工模具热疲劳测试试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种工模具热疲劳测试试验装置，包括机架、加热系统、冷却系统和控制系统；机架上方安装升降机构，机架内放置加热系统，在加热系统下方设有冷却系统；控制系统与加热系统、冷却系统、升降机构连接。本实用新型专利技术的热疲劳试验装置结构简单可靠，操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种材料的热疲劳性能检测装置，特别是涉及一种工模具热疲劳测试试验装置。
技术介绍
当模具或热端工件经受周期性的热加载和快速冷却时，因其自由膨胀和收缩受到约束而产生循环应力或循环应变，最终导致龟裂而破坏的现象称为热疲劳。热作模具在实际使用过程中，模具表面反复地与高温被加工材料及冷却介质相接触，使模具表面温度发生反复的变化，从而导致模具表面产生周期性变化的交变应力与应变。当热作模具型腔内接触炽热的金属后，模具表面温度急速升高，使模具表面温度高于内部温度，模具表面的膨胀将会受到模具内部的抑制从而在模具表面产生压应力和压应变；相反，当将成型金属从热作模具型腔内取出时，模具表面温度迅速下降(一般采用喷雾或喷水冷却)，模具表面的收缩同样将会受到模具内部的抑制从而在模具表面产生拉应力和拉应变。在这种交变热应力的作用下，模具的组织及性能逐渐发生转变。当模具表面的热应力超过材料的屈服强度时，模具表面将发生塑性变形最终将导致产生热疲劳裂纹。举例说明:(1)热锻模具在汽车制造中起着举足轻重的作用，汽车热锻模具应用于轴类毛坯件的粗锻阶段时，由于坯料温度达到1200?1300°C，热作模具的工作面往往与高温坯料直接接触，模具型腔的瞬时温度可达600?700°C。另外，模具工作中需采用喷水冷却，持续时间大约在0.2?0.4s，这样使得模具在工作中产生周期性的温度变化，冷热交替循环易引起热疲劳；(2)热轧用的轧辊，在其一次旋转中咬入被扎制材料时，乳辊表面的温度上升，在材料拖出后轧辊温度又下降，经历若干次加热和冷却循环后，乳辊表面受到热疲劳损伤产生龟裂和剥落；(3)压力铸造是铝合金、镁合金等非铁金属合金的主要铸造方式，广泛地运用于汽车、航空、数码电子产品等领域。压铸模具是压铸的最关键部件，但是，铝合金模具在浇注时受到激热，在开模时受到喷雾的激冷，经受一定次数的循环后将发生热疲劳；(4)在玻璃制品生产过程中，滴料机将1100°C左右的熔融玻璃料由送入玻璃模具中，热量由模具内扩散到外部，快速冷却、开模得到600°C左右的玻璃制品。因此，在高温循环下，模具内腔表面温度波动及附近温度不均，造成模具内腔应力场复杂，促使模具产生微裂纹和组织变形，引起了玻璃模具的热疲劳破坏。现阶段在国内，主要通过热疲劳试验来测定材料的热疲劳性能，试验装置主要采用的是美国DSI公司引进的Gleeble热/力模拟试验机，该试验机所测得的各方面数据在检测材料的热疲劳性能方面能达到工业生产所需的要求。然而，由于该试验机功能强大，因此操作起来相对比较复杂；另外试验机本身的成本高，完成一次实验所需支付的费用较昂贵；铜与铸钢等金属液态模锻时温度高达1000°C以上，模拟类似工艺影响热力模拟试验机的使用寿命，此外，国内一些其它热疲劳实验装置相对比较简易，需要手动操作，控制系统不够稳定，自动控制能力不强，这些问题给一些企业和单位带来了很多的困扰。
技术实现思路
本技术要解决的问题是克服现有试验装置的不足之处，针对现有的热疲劳试验装置的操作复杂、成本高的问题，提供了一种工模具热疲劳测试试验装置。在实用性方面，该装置能满足实验需求和工业生产，此外该装置和现有试验机相比操作更简单、成本更低、更高的试验温度并且可实现试验过程的自动控制。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种工模具热疲劳测试试验装置，包括机架、加热系统、冷却系统和控制系统；机架上方安装升降机构，机架内放置加热系统，在加热系统下方设有冷却系统；控制系统与加热系统、冷却系统、升降机构连接。本技术所述的装置中，加热系统包括加热炉，加热炉的炉体包括炉壳、加热室、加热元件、炉膛、炉衬和风冷装置，加热炉内设置高温合金丝和热电偶。本技术所述的装置中，冷却系统包括冷却槽，冷却槽中设有进出水管道。本技术所述的装置中，控制系统包括控制柜，控制柜内包括控制电路、计数器、控温仪表、记时器、装料键、记录仪、加热键、冷却键、温控开关和自动控制开关。本技术所述的装置中，升降机构包括伺服电机、滚珠丝杆滑台和吊装夹。本技术产生的有益效果是:本技术提供的热疲劳试验装置结构简单可靠，操作方便。与现有的gleeble试验机相比，大大简化了热疲劳试验装置的结构，降低了试验成本。夹持装置定位准确、可靠。【附图说明】下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中:图1是工模具热疲劳测试试验装置的结构示意图。图2是工模具热疲劳测试试验装置的结构简图。图1中伺服电机，2滚珠丝杆滑台，3吊装夹，4工件，5机架，6加热炉，7冷却槽，8支撑脚，9计数器，10控制柜，11控温仪表，12记时器，13装料键，14记录仪，15加热键，16冷却键，17温控开关，18自动控制开关。图2中:19升降机构，20控制系统，21稳压电源，22加热系统，23冷却系统。【具体实施方式】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术提供一种热疲劳试验装置，该装置主要包括升降机构、夹持装置、加热系统、冷却系统及控制系统。伺服电机I作为整个实验过程的动力源，通过螺钉将其固定在试验装置的机架5上，在机架5的最上方，如图1所示。伺服电机1、滚珠丝杆滑台2和吊装夹3组成了试验机的升降机构，自上而下依次是伺服电机、滚珠丝杆滑台、吊装夹，伺服电机提供动力，吊装夹完成对工件的夹持，滚珠丝杆滑台保证传动的稳定性。加热系统包括加热炉6，加热炉6的炉体由炉壳、加热室、加热元件、炉膛、炉衬、风冷装置等组成，最外边的是炉壳，加热室位于炉壳内，加热室里面有炉膛，加热元件、炉衬和风冷装置位于炉膛里面。冷却装置则主要由冷却槽7构成，在冷却槽中有进出水管道，保证了对工件冷却的效率。吊装夹3为整个装置的夹持部分，进行热疲劳试验前，先将工件4安装在吊装夹3中，保持工件的轴线和夹持端的轴线在同一条竖直线上，用小锤轻击试样，当试样达到预定位置时，旋动紧固螺钉使工件4和吊装夹3的内侧面相抵触，这样便实现了工件的安装和紧固。当试验结束时，首先旋出紧固螺钉，再通过旋进顶出螺钉，试样便可以从吊装夹3中卸载下来。整个试验中，可以分别通过以下几种方案来评定材料的抗热疲劳性能:1、实验过程中记录多组试样的裂纹长度a和相应的循环次数N，用回归分析的方法拟合出a-N曲线，然后根据曲线走势进行评定。2、实验前先规定裂纹的长度，记录达到规定裂纹长度时的循环次数，测定模具的使用寿命来评定。3、实验前先规定循环次数，记录达到规定循环次数时的裂纹长度，比较裂纹长度来评定。实验过程中对试样表面裂纹进行阶段性拍照采样，进而可以记录整个试验中试样的外观破坏情况，也可以对整个试验过程中出现的试验现象进行观察达到评定的目的。本技术的热疲劳试验装置中，如图1所示，控制系统20由控制柜10及其内部的控制电路组成，控制柜10包括计数器9、控温仪表11、记时器12、装料键13、记录仪14、加热键15、冷却键16、温控开关17和自动控制开关18。记录仪14和计数器9配合使用达到显示记录次数的目的，装料键13用于控制吊装夹，控制工件的安装和卸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工模具热疲劳测试试验装置，其特征在于，包括机架、加热系统、冷却系统和控制系统；机架上方安装升降机构，机架内放置加热系统，在加热系统下方设有冷却系统；控制系统与加热系统、冷却系统、升降机构连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王华君，周小光，洪峰，燕松山，李爱农，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42