一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能自動測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于涂層性能測試技術(shù)，公開了一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，該裝置包括加熱爐，支架，試樣托架，步進電機三套，控制器，冷卻介質(zhì)。加熱爐為立式加熱爐，開口向上，方便試樣進出。支架主要起固定步進電機及控制器的作用。試樣托架上有兩個爐蓋，爐蓋下可掛試樣，兩個爐蓋交替使用，保證爐膛溫度?？刂破魍ㄟ^設(shè)定程序控制步進電機。步進電機控制試樣進出爐膛速度、方向和爐蓋的交替。冷卻介質(zhì)為熱震試驗提供，可以是水冷或者空冷。
【專利說明】一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能自動測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種簡易自動實驗裝置，尤其是涉及一種熱震試驗和熱循環(huán)氧化試驗 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱震性能是多用于評價熱障涂層試樣在冷熱交替環(huán)境下，涂層的抗剝落性能。通 常情況下，實驗室針對熱震性能采用火焰或加熱爐加熱，保溫一定時間，然后在空氣中，或 水中冷卻，然后觀察在不同循環(huán)次數(shù)后涂層表面熱震裂紋的萌生，擴展及涂層剝落情況，由 此評價涂層的熱震性能。
[0003] 抗氧化性能多指材料在高溫時抵抗空氣中的氧或在其他氧化性氣氛腐蝕作用的 能力。在進行抗氧化性能測試時，通常情況下采用加熱爐加熱，保溫一定時間后空冷至室 溫，然后稱量并記錄試樣重量變化，同時觀察試樣表面氧化情況，如：觀察試樣涂層表面是 否出現(xiàn)裂紋，是否有剝落；對無涂層的裸金屬試樣則觀察試樣表面顏色變化，是否有起皮、 翹曲等，然后秤量，如此循環(huán)到加熱、保溫、冷卻、稱量，累積恒溫時間通常大于l〇〇h，有些高 達上萬次，最后繪制氧化增重動力學(xué)曲線，或氧化剝落量與氧化時間曲線，由此評價試樣抗 高溫?zé)嵫趸阅芎屯繉涌垢邷貏兟湫阅堋?br> [0004] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻和專利檢索發(fā)現(xiàn)，對于熱震性能的測試主要是針對熱障涂層 進行的，并且多半是模擬發(fā)動機葉片工作背景設(shè)計熱源和冷卻方式。如周洪等在"熱障涂層 抗熱震性能測試裝置"[周洪，李飛，何博，王俊，孫寶德.熱障涂層抗熱震性能測試裝 置：CN100456014C[P]. 2009-1-28]中設(shè)計了一種通過對旋轉(zhuǎn)平臺上的試樣依次加熱，在加 熱的同時或加熱后對涂層試樣背面采用冷卻介質(zhì)進行冷卻的裝置。該發(fā)明重點在模擬對熱 障涂層的熱震性能試驗。沒有進行高溫循環(huán)氧化試驗的功能。專利CN10103134828A "熱 障涂層熱障性能與熱震性能同步測試裝置及其測試方法"[陳東，褚作明，蔡衛(wèi)東，范廣 宏，顏昌海2013-6-5]主要針對熱障涂層，采用火焰或加熱爐作為熱源，可以實現(xiàn)對熱障涂 層的熱震性能和隔熱性能同時測試的功能。專利CN101644650B[張?zhí)靹?，方濤，汪瑞軍?王偉平，程家龍.一種熱障涂層熱循環(huán)性能測試裝置及其測試方法2011-3-23]整個系統(tǒng) 在一個機箱中，采用加熱槍定點點火，加熱到所需溫度后停止加熱，并開動冷卻系統(tǒng)，反復(fù) 循環(huán)至到涂層破損。由此可見上述的熱震性能測試裝置難以實現(xiàn)可以同時進行高溫長時間 熱氧化性能的測試。
[0005] 對于抗高溫?zé)嵫趸瘜嶒?，最簡單和傳統(tǒng)的方法是通過加熱爐加熱保溫，然后將 試樣取出冷卻，然后稱重的方法，試樣的取出必須通過試驗人員現(xiàn)場取樣，一般熱氧化時 間都較長，有時一個循環(huán)設(shè)定為10小時，試驗人員晚上就不能休息。如于修水等[于修 水，梁文萍，繆強，等.Y-TiAl合金磁控濺射Al涂層的抗高溫氧化性能[J].金屬熱處 理.2013, 38(8) :21-25]提到稱量過的試樣放入陶瓷坩堝中，然后放入900°C加熱爐中氧化 IOh后稱量，如此循環(huán)11次，S卩IlOh后整理數(shù)據(jù)，繪制氧化動力學(xué)曲線，評估試樣抗氧化性 能。試驗過程中試樣取出冷卻時后,加熱爐處于空載階段,加熱爐功率高,能耗大,造成了能 源浪費。若在取出試驗時再放另外一批樣，則在工作時間上容易導(dǎo)致深夜凌晨工作。
[0006] 本發(fā)明通過簡易的試驗裝置，通過步進電機控制兩批試樣交替試驗，保證爐溫穩(wěn) 定，實現(xiàn)對試樣熱震性能自動試驗；對熱循環(huán)氧化試驗，當(dāng)一個試樣處于高溫氧化過程中， 另一個樣則選擇合理的時間對其進行處理，起到節(jié)約能源，優(yōu)化工作效率的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明意在設(shè)計一種簡易自動測試試樣熱震性能及優(yōu)化熱循環(huán)氧化試驗裝置，可 以實現(xiàn)對涂層樣件或無涂層的裸鋼樣件進行熱震性能自動測試和高溫?zé)嵫h(huán)氧化試驗，起 到節(jié)約能耗，減輕試驗人員負擔(dān)的功能。
[0008] 本發(fā)明技術(shù)特點在于：
[0009] 高溫氧化腐蝕是制約合金在更高溫度使用的一個重要因素，因此就需要在合金表 面制備涂層，一方面提高試樣的抗氧化性，另一方面靠涂層的隔熱作用降低合金的實際使 用溫度。涂層的熱震性能是評價涂層試樣在冷熱交替環(huán)境中，涂層的抗開裂剝落性能；抗高 溫氧化性能是評價涂層或金屬在高溫條件下長時間氧化的抗氧化能力。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，所有 器件設(shè)置于支架上，包括控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，冷卻裝置；
[0011] 所述支架為底面敞開的箱體結(jié)構(gòu)；
[0012] 所述控制系統(tǒng)包括：程序控制器，第一步進電機，第二步進電機，第三步進電機，其 中，所述第一步進電機，第三步進電機通過定位、固定在支架中箱體的兩壁，第二步進電機 固定在第一步進電機，第三步進電機的滑塊上，通過程序控制器控制第一步進電機和第三 步進電機滑塊上下同時移動從而帶動第二步進電機上下移動，通過程序控制器控制第二步 進電機的滑塊左右移動；程序控制器置于支架底面敞開的箱體頂部，便于操控；程序控制 器通過預(yù)設(shè)定程序，控制步進電機移動速度和方向；
[0013] 所述加熱系統(tǒng)包括：加熱爐，第一爐蓋，第二爐蓋；試樣托架；所述第一爐蓋，第二 爐蓋通過試樣托架固定在第二步進電機的滑塊上；加熱爐則設(shè)置在試樣托架所在的垂直面 內(nèi)，所述加熱爐通過控溫儀控制爐膛內(nèi)溫度，用于提供試驗所需高溫；
[0014] 所述冷卻裝置包括：第一冷卻介質(zhì)盛放容器，第二冷卻介質(zhì)容器，托臺，其中，所 述第一冷卻介質(zhì)盛放容器，第二冷卻介質(zhì)容器放置在鐵架托臺上用于盛放熱震試驗冷卻介 質(zhì)。
[0015] 進一步的，所述第一步進電機，第三步進電機堅直安裝于支架上，實現(xiàn)兩個步進電 機上的滑塊垂直于地面運動；第二步進電機橫向固定在兩個堅直步進電機滑塊上，以實現(xiàn) 步進電機上的滑塊平行于地面運動；試樣托架上載有兩個加熱爐蓋，以實現(xiàn)對加熱爐的保 溫和試樣固定。爐蓋與試樣托架直接固定。
[0016] 進一步的，所述加熱系統(tǒng)的整套裝置下裝有滑輪，便于放置。
[0017] 進一步的，所述第一爐蓋，第二爐蓋下掛試樣；通過橫向移動的第二步進電機交替 將第一爐蓋，第二爐蓋蓋于加熱爐上，同時交替使用保證爐溫的穩(wěn)定，當(dāng)一批樣件在進行加 熱保溫時，另一批樣品在冷卻，并對冷卻樣件進行各種分析，包括稱重等，實現(xiàn)試樣的交替 處理；同時對爐體外的試樣進行相應(yīng)的處理。
[0018] 優(yōu)選的，所述程序控制器定時控制第一步進電機，第二步進電機，第三步進電機滑 塊移動速度和方向，程序控制器控制第一步進電機，第三步進電機的滑塊同步上下運動，控 制第二步進電機的滑塊左右運動。
[0019] 優(yōu)選的,所述第一步進電機,第三步進電機同步攜帶第二步進電機上下運動；第一 爐蓋，第二爐蓋通過與第二步進電機的滑塊連接實現(xiàn)左右運動。
[0020] 進一步的，所述第一冷卻介質(zhì)盛放容器，第二冷卻介質(zhì)容器盛放的冷卻介質(zhì)包括 水或油，或空置以空氣作為冷卻介質(zhì)，針對熱循環(huán)氧化試驗，試樣自然冷卻。
[0021 ] 優(yōu)選的，通過程序控制器設(shè)定程序，第一步進電機，第三步進電機以一定的速度運 動同步帶動第二步進電機向上運動，同時將懸于第一爐蓋或第二爐蓋上的試樣拉出，第二 步進電機將其水平移開，第一步進電機，第三步進電機同步向下移動將第一爐蓋或第二爐 蓋蓋在加熱爐上，確保加熱爐內(nèi)溫度穩(wěn)定，同時懸于第一爐蓋或第二爐蓋上的試樣處于爐 夕卜，可對其進行水冷、油冷或冷卻氣體冷、或自然空冷;通過程序控制器設(shè)定程序設(shè)計循環(huán) 次數(shù)和頻率。
[0022] 進一步的，所述裝置可進行熱震性能測試，進行熱氧化性能測試；或利用一臺加熱 爐對兩個試樣自動進行交替測試，達到節(jié)能降耗、快速測試的目的。
[0023] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能自動測試裝置示意圖；
[0025] 圖2a是本發(fā)明一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能自動測試裝置側(cè)視圖；
[0026] 圖2b是本發(fā)明一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能自動測試裝置中正視圖；其中，
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，所有器件設(shè)置于支架（10)上，包括控制 系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，冷卻裝置，其特征在于， 支架（10)為底面敞開的箱體結(jié)構(gòu)； 所述控制系統(tǒng)包括：程序控制器（1)，第一步進電機（2)，第二步進電機（11)，第三步進 電機（12)，其中，所述第一步進電機（2)，第三步進電機（12)通過定位、固定在支架（10)中 箱體的兩壁，第二步進電機（11)固定在第一步進電機（2)，第三步進電機（12)的滑塊上，通 過程序控制器（1)控制第一步進電機（2 )和第三步進電機（12 )滑塊上下同時移動從而帶動 第二步進電機（11)上下移動，通過程序控制器（1)控制第二步進電機（11)的滑塊左右移 動；程序控制器（1)置于箱體頂部，便于操控；程序控制器（1)通過預(yù)設(shè)定程序，控制步進電 機移動速度和方向； 所述加熱系統(tǒng)包括：加熱爐（6)，第一爐蓋（4)，第二爐蓋（9);試樣托架（3);所述第一 爐蓋（4)，第二爐蓋（9)通過試樣托架（3)固定在第二步進電機（11)的滑塊上；加熱爐（6) 則設(shè)置在試樣托架（3)所在的垂直面內(nèi)，用于提供試驗所需高溫； 所述冷卻裝置包括：第一冷卻介質(zhì)盛放容器（5)，第二冷卻介質(zhì)容器（8)，托臺（7)，其 中，所述第一冷卻介質(zhì)盛放容器（5)，第二冷卻介質(zhì)容器（8)放置在鐵架托臺（7)上用于盛 放熱震試驗冷卻介質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：所述第 一步進電機（2)，第三步進電機（12)堅直安裝于支架（10)上，實現(xiàn)兩個步進電機上的滑塊 垂直于地面運動；第二步進電機（11)橫向固定在兩個堅直步進電機滑塊上，以實現(xiàn)步進電 機上的滑塊平行于地面運動；試樣托架（3)上載有兩個加熱爐蓋，以實現(xiàn)對加熱爐的保溫 和試樣固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：所述加 熱系統(tǒng)的整套裝置下裝有滑輪，便于放置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：所 述第一爐蓋（4)，第二爐蓋（9)下掛試樣；通過橫向移動的第二步進電機（11)交替將第一爐 蓋（4)，第二爐蓋（9)蓋于加熱爐（6)上，同時交替使用保證爐溫的穩(wěn)定，當(dāng)一批樣件在進行 加熱保溫時，另一批樣品在冷卻，并對冷卻樣件進行各種分析，包括稱重等，實現(xiàn)試樣的交 替處理；同時對爐體外的試樣進行相應(yīng)的處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：所述程 序控制器（1)定時控制第一步進電機（2 )，第二步進電機（11 )，第三步進電機（12 )滑塊移動 速度和方向，程序控制器（1)控制第一步進電機（2)，第三步進電機（12)的滑塊同步上下運 動，控制第二步進電機（11)的滑塊左右運動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于： 所述第一步進電機（2)，第三步進電機（12)同步攜帶第二步進電機（11)上下運動；第一爐 蓋（4)，第二爐蓋（9)通過與第二步進電機（11)的滑塊連接實現(xiàn)左右運動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：所述第 一冷卻介質(zhì)盛放容器（5)，第二冷卻介質(zhì)容器（8)盛放的冷卻介質(zhì)包括水或油，或空置以空 氣作為冷卻介質(zhì)，針對熱循環(huán)氧化試驗，試樣自然冷卻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：通過程 序控制器（1)設(shè)定程序，第一步進電機（2)，第三步進電機（12)以一定的速度運動同步帶動 第二步進電機（11)向上運動，同時將懸于第一爐蓋（4)或第二爐蓋（9)上的試樣拉出，第 二步進電機（11)將其水平移開，第一步進電機（2)，第三步進電機（12)同步向下移動將第 一爐蓋（4)或第二爐蓋（9)蓋在加熱爐（6)上，確保加熱爐內(nèi)溫度穩(wěn)定，同時懸于第一爐蓋 (4)或第二爐蓋（9)上的試樣處于爐外，可對其進行水冷、油冷或冷卻氣體冷、或自然空冷； 通過程序控制器（1)設(shè)定程序設(shè)計循環(huán)次數(shù)和頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱震性能及熱循環(huán)氧化性能測試裝置，其特征在于：所述裝 置可進行熱震性能測試，進行熱氧化性能測試；或利用一臺加熱爐對兩個試樣自動進行交 替測試。
【文檔編號】G01N17/00GK104237120SQ201410479803
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】張津, 李洪, 毛政, 何業(yè)東 申請人:北京科技大學(xué)