。
本实用新型装置的使用过程如下：
分别将温度测试材料和待测试样安装在试样夹具203测试工位和202测试工位，调整201试样夹具在206支架和207试样夹具运动轨道上面的位置，使203测试工位正对101火焰枪；打开107乙炔瓶、108氧气瓶，调整103乙炔流量计、104氧气流量计、105乙炔减压阀和106氧气减压阀至一定值，点火，使火焰枪以一定温度燃烧；401双比色红外测温仪测试材料表面和火焰温度，调整乙炔流量、氧气流量以及火焰枪和测试材料之间的距离，使测试材料的温度达到热震测试温度；然后，启动控制器和计算机中的程序，201试样夹具迅速向下运动使202测试工位材料正对火焰枪，火焰加热测试试样，开始第一个热震循环；待被测试样表面温度达到预设温度后，控制器控制202测试工位迅速向下运动至301冷却气体喷头正对面，与此同时303电子控制阀和305空气压缩机开启，向被测试样吹送冷却气体，待试样冷却后控制器控制202测试工位迅速向上运动至101火焰枪正对位置，第一个热震循环结束，同时101火焰枪开始加热测试试样，开始第二个热震循环；控制器控制整个装置逐步完成预设次数的热震循环测试，与此同时，401双比色红外测温仪和403热电偶实时测试试样表面和试样背面的温度，将数据记录在502计算机中；试验结束后，关闭107乙炔瓶、108氧气瓶，103乙炔流量计、104氧气流量计、105乙炔减压阀和106氧气减压阀，待试样完全冷却后从202测试工位取出，完成整个抗热震性考核测试。
Claims (7)
1.一种材料抗热震性考核测试装置，其特征在于，所述装置由火焰加热系统、试样夹持运动装置、气体冷却装置、测温装置和控制系统组成；火焰加热系统由氧气瓶、乙炔瓶、流量计、减压阀、火焰枪、气体流动管道和火焰枪支架组成；试样夹持运动装置由运动轨道、支架和试样夹具组成，试样夹具预设两个工位，工位1用于火焰温度调节测试，温度测试材料为石墨；工位2用于夹持测试试样；试样夹具安装在支架上，且试样夹具在支架上面上下运动；支架下面安装有万向轮，其在运动导轨上沿着x、y方向自由运动调整试样夹具的空间位置，试样夹具采用双层中空水冷结构，中间通循环水冷却；气体冷却装置由空气压缩机、电子控制阀、电子控制阀控制信号线、气路管道和冷却气体喷头组成，电子控制阀采用程序控制开关，采用压缩空气对测试样品进行冷却；测温装置由热电偶、热电偶控制信号线、双比色红外测温仪和红外测温仪控制信号线组成，热电偶布置在测试试样背面，与测试试样接触，用于测试试样背面温度，双比色红外测温仪用于测试试样表面的温度；控制系统由控制器和计算机组成，连接试样夹持运动装置、测温装置和气体冷却装置；控制器控制试样夹持运动装置中的运动导轨，用于调整试样的空间位置和热震测试时控制试样在火焰加热位置和气体冷却位置往复运动；计算机实时记录热震测试中样品表面和背面的温度曲线；控制器与气体冷却装置中的电子控制阀连接，控制冷却气体的供应。
2.如权利要求1所述的材料抗热震性考核测试装置，其特征在于，所述火焰加热系统流量计为玻璃转子流量计或者质量流量计，流量控制范围为：0-2000L/h，减压阀控制气体压力。
3.如权利要求1所述的材料抗热震性考核测试装置，其特征在于，所述试样夹持运动装置工位1和2之间的距离为50mm-300mm，所述试样夹具在支架上面上下运动，运动距离为10-200mm，支架下面安装有万向轮，在运动导轨上沿着x、y方向自由运动调整试样夹具的空间位置，x、y方向的最大运动距离为500mm。
4.如权利要求1所述的材料抗热震性考核测试装置，其特征在于，在试样放置位置设置有一凹槽，凹槽深度为5-20mm。
5.如权利要求1所述的材料抗热震性考核测试装置，其特征在于，所述气体冷却装置所用空气压缩机功率为2-10kW。
6.如权利要求1所述的材料抗热震性考核测试装置，其特征在于，所述测温装置热电偶测试温度最高1800oC，双比色红外测温仪测试温度为600-3000oC。
7.如权利要求1所述的材料抗热震性考核测试装置，用于高温合金、陶瓷、碳陶复合材料和耐火材料的高温抗热震性能考核测试。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921208336.1U CN211402217U (zh) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 一种快速抗热震性考核测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921208336.1U CN211402217U (zh) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 一种快速抗热震性考核测试装置 |
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| CN211402217U true CN211402217U (zh) | 2020-09-01 |
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| CN201921208336.1U Active CN211402217U (zh) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 一种快速抗热震性考核测试装置 |
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| CN (1) | CN211402217U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110261434A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-09-20 | 长沙理工大学 | 一种快速抗热震性考核测试装置 |
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2019
- 2019-07-29 CN CN201921208336.1U patent/CN211402217U/zh active Active
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