本實用新型涉及金屬材料性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)。

背景技術(shù)：

金屬的熱疲勞試驗屬于評估各種金屬材料性能的一種定性的試驗，在試驗過程中，試樣承受循環(huán)溫度作用，在循環(huán)溫度造成的循環(huán)熱應(yīng)力的反復(fù)作用下導(dǎo)致疲勞破壞。

通常在熱疲勞試驗中的加熱方法有激光加熱、電阻空氣爐加熱、煤氣火焰加熱、固體粒子沸騰爐加熱等。目前市場上的熱疲勞試驗機(jī)通常采用電阻爐外部加熱，采用水冷的方式進(jìn)行冷卻。這樣的加熱方式還存在不足：(1)通過一個循環(huán)周期所用時間長，效率低；(2)設(shè)備復(fù)雜，體積大，使用不方便；(3)設(shè)備能耗高，綜合運行成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供種電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)，采用電磁感應(yīng)加熱的方式對金屬試驗試樣進(jìn)行加熱。

本實用新型提供了一種電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)，具有這樣的特征，包括：支架；試樣夾持部，設(shè)置在支架內(nèi)，對金屬試樣進(jìn)行夾持，具有用于放置金屬試樣的料筐以及連接料筐的料筐連桿；驅(qū)動部，設(shè)置在支架上，用于驅(qū)動試樣夾持部進(jìn)行上下運動，具有與料筐連桿相連接的伸縮桿以及驅(qū)動伸縮桿運動的步進(jìn)電機(jī)；試樣加熱部，產(chǎn)生交變磁場對金屬試樣進(jìn)行加熱，具有設(shè)置在支架內(nèi)的高頻加熱感應(yīng)線圈以及與高頻加熱感應(yīng)線圈連接的數(shù)字高頻感應(yīng)加熱設(shè)備；試樣冷卻部，包含水冷單元和風(fēng)冷單元，用于對金屬試樣進(jìn)行冷卻；以及控制部，用于對試樣夾持部、驅(qū)動部、試樣加熱部以及試樣冷卻部進(jìn)行控制。

在本實用新型提供的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)中，還可以具有這樣的特征，還包括：測溫部，用于試驗過程中溫度的測量，包含紅外溫度傳感器和水溫傳感器，紅外溫度傳感器探測金屬試樣在空氣中的溫度，水溫傳感器探測金屬試樣在水冷卻過程中的溫度，控制部設(shè)置在支架上，用于顯示溫度數(shù)據(jù)。

在本實用新型提供的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)中，還可以具有這樣的特征：其中，控制部為PLC。

在本實用新型提供的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)中，還可以具有這樣的特征：其中，風(fēng)冷單元包含制冷器以及用于加快冷空氣流通的風(fēng)扇。

在本實用新型提供的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)中，還可以具有這樣的特征：其中，水冷單元包含：水箱，用于儲水，設(shè)置有水箱出水口、水箱進(jìn)水口以及試樣出入口；散熱器，用于水與外界進(jìn)行熱交換，具有：散熱器出水口，通過上水管與水箱進(jìn)水口連通；散熱器進(jìn)水口，通過下水管與水箱出水口相連通；散熱風(fēng)扇，加速空氣流通；以及循環(huán)水泵，設(shè)置在下水管的位置處，用于驅(qū)動水循環(huán)。

在本實用新型提供的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)中，還可以具有這樣的特征：其中，料筐為陶瓷料筐或聚四氟乙烯料筐。

在本實用新型提供的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)中，還可以具有這樣的特征：其中，料筐由多個矩形板組裝而成。

實用新型的作用與效果

本實用新型所涉及的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)，包括試樣夾持部、驅(qū)動部、試樣加熱部、試樣冷卻部以及控制部。驅(qū)動部驅(qū)動放置有試樣的試樣夾持部上下運動；試樣加熱部采用感應(yīng)加熱的方式對金屬試驗試樣進(jìn)行加熱；試樣冷卻部具有兩種冷卻方式，用戶可根據(jù)需求選擇相應(yīng)的冷卻方式進(jìn)行冷卻；控制部可對試樣進(jìn)行多次循環(huán)次數(shù)的冷熱試驗，以達(dá)到對試樣進(jìn)行疲勞性能的測定。

本實用新型所涉及的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)可適用于各種金屬材料疲勞性能的測定。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例中電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)的示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖對本實用新型的電磁感應(yīng)熱疲勞

試驗機(jī)作具體闡述。

圖1是本實用新型的實施例中電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)的示意圖。

如圖1所示，本實施例的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)100用于對金屬試樣200進(jìn)行熱疲勞試驗。電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)100包括：支架10、試樣夾持部20、驅(qū)動部30、試樣加熱部40、試樣冷卻部50、測溫部60、以及控制部70。

試樣夾持部20設(shè)置在支架10內(nèi)，對金屬試樣200進(jìn)行夾持。試樣夾持部20具有料筐21和一端與料筐21相連接的料筐連桿22。料筐21用于放置金屬試樣200。料筐21為陶瓷料筐或聚四氟乙烯料筐，當(dāng)進(jìn)行較高溫度的熱疲勞試驗，采用陶瓷料筐；當(dāng)進(jìn)行較低溫度的熱疲勞試驗時，用戶也可以根據(jù)需求采用聚四氟乙烯料筐。此外，料筐21由多個矩形板組裝而成，方便拆卸和組裝以適應(yīng)用戶需求。

驅(qū)動部30設(shè)置在支架10上，用于驅(qū)動試樣夾持部20進(jìn)行上下運動。驅(qū)動部30包括伸縮桿31和步進(jìn)電機(jī)32。伸縮桿31與料筐連桿22的另一端相連接，在步進(jìn)電機(jī)32驅(qū)動下運動，進(jìn)而帶動料筐連桿22做上下運動，從而使得料筐21可移動至加熱區(qū)或冷卻區(qū)。

試樣加熱部40產(chǎn)生交變磁場對金屬試樣200進(jìn)行加熱。試樣加熱部40具有設(shè)置在支架10內(nèi)的高頻加熱感應(yīng)線圈41以及數(shù)字高頻感應(yīng)加熱設(shè)備42。數(shù)字高頻感應(yīng)加熱設(shè)備42具有功率大的特點，能快速加熱，包括供電部分421和加熱部分422，加熱部分422與高頻加熱感應(yīng)線圈41相連接。用戶通對供電部分421的控制，可調(diào)節(jié)功率，從而影響交變磁場，進(jìn)而改變加熱速率。

試樣冷卻部50用于對金屬試樣200進(jìn)行冷卻。包含水冷單元51和風(fēng)冷單元52。

風(fēng)冷單元51包含制冷器511以及用于加快冷空氣流通的風(fēng)扇512。風(fēng)扇512與制冷器511相連，用戶通過調(diào)節(jié)制冷器511的功率可改變區(qū)域內(nèi)氣體溫度，從而改變風(fēng)冷過程中的冷卻速度。

水冷單元52包含水箱521、散熱器522和循環(huán)水泵523。

水箱521用于儲水。設(shè)置有水箱出水口521a、水箱進(jìn)水口521b以及試樣出入口521c。

散熱器522用于水與外界進(jìn)行熱交換。散熱器522具有散熱器出水口522a、散熱器進(jìn)水口522b和散熱風(fēng)扇522c。散熱器出水口522a通過上水管524與水箱進(jìn)水口521b連通。散熱器進(jìn)水口522b通過下水管525與水箱出水口521a相連通。采用兩個散熱風(fēng)扇522c加速空氣流通，從而保持整個水冷過程冷卻水的溫度，從而達(dá)到冷卻試樣的目的。

循環(huán)水泵523設(shè)置在下水管525的位置處，用于驅(qū)動水循環(huán)，作為冷卻水循環(huán)過程中的動力組成部分。

測溫部60用于試驗過程中進(jìn)行溫度測量。測溫部60包含：紅外溫度傳感器61和水溫傳感器62。

紅外溫度傳感器61探測金屬試樣200在空氣中的溫度。金屬試樣200被加熱的瞬時溫度信號被紅外溫度傳感器61檢測。控制部70接受來自紅外溫度傳感器61的信號，對其進(jìn)行處理，再通過控制部70顯示。用戶通過顯示的溫度處理數(shù)據(jù)可了解到試樣200的工作狀態(tài)。

水溫傳感器62探測金屬試樣200在水冷卻過程中的溫度。在本實施中，采用水溫傳感器62探測到試樣在冷卻過程中的瞬時溫度變化。然后，控制部70接受來水溫傳感器62的信號進(jìn)行處理，再通過控制部70顯示。另外，在實際使用中，水溫傳感方式還可以直接采用溫度計來直觀地觀測溫度變化。

控制部70設(shè)置在支架10上。在本實施例中控制部70采用具有顯示功能的可編程邏輯控制器(PLC)。控制部70用于對試樣夾持部20、驅(qū)動部30、試樣加熱部40、試樣冷卻部50以及測溫部60進(jìn)行控制。控制部70對加熱時間、加熱溫度、保溫時間、保溫溫度及循環(huán)次數(shù)進(jìn)行精確控制；以及對數(shù)字高頻感應(yīng)加熱設(shè)備42、制冷器511等的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)；還可以對各類信號、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳輸以及顯示等。

本實施例的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)100具體使用過程如下：

將電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)100接入試驗所需的電路中。再將金屬試樣200放置在料筐21中。通控制步進(jìn)電機(jī)32來驅(qū)動伸縮桿31，帶動料筐連桿22運動，從而帶動料筐21做上下運動。料筐21向上移動至加熱區(qū)，處于高頻加熱感應(yīng)線圈41內(nèi)，調(diào)節(jié)數(shù)字高頻感應(yīng)加熱設(shè)備42，使高頻加熱感應(yīng)線圈41產(chǎn)生交變磁場進(jìn)行加熱。金屬試樣200被加熱的瞬時溫度信號被紅外溫度傳感器61檢測，控制部70接受來自紅外溫度傳感器61的信號并進(jìn)行處理，再通過控制部70顯示溫度處理數(shù)據(jù)。

料筐21加熱后向下運動到冷卻區(qū)，用戶可以選擇空冷或水冷兩種方式：

(1)當(dāng)用戶選擇空冷方式時，將料筐21送至風(fēng)冷區(qū)。調(diào)節(jié)制冷器511的功率可改變區(qū)域內(nèi)氣體溫度，可加快風(fēng)冷過程中的冷卻速度。

(2)當(dāng)用戶選擇水冷方式時，將料筐21向下移動至水冷區(qū)的水箱521中，通過循環(huán)水泵523和散熱器522的相互作用實現(xiàn)水冷過程，從而達(dá)到金屬試樣200冷卻目的。水箱521中配備水溫傳感器62，水溫傳感器62探測到試樣在冷卻過程中的瞬時溫度變化，控制部70(PLC)接受來水溫傳感器62的信號并進(jìn)行處理，再通過控制部70顯示對應(yīng)的溫度處理數(shù)據(jù)。

在整個循環(huán)過程中PLC可實現(xiàn)的控制功能如下：

a開環(huán)控制：在加熱過程中，設(shè)定加熱時間，設(shè)定加熱功率，試驗樣件在加熱過程所需的加熱時間達(dá)到指定時間時，對試驗樣件停止加熱，加熱過程終止。

b閉環(huán)控制：在加熱過程中，通過紅外溫度傳感器可感應(yīng)到樣件溫度，根據(jù)所測量的溫度信號控制加熱功率的大小與加熱時間。

用戶通過對控制部70的控制，可對金屬試樣200進(jìn)行多次循環(huán)次數(shù)的冷熱試驗，以達(dá)到對金屬試驗200進(jìn)行疲勞性能的測定。

實施例的作用與效果

本實施例所涉及的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)，包括試樣夾持部、驅(qū)動部、試樣加熱部、試樣冷卻部、測溫部以及控制部。驅(qū)動部驅(qū)動放置有試樣的試樣夾持部上下運動；試樣加熱部采用感應(yīng)加熱的方式對金屬試驗試樣進(jìn)行加熱；試樣冷卻部具有兩種冷卻方式，用戶可根據(jù)需求選擇相應(yīng)的冷卻方式進(jìn)行冷卻；控制部可對試樣進(jìn)行多次循環(huán)次數(shù)的冷熱試驗，以達(dá)到對試樣進(jìn)行疲勞性能的測定；測溫部可及時測量金屬熱疲勞試驗過程中的溫度；PLC可實時顯示溫度數(shù)據(jù)，使用戶了解金屬試樣的工作狀態(tài)。

本實施例所涉及的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)可適用于各種金屬材料疲勞性能的測定。

此外，本實施例的電磁感應(yīng)熱疲勞試驗機(jī)具有加熱速度快、能耗低、工作環(huán)境好、且溫度易調(diào)節(jié)的特點。而且，在整個循環(huán)過程實現(xiàn)了自動化控制，加熱或冷卻速度快且均勻，同時通過控制部可對加熱時間、加熱溫度、保溫時間、保溫溫度及循環(huán)次數(shù)進(jìn)行精確控制，試驗機(jī)的控制部可調(diào)節(jié)數(shù)字高頻感應(yīng)加熱設(shè)備的輸出功率，調(diào)節(jié)加熱時間，使其精確到0.1s，對功率和時間的調(diào)節(jié)是通過對溫度傳感器反饋的溫度數(shù)據(jù)分析后進(jìn)行精確地調(diào)節(jié)與控制。

上述實施方式為實用新型的優(yōu)選案例，并不用來限制本實用新型的保護(hù)范圍。