CN211741011U - 一种金属材料腐蚀疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，包括腐蚀盒、供液管、回液管、储液容器及水泵；供液管的一端与腐蚀盒连通，另一端与储液容器连接，供液管上设置有水泵；回液管的一端与腐蚀盒连通，另一端与储液容器连接；腐蚀盒的顶盖和底板上分别设置上通孔和下通孔，试样穿设在上通孔及下通孔中，其腐蚀疲劳测试区位于腐蚀盒的中心；试样夹持端分别夹持在试验机上下夹块上；本实用新型将试样与腐蚀盒组合为一体结构，避免了将腐蚀盒安装在疲劳试验机机架上，消除了腐蚀溶液对试验机的腐蚀损伤及腐蚀盒对机架的摩擦损伤，提高了试验机的使用寿命；测试过程中系统稳定，试验结果准确；试验过程无需借助专业的疲劳腐蚀测试设备，适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型属于金属材料腐蚀试验技术领域，特别涉及一种金属材料腐蚀疲劳试验装置。
背景技术
金属材料在海洋船舶、石油化工、生物医学及工业生产等各个领域的应用非常广泛。许多金属材料在服役过程中，常常会既存在腐蚀环境，又受到持续的交变载荷作用，因此科研工作者常常需要研究金属材料在腐蚀环境中的疲劳性能，即腐蚀疲劳测试试验。
传统的腐蚀疲劳测试常常要借助专业的疲劳腐蚀测试设备，设备测试范围较小，造价昂贵，需要大量的科研经费支持研究；而且腐蚀环境盒固定在腐蚀疲劳试验机机架上，在试验过程中容易对机架造成磨损和腐蚀破坏，严重影响腐蚀疲劳试验机的使用寿命。此外，传统的腐蚀疲劳试验过程中，由于腐蚀溶液持续作用于疲劳试样，又没有溶液杂质过滤系统，很容易造成腐蚀溶液成分发生改变，导致测试结果不够准确。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，以解决现有技术中腐蚀溶液容易对试验机造成腐蚀破坏，测试结果误差较大及试验成本高的技术问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
本实用新型提供了一种金属材料腐蚀疲劳装置，包括腐蚀盒、供液管、回液管、储液容器及水泵；供液管的一端与腐蚀盒的一侧连通，另一端与储液容器的出液口连接，供液管上设置有水泵；回液管的一端与腐蚀盒的另一侧连通，另一端与储液容器的进液口连接，储液容器用于盛放腐蚀溶液；
腐蚀盒的顶盖上设置有上通孔，底板上设置有下通孔，试样穿设在上通孔及下通孔中，试样的腐蚀疲劳测试区设置在腐蚀盒的中心位置；试样的上部夹持端夹持在试验机上夹块上，下部夹持端夹持在试验机下夹块上。
进一步的，还包括过滤器，过滤器设置在供液管与储液容器之间，过滤器的进液端与储液容器的出液口端连接，过滤器的出液端与供液管连接。
进一步的，还包括水浴锅，储液容器放置在水浴锅中。
进一步的，腐蚀盒的两侧分别设置有第一腐蚀管接头和第二腐蚀管接头，第一腐蚀管接头的一端与腐蚀盒的一侧壁密封连接，另一端与供液管连接；第二腐蚀管接头的一端与腐蚀盒的另一侧壁密封连接，另一端与回液管连接。
进一步的，上通孔的直径大于试样的直径；下通孔与试样之间密封固定连接。
进一步的，下通孔与试样之间采用防腐蚀胶密封连接。
进一步的，试样与下通孔之间设置有密封圈，密封圈紧密贴合在腐蚀盒上。
进一步的，试验机上夹块或试验机下夹块的试样夹持面上均匀设置有螺纹；试验机上夹块与试样的上部夹持端之间设置有防滑垫，试验机下夹块与试样的下部夹持端之间设置有防滑垫。
进一步的，水泵采用防腐蚀水泵。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，通过将试样与腐蚀盒组合为一体结构，避免了将腐蚀盒安装在疲劳试验机机架上，消除了腐蚀溶液对试验机的腐蚀损伤，以及腐蚀盒对机架的摩擦损伤，提高了试验机的使用寿命；本实用新型能够利用普通疲劳试验机进行试验，测试过程中系统稳定，试验结果准确；试验过程无需借助专业的疲劳腐蚀测试设备，大大降低了试验成本，有效提高了试验装置的适用范围。
进一步的，通过在供液管的进口端设置过滤器，能够对进入腐蚀盒中的腐蚀溶液进行过滤，保证了试验的准确性和腐蚀溶液的使用寿命，大大提高了试验效率和试验结果的可靠性。
进一步的，将储液容器放置在水浴锅中，既可以满足对金属材料进行常温腐蚀疲劳测试试验，又可以通过水浴进行带温腐蚀疲劳测试试验，应用范围广；腐蚀溶液温度可控，有效提高了试验结果的准确性。
进一步的，供液管或回液管与腐蚀盒之间通过腐蚀管接头连接，有效提高了接口的密封性，确保腐蚀溶液不发生渗漏，试验过程平稳可靠。
进一步的，通过将试样和腐蚀盒底板密封粘接为一体，保证试验过程中，腐蚀溶液不发生渗漏，试验过程平稳可靠；试样与腐蚀盒顶盖之间设计有间隙，保证试验过程中试样可以自由运动，试验测试准确。
进一步的，下通孔与试样之间采用防腐蚀胶密封连接，操作方便，密封性强，成本较低。
进一步的，通过设置密封圈，有效提高了试样与腐蚀盒底板之间的密封粘接，保证试验过程中，腐蚀溶液不发生渗漏，试验过程平稳可靠。
进一步的，试验机夹块在试样夹持面设置螺纹，试验机夹块与试样之间设计有防滑垫，以增加试验机夹块与试样之间的摩擦力，并消除试验机夹块对试样的机械损伤；试验过程中试样夹持端不会因为受到机械损伤而断裂，保证测试结果准确。
本实用新型所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，将测试装置安装在普通疲劳试验机上即可完成测试试验，且对疲劳试验机无腐蚀损坏；试验装置结构简单易安装，适用范围广，大大降低了试验成本，而且腐蚀溶液利用率高，测试结果精确；本实用新型适用于室温腐蚀疲劳测试和带温度腐蚀疲劳测试。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置结构框图。
其中，1腐蚀盒，2供液管，3回液管，4储液容器，5过滤器，6水浴锅，7水泵，8 试验机上夹块，9试验机下夹块，10螺纹，11试样，12腐蚀溶液；101上通孔，102下通孔， 103第一腐蚀管接头，104第二腐蚀连接管。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如附图1所示，本实用新型提供了一种金属材料腐蚀疲劳装置，包括腐蚀盒1、供液管2、回液管3、储液容器4、过滤器5、水浴锅6及水泵7；腐蚀盒1设置在试验机上夹块8及试验机下夹块9之间，疲劳试验机采用普通疲劳试验机；供液管2的一端与腐蚀盒1的一侧连通，另一端与储液容器4的出液口连接，供液管2上设置有水泵7，水泵7采用防腐蚀水泵，通过设置水泵，确保了试验过程中可以将腐蚀溶液从储液容器中抽至腐蚀盒中，给试样提供腐蚀环境；过滤器5设置在供液管2与储液容器4之间，储液容器4用于盛放腐蚀溶液12；过滤器5的进液端与储液容器4的出液口端连接，过滤器5的出液端与供液管2连接；回液管3的一端与腐蚀盒1的另一侧连通，另一端与储液容器4的进液口连接，储液容器4放置在水浴锅6中，水浴锅6用于对储液容器4中的腐蚀溶液进行水浴加热。
腐蚀盒1的顶盖上设置有上通孔101，底板上设置有下通孔102，上通孔101与下通孔 102竖向对应设置，试样11穿设在上通孔101及下通孔102中，试样11的腐蚀疲劳测试区设置在腐蚀盒1的中心位置；试样11的上部夹持端夹持在试验机上夹块8上，下部夹持端夹持在试验机下夹块9上。
上通孔101的直径大于试样11的直径，下通孔102与试样11之间密封固定连接；下通孔102与试样11之间采用防腐蚀胶密封连接；试样11与下通孔102之间设置有密封圈，密封圈紧密贴合在腐蚀盒1上。
腐蚀盒1的两侧分别设置有第一腐蚀管接头103和第二腐蚀管接头104，第一腐蚀管接头103的一端与腐蚀盒1的一侧壁密封连接，另一端与供液管2连接；第二腐蚀管接头104 的一端与腐蚀盒1的另一侧壁密封连接，另一端与回液管3连接。
试验机上夹块8或试验机下夹块9的试样夹持面上均匀设置有螺纹10；试验机上夹块8 与试样11的上部夹持端之间设置有防滑垫，试验机下夹块9与试样11的下部夹持端之间设置有防滑垫。
工作原理及使用方法
使用时，首先按管路及各部件的连接关系，连接好腐蚀疲劳试验装置，将腐蚀溶液按设计比例配置好并倒入储液容器中，然后将试样的上部夹持段及下部夹持端沿圆周方向上均匀包裹防滑垫，并穿过腐蚀盒的上通孔及下通孔后，夹持在试验机的上下夹块上；
然后，在腐蚀盒的下通孔处用防腐蚀胶将试样和腐蚀盒的底板封结为一体，并在腐蚀盒底板的外表面安装密封圈，保证试验过程中腐蚀溶液不渗漏；
其次，设置腐蚀疲劳试验加载频率、加载波形、最大(小)加载应力等试验参数；
最后，开启水浴加热锅至设定温度，开启腐蚀溶液过滤器、水泵和疲劳试验机，对试样进行腐蚀疲劳试验，待腐蚀疲劳试样断裂后停机，得出试验数据。
实施例1
利用本实用新型所述的腐蚀疲劳试验装置对超细晶纯钛进行腐蚀疲劳测试试验。
首先，将超细晶纯钛车削加工为变形区域直径为φ4mm，长度为20mm的腐蚀疲劳试样，并对试样进行粗磨、细磨以及绒布抛光等工艺，确保棒状腐蚀疲劳试样的表面光滑且无裂纹；然后按比例配置好3.5％的NaCl腐蚀溶液并加入烧杯中。
按照附图1所示，安装连接好腐蚀疲劳试验装置；沿超细晶纯钛棒状腐蚀疲劳试样夹持段圆周方向上均匀包裹防滑垫，开启试验机将试样夹持在试验机上、下夹块上；
将腐蚀疲劳试样下夹持段与腐蚀盒下孔处用防腐蚀封胶封结为一体，并在腐蚀盒外面安装密封圈，保证试验过程中腐蚀溶液不渗漏；
在试验机上设置腐蚀疲劳试验加载频率、加载波形、应力比、最大(小)加载应力等试验参数，开启水浴锅加热水温至设定温度；
开启腐蚀溶液过滤器、防腐蚀水泵和疲劳试验机，按照预设试验参数开始腐蚀疲劳试验，待腐蚀疲劳试样断裂后停机，得出试验数据。
根据所测数据计算超细晶纯钛的腐蚀疲劳强度为425.3MPa，测试结果准确。
实施例2
利用本实用新型所述的腐蚀疲劳装置对工业纯钛进行腐蚀疲劳测试试验。
首先，将工业纯钛磨削加工成平行段直径为φ5mm，长度为25mm的棒状腐蚀疲劳试样；
其次，对工业纯钛试样分别采用600#、1000#、1200#、1500#、2000#金相砂纸进行粗磨和细磨，然后采用海军呢抛光布对工业纯钛试样进行抛光，直至表面光滑无裂纹；
按照图1安装连接好腐蚀疲劳试验装置，按照模拟人工体液配方配置好腐蚀溶液并加人烧杯中。
其次，将棒状工业纯钛腐蚀疲劳试样和试验机上夹块及试验机下夹块之间垫有防滑垫，开启试验机将试验机上、下夹块和棒状试样夹紧；将试样下夹持段与腐蚀盒下孔处用防腐蚀封胶封结为一体，并在腐蚀盒外面安装密封圈，保证试验过程中腐蚀溶液不渗漏。
最后，设置腐蚀疲劳试验加载频率、加载波形、应力比、腐蚀溶液温度等试验参数，开启水浴锅、腐蚀溶液过滤器、防腐蚀水泵和疲劳试验机进行腐蚀疲劳测试试验，待试样拉断后停机。
根据试验数据计算得出工业纯钛的腐蚀疲劳强度为216.5MPa，测试结果准确。
实施例1-2中所述的一种金属材料疲劳试验装置包括腐蚀盒、供液管、回液管、储液容器、过滤器、水浴锅及水泵；腐蚀盒采用透明耐腐蚀塑料板粘接而成的矩形盒，以便于在试验过程中观察试样及腐蚀溶液的状态；腐蚀盒左右两侧分别设置有第一腐蚀管接头和第二腐蚀管接头，分别用于与供液管和回液管连接；腐蚀盒的顶盖中心区域开设上通孔，腐蚀盒的底板中心区域设置下通孔；上通孔的直径大于试样的直径，上通孔的直径为6-10mm，使用时，将试样的上端穿过上通孔，试样腐蚀疲劳测试区域位于腐蚀盒的中心位置，保证试验过程中试样可以自由移动；在下通孔处用防腐蚀胶将试样和腐蚀盒封结为一体，并在腐蚀盒外表面装上密封圈，保证试验过程中腐蚀溶液不发生渗漏。
试验机的上下夹块在试样夹持面设置有螺纹，试验机夹块与试样之间设计有防滑垫，以增加夹块与试样之间的摩擦力，并消除夹块对试样的机械损伤，试验过程中试样夹持端不会因为受到机械损伤而断裂，保证测试结果准确。
在试验过程中加热并保温腐蚀溶液至设定温度；储液容器采用烧杯，烧杯放置于水浴锅中，烧杯内盛放有腐蚀溶液；过滤器用于过滤腐蚀溶液中的杂质和其它物质，保证腐蚀溶液的成分为设计成分；通过设置水泵试验过程中可以将腐蚀溶液从烧杯中抽至腐蚀盒中给试样提供腐蚀环境。
本实用新型所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，能够安装于普通疲劳试验机上使用，测试过程中系统稳定，不用借助专业的疲劳腐蚀测试设备即可完成试验，大大降低了腐蚀疲劳试验的成本，显著提高了该装置的适用范围；通过采用防腐蚀胶将腐蚀盒与试样粘接为一体，而不是将腐蚀盒安装在疲劳机机架上，消除了腐蚀溶液对试验机的腐蚀损伤以及腐蚀盒对机架的摩擦损伤，提高了试验机的使用寿命；试样和腐蚀盒底板粘接为一体，并安装密封圈，保证试验过程中，腐蚀溶液不发生渗漏，试验过程平稳可靠；试样与腐蚀盒顶盖之间设计有间隙，保证试验过程中试样可以自由运动，试验测试准确。通过设置过滤去，试验过程中滤除掉腐蚀溶液中的杂质，保证了试验的准确性和腐蚀溶液的使用寿命，大大提高了效率；试验机夹块与试样之间设计有防滑垫，既可以增加夹块与试样之间的摩擦力，又可以消除夹块对试样的机械损伤，保证测试结果准确；该腐蚀疲劳试验装置既可以对金属材料进行室温腐蚀疲劳测试试验，又可以通过水浴加热进行带温度腐蚀疲劳测试试验，应用范围广。
以上所述仅表示本实用新型的优选实施方式，任何人在不脱离本实用新型的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，包括腐蚀盒(1)、供液管(2)、回液管(3)、储液容器(4)及水泵(7)；供液管(2)的一端与腐蚀盒(1)的一侧连通，另一端与储液容器(4)的出液口连接，供液管(2)上设置有水泵(7)；回液管(3)的一端与腐蚀盒(1)的另一侧连通，另一端与储液容器(4)的进液口连接，储液容器(4)用于盛放腐蚀溶液；
腐蚀盒(1)的顶盖上设置有上通孔(101)，底板上设置有下通孔(102)，试样(11)穿设在上通孔(101)及下通孔(102)中，试样(11)的腐蚀疲劳测试区设置在腐蚀盒(1)的中心位置；试样(11)的上部夹持端夹持在试验机上夹块(8)上，下部夹持端夹持在试验机下夹块(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，还包括过滤器(5)，过滤器(5)设置在供液管(2)与储液容器(4)之间，过滤器(5)的进液端与储液容器(4)的出液口端连接，过滤器(5)的出液端与供液管(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，还包括水浴锅(6)，储液容器(4)放置在水浴锅(6)中。
4.根据权利要求1所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，腐蚀盒(1)的两侧分别设置有第一腐蚀管接头(103)和第二腐蚀管接头(104)，第一腐蚀管接头(103)的一端与腐蚀盒(1)的一侧壁密封连接，另一端与供液管(2)连接；第二腐蚀管接头(104)的一端与腐蚀盒(1)的另一侧壁密封连接，另一端与回液管(3)连接。
5.根据权利要求1所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，上通孔(101)的直径大于试样(11)的直径；下通孔(102)与试样(11)之间密封固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，下通孔(102)与试样(11)之间采用防腐蚀胶密封连接。
7.根据权利要求5所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，试样(11)与下通孔(102)之间设置有密封圈，密封圈紧密贴合在腐蚀盒(1)上。
8.根据权利要求1所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，试验机上夹块(8)或试验机下夹块(9)的试样夹持面上均匀设置有螺纹(10)；试验机上夹块(8)与试样(11)的上部夹持端之间设置有防滑垫，试验机下夹块(9)与试样(11)的下部夹持端之间设置有防滑垫。
9.根据权利要求1所述的一种金属材料腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，水泵(7)采用防腐蚀水泵。
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| CN113281156A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-20 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 低温腐蚀环境下的材料高应变蠕变-疲劳耦合试验方法 |
| 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 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201023 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |