一种环境-力学耦合加速腐蚀老化气候箱制造技术

本发明专利技术属于大气环境综合腐蚀试验技术领域，具体涉及一种可原位观测的环境

【技术实现步骤摘要】
一种环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱

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[0001]本专利技术属于大气环境综合腐蚀试验
，具体涉及一种可原位观测的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，能够进行紫外光老化腐蚀试验、湿热腐蚀试验等单一功能腐蚀老化加速试验或多因素综合的气候环境模拟加速试验。

技术介绍
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[0002]材料长期处于大气环境中发生的腐蚀不仅会影响相应构筑物或装置的性能，还会引发环境污染以及安全事故，造成不可估量的经济损失。在海洋环境中建立腐蚀试验站进行自然环境暴露试验是现有技术中普遍采用的腐蚀研究方法，通过海洋环境自然暴露试验可以掌握不同材料在不同气候环境中的腐蚀过程和腐蚀机理，为工程防腐设计和材料在海洋环境下的使用寿命或寿命预测提供合理可靠的设计依据。然而，该试验的试验周期长、成本高，无法满足当前设备设施高速更新换代以及新材料快速开发的需求，室内加速腐蚀试验研究逐渐得到广大科研人员的青睐。
[0003]大气加速腐蚀试验是在人工和/或严重气体腐蚀条件的实验室中进行的试验，其基本原则是加强腐蚀因子，加速腐蚀过程，同时努力满足自然大气条件。公开号为102841051A的中国专利公开了一种多因素综合气候环境模拟加速试验装置，包括内部具有样品架的试验箱体、光源系统、智能喷雾系统、温湿度调节系统、循环风系统和控制系统，能够同时模拟或强化光照、腐蚀性介质、温度、湿度和风速五种环境因素的环境效应，采用PLC或单片机控制光源的辐射功率变化、喷雾(或喷淋)、加热(或冷却)、风速等动作，从而模拟和强化多种典型气候环境；采用智能化喷雾(或喷淋)控制，更好地控制试验箱内部样品表面的干湿循环，提高加速倍率和相关性；可以分别开展两类不同的光老化试验和湿热试验，达到一箱多用的效果；公告号为218003204U的中国专利公开了一种海洋大气环境综合腐蚀试验箱，包括：主箱体、与所述主箱体连接的副箱体、与所述主箱体连接的控制柜、样品支架、紫外腐蚀单元、盐雾腐蚀单元、温度腐蚀单元、湿度腐蚀单元和传感器单元；所述样品支架设置在所述主箱体内；所述紫外腐蚀单元设置在所述主箱体顶部；所述盐雾腐蚀单元的第一雾化喷头和第二雾化喷头分别设置在所述样品支架的两侧；所述温度腐蚀单元设置在所述样品支架的底部和侧部；所述湿度腐蚀单元包括加湿器和除湿器；所述加湿器设置在所述主箱体内；所述除湿器设置在所述副箱体内，且所述除湿器通过管道与所述主箱体内部连接；所述控制柜内设置有控制器，所述控制器与所述传感器单元电连接。都实现了光照、腐蚀性介质、温度、湿度等多种环境因素的控制和强化，具备较好的模拟加速效果。然而，很多情况下，材料在实际应用服役环境下，本身承受着不同种类的应力，如拉伸、弯曲等力学载荷，在高温、高盐、高辐照等恶劣气候环境因素耦合作用下，应力腐蚀失效问题更为突出，上述专利文献公开的大气环境腐蚀试验箱未考虑应力的影响，在观察试验样品时，必须开箱取出试验样品，而开箱会影响内部环境控制，进而影响模拟试验结果的可靠性，尤其是在确认材料腐蚀老化行为演变过程和损伤机制时，试验人员需要频繁取样观察，并送往实验室进行微观形貌分析，耗时耗力。
[0004]因此，研发设计一种环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，在对试验材料加载不同种类应力的同时，能够在不开箱的情况下原位观测试验材料表面，具有积极的社会和经济效益。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种可原位观测试验材料表面的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，在加载不同种类应力的同时，控制并强化关键环境因素，实现大气腐蚀环境的模拟和加速。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术涉及的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱的主体结构包括箱体内设置的多倍变焦成像系统、位移控制系统、温度控制系统和湿度控制系统，位移控制系统上设置的载样台，以及分别与多倍变焦成像系统、位移控制系统、温度控制系统和湿度控制系统连接的总控制器。
[0007]本专利技术涉及的多倍变焦成像系统封装于箱体的门体内，其显示屏位于门体的外壁上，镜头周围设置有紫外灯阵列，镜头和紫外灯阵列与载样台相对，紫外灯阵列也与总控制器连接，总控制器设置于箱体的外部。
[0008]本专利技术涉及的载样台的主体结构包括基座及与其连接的若干组夹具；基座上开设有若干个螺纹孔，螺纹孔呈直线排布或阵列式排布，夹具装设于螺纹孔内，每组夹具至少由两个夹头组件组成，弯曲应力加载夹具还包括一个加力螺杆，夹头组件的上部为施加弯曲、拉伸或扭转应力的结构，下部为螺杆。
[0009]本专利技术涉及的门体的内壁采用隔热防水材料，避免箱体内部的严酷气候条件传导到门体的内部，对多倍变焦成像系统造成损坏；多倍变焦成像系统为光学或电子成像系统，支持多个倍率观测，具备拍照、录像以及自动存储功能，通过外部存储接口拷贝内部照片、录像，其与箱体的内部环境隔离，镜头周围安装有微型空气泵和位移感应传感器，微型空气泵的进气口/出气口靠近并对准镜头的表面，局部空气在镜头的表面快速流动，有效避免镜头起雾，保证观察效果；位移感应传感器包括雷达或红外定位传感器，在载样台平移的过程中，当感应到载样台上试验样品距离镜头超过设定值时，发出报警声并通过总控制器使位移控制系统立即停止移动载样台，避免镜头与试验样品发生磕碰损坏；位移控制系统具有电机、转向轴承/杆等关键组件，根据总控制器的指令带动载样台在上下左右前后方向上进行平移，试验过程中，能够在不开箱的情况下，通过控操作界面和总控制器，将载样台上试验样品移动到多倍变焦成像系统的镜头面前，通过调整试验样品与镜头之间的距离，实现不同倍率下试验样品的清晰成像；观测拍照时，总控制器能够对当前状态下试验样品在载样台上的位置、试验样品与镜头的相对位置以及成像倍率进行标识保存，通过操作界面和总控制器设置观测间隔和频次，将试验样品定期自动移动到镜头前的设定位置，按照设定倍率进行拍照，实现原位观测与拍照功能，无需人为频繁开箱取样拍照；温度控制系统根据总控制器的指令进行加热或降温，使箱体的内部温度在设定范围变化；湿度控制系统根据总控制器的指令进行加湿或除湿，使箱体的内部湿度在设定湿度范围变化；紫外灯阵列根据总控制器的指令控制紫外灯的开关数量、辐射角度和强度，在箱体的内部模拟和强化太阳光照；载样台承载施加不同类型(包括弯曲、拉伸和扭转)和不同应力的多组试验样品，载样台采用模块化组装方式，基座为不锈钢厚板，夹头组件的“C”形结构上部的下沿设置有圆
球形结构的凸起，加力螺杆的头部为圆球形结构，夹头组件和加力螺杆通过螺纹孔固定于基座上，形成具备力学加载功能的载样台；使用时，选择需要加载的一种或多种应力加载夹具，同时固定在载样台上，以实现不同类型应力的多组试验样品的同步试验，可随时拆卸更换，应用灵活；同时，一组匹配的夹具的内部间距可调
[0010](将两端的夹头组件固定在一条直线上不同间距的螺纹孔内即可)，从而加载不同尺寸的试验样品，适用范围更大；总控制器具有人机交互窗口：操作界面，通过操作界面输入控制温度控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，主体结构包括箱体内设置的多倍变焦成像系统、位移控制系统、温度控制系统和湿度控制系统，位移控制系统上设置的载样台，以及分别与多倍变焦成像系统、位移控制系统、温度控制系统和湿度控制系统连接的总控制器；其特征在于，多倍变焦成像系统封装于箱体的门体内，其显示屏位于门体的外壁上，镜头周围设置有紫外灯阵列，镜头和紫外灯阵列与载样台相对，紫外灯阵列与设置于箱体外部的总控制器连接。2.根据权利要求1所述的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，其特征在于，试验时，设置包括温湿度数值、紫外光照强度和角度的环境参数、各环境参数控制模块的开启、运行时间以及循环/定时运行程序后，总控制器控制温度控制系统、湿度控制系统和紫外灯阵列运转，实现箱体内部环境参数的维持和/或变化。3.根据权利要求1或2所述的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，其特征在于，门体的内壁采用隔热防水材料。4.根据权利要求1或2所述的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，其特征在于，多倍变焦成像系统为光学或电子成像系统，支持多个倍率观测，具备拍照、录像以及自动存储功能，通过外部存储接口拷贝内部照片、录像，其与箱体的内部环境隔离，镜头周围安装有微型空气泵和位移感应传感器，微型空气泵的进气口/出气口靠近并对准镜头的表面，局部空气在镜头的表面快速流动；位移感应传感器包括雷达或红外定位传感器，在载样台平移的过程中，当感应到载样台上装设的试验样品距离镜头超过设定值时，发出报警声并通过总控制器使位移控制系统停止移动载样台。5.根据权利要求1或2所述的环境
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力学耦合加速腐蚀老化气候箱，其特征在于，位移控制系统3具有包括电机和转向轴承/杆的关键组件，根据总控制器的指令带动载样台在上下左右前后方向上进行平移，在不开箱的情况下，根据指令，将载样台上的试验样品移动到多倍变焦成像系统的镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁康康，程文华，张彭辉，范林，段体岗，顾良华，侯健，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：