一种激光热疲劳试验机制造技术

本发明专利技术公开了一种激光热疲劳试验机，属于材料试验技术领域，包括基座、旋转装置、加热控温装置、循环冷却装置、驱动装置和控制系统；加热控温装置包括安装在基座上表面的同轴测温激光头、安装在随动测温圆盘外圆周上表面的红外测温仪、安装在随动测温圆盘外圆周下表面的拨叉开关、贯穿设置在随动测温圆盘上的双向电磁销以及两块分别插装在试样冷却盘与反向回动盘上的电磁销挡块；红外测温仪对试样的冷却过程进行随动测温。本发明专利技术采用激光为加热源，实现热疲劳工况的良好模拟，在对试样加热的同时测时试样温度，在冷却的过程中对试样进行随动测温，实现试样温度的全程监测与控制。实现试样温度的全程监测与控制。实现试样温度的全程监测与控制。

【技术实现步骤摘要】
一种激光热疲劳试验机


[0001]本专利技术涉及材料试验
，尤其是一种激光热疲劳试验机。

技术介绍

[0002]热轧辊在轧制工件过程中，咬入被轧制材料时，辊面与热轧材接触挤压摩擦，温度迅速升高，脱离轧材后，喷液冷却，温度下降。经历多次冷热温度循环后，辊身表面产生疲劳龟裂纹和剥落。热作模具钢同样也存在这种热疲劳现象。
[0003]热疲劳试验的加热方式有电阻炉辐射加热、火焰加热、红外加热、感应加热、激光加热等方式。目前最常用的是感应加热方式，现有标准中的热疲劳试验方法采用感应加热，对圆柱形状试样，在其上剖一个小平面，对整个圆柱外圆面和平面进行加热。热疲劳试验完毕，检测小平面上的疲劳裂纹密度和深度。这种加热方式适合有一定韧性的钢铁材料。对于热轧辊等硬脆材料，疲劳数次即可造成贯穿性裂纹。不同轧辊材料之间的抗热疲劳性无法评价。且由于试样的导磁率不同，感应加热的表面温度场有差异，对一些顺磁相多的材料，表现尤其明显。并且表面加热温度超过居里点后，感应加热层会突然变深，导致温度场发生突变，进而使得居里点上下温度的热疲劳损伤程度随之发生突变。因此适用温度范围较小。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种激光热疲劳试验机，采用激光为加热源，实现热疲劳工况的良好模拟，在对试样加热的同时测时试样温度，在冷却的过程中对试样进行随动测温，实现试样温度的全程监测与控制。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种激光热疲劳试验机，包括基座、设置在基座上部带动试样旋转的旋转装置、设置在旋转装置外侧对试样进行加热与测温的加热控温装置、对试样进行降温的循环冷却装置、设置在基座内部驱动旋转装置运动的驱动装置和控制系统；所述加热控温装置包括安装在基座上表面的同轴测温激光头、安装在随动测温圆盘外圆周上表面的红外测温仪、安装在随动测温圆盘外圆周下表面的拨叉开关、贯穿设置在随动测温圆盘上的双向电磁销以及两块分别插装在试样冷却盘与反向回动盘上的电磁销挡块；所述红外测温仪对试样的冷却过程进行随动测温。
[0006]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述驱动装置包括安装在基座内部的同轴反向伞齿轮组和驱动同轴反向伞齿轮组的伺服电机；所述同轴反向伞齿轮组包括一个水平轴心的主伞齿轮和受主伞齿轮驱动做同速双向旋转的两个竖直轴心的同轴从伞齿轮。
[0007]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述从伞齿轮包括驱动细直径内轴的下齿轮和驱动粗直径空心轴的上齿轮；所述粗直径空心轴套在细直径内轴外侧；所述细直径内轴高出粗直径空心轴，并且细直径内轴中心处贯穿设置有用于冷却水回流的通孔。
[0008]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述旋转装置包括与细直径内轴的上表面固定连接的试样冷却盘和与粗直径空心轴的上表面固定连接的反向回动盘；所述反向回动盘
上均匀设置若干个用于插放电磁销挡块的回动盘挡块孔。
[0009]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述试样冷却盘为外圆周设置有外壁的碗形圆盘，所述外壁的外表面上均匀布置试样，所述圆盘中心设置有一个用于排水的排水孔，圆盘上均匀设置有若干个用于插放电磁销挡块的试样盘挡块孔。
[0010]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述循环冷却装置包括安装在细直径内轴下方的集水箱、与集水箱连接的冷水机和与冷水机连接的喷淋管，所述喷淋管的出口对准试样冷却盘的外壁内侧。
[0011]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述随动测温圆盘安装在试样冷却盘和反向回动盘之间，和细直径内轴轴承连接。
[0012]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述同轴测温激光头、红外测温仪的测温点与试样冷却盘上的试样位于同一水平面上。
[0013]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述双向电磁销、试样盘挡块孔和回动盘挡块孔与细直径内轴轴心距离相等。
[0014]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述红外测温仪与拨叉开关位于同一竖直线上。
[0015]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：1、本专利技术通过设置激光对旋转试样的扫描加热，与热轧工作辊的接触轧材受热的情况非常接近，实现其冷热疲劳工况的良好模拟。
[0016]2、本专利技术通过设同轴测温的激光头对试样加热，在对试样加热的同时测时试样温度，保证试样表面的峰值温度的一致性。
[0017]3、本专利技术通过设置随动测温装置，实现全程跟踪试样表面加热后的冷却过程，用以反馈控制冷却参数，并能够进行缺水超温报警停车。
[0018]4、本专利技术以循环冷却装置控制试样冷却过程的温度，冷速水温保持恒定，稳定了试样冷却条件。
[0019]5、本专利技术通过在试样冷却盘上布置若干个试样，实现同一试验条件下的多试样的性能比对。
附图说明
[0020]图1是本专利技术中激光热疲劳试验机前视图；图2是本专利技术中激光热疲劳试验机俯视图；其中，1、伺服电机，2、同轴反向伞齿轮组，3、基座，4、限位顶块，5、同轴测温激光头，6、随动测温圆盘，7、试样，8、试样冷却盘，9、随动红外测温仪，10、双向电磁销，11、反向回动盘，12、集水箱，13、冷水机，14、喷淋管，15、试样盘挡块孔，16、回动盘挡块孔，17、拨叉开关。
具体实施方式
[0021]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明：在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外
”……
等指
示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]在本专利技术的描述中，“若干个”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
[0023]如图1、图2所示，一种激光热疲劳试验机，包括基座3、设置在基座3上部带动试样7旋转的旋转装置、设置在旋转装置外侧对试样7进行加热与测温的加热控温装置、对试样7进行降温的循环冷却装置、设置在基座3内部驱动旋转装置运动的驱动装置和控制系统。
[0024]驱动装置包括安装在基座3内部的同轴反向伞齿轮组2和驱动同轴反向伞齿轮组2的伺服电机1；同轴反向伞齿轮组2包括一个水平轴心的主伞齿轮和受主伞齿轮驱动做同速双向旋转的两个竖直轴心的同轴从伞齿轮。
[0025]从伞齿轮包括驱动细直径内轴的下齿轮和驱动粗直径空心轴的上齿轮；粗直径空心轴套在细直径内轴外侧；细直径内轴高出粗直径空心轴，并且细直径内轴中心处贯穿设置有用于冷却水回流的通孔。
[0026]旋转装置包括与细直径内轴的上表面固定连接的试样冷却盘8和与粗直径空心轴的上表面固定连接的反向回动盘11；反向回动盘11上均匀设置若干个用于插放电磁销挡块的回动盘挡块孔16。
[0027]试样冷却盘8为外圆周设置有外壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光热疲劳试验机，其特征在于：包括基座（3）、设置在基座（3）上部带动试样（7）旋转的旋转装置、设置在旋转装置外侧对试样（7）进行加热与测温的加热控温装置、对试样（7）进行降温的循环冷却装置、设置在基座（3）内部驱动旋转装置运动的驱动装置和控制系统；所述加热控温装置包括安装在基座（3）上表面的同轴测温激光头（5）、安装在随动测温圆盘（6）外圆周上表面的红外测温仪（9）、安装在随动测温圆盘（6）外圆周下表面的拨叉开关（17）、贯穿设置在随动测温圆盘（6）上的双向电磁销（10）以及两块分别插装在试样冷却盘（8）与反向回动盘（11）上的电磁销挡块；所述红外测温仪（9）对试样（7）的冷却过程进行随动测温。2.根据权利要求1所述的一种激光热疲劳试验机，其特征在于：所述驱动装置包括安装在基座（3）内部的同轴反向伞齿轮组（2）和驱动同轴反向伞齿轮组（2）的伺服电机（1）；所述同轴反向伞齿轮组（2）包括一个水平轴心的主伞齿轮和受主伞齿轮驱动做同速双向旋转的两个竖直轴心的同轴从伞齿轮。3.根据权利要求2所述的一种激光热疲劳试验机，其特征在于：所述从伞齿轮包括驱动细直径内轴的下齿轮和驱动粗直径空心轴的上齿轮；所述粗直径空心轴套在细直径内轴外侧；所述细直径内轴高出粗直径空心轴，并且细直径内轴中心处贯穿设置有用于冷却水回流的通孔。4.根据权利要求2所述的一种激光热疲劳试验机，其特征在于：所述旋转装置包括与细直径内轴的上表面固定连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金刚，
申请(专利权)人：中钢集团邢台机械轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：