一种空气环境下的热疲劳试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及热疲劳试验技术领域，特别提供了一种空气环境下的热疲劳试验装置，包括加热结构和冷却结构，冷却结构包括相对设置的上冷却单元和下冷却单元，上冷却单元和下冷却单元均包括冷却外壳和内流道柱体，冷却外壳内部为流道腔体，流道腔体的一端对外开放，内流道柱体设置在流道腔体内，冷却外壳的内壁与内流道柱体的外壁形成环形收缩流道，内流道柱体靠近流道腔体开放侧的一端最外沿与冷却外壳的内壁形成环形缝隙冷却气喷口；加热结构设置在试样外周一定距离的同一水平面上。本发明专利技术提供的热疲劳试验装置适用于对导电金属材料开展热疲劳试验研究，其具有操作简单、温度控制方便、试验成本低廉，温度变化速率快的特点。温度变化速率快的特点。温度变化速率快的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种空气环境下的热疲劳试验装置


[0001]本专利技术涉及热疲劳试验
，特别提供了一种空气环境下的热疲劳试验装置。

技术介绍

[0002]热疲劳测试技术是确定和考核结构件使用条件的一种重要手段。热疲劳试验指利用外部的加热源和冷却源对设计的结构试验件进行快速加热和冷却，使其局部瞬时产生热应变和热应力的试验。试验得出的结论，可以为材料的热疲劳寿命预测的理论和分析方法提供指导。
[0003]目前，常用于热疲劳试验的加热方法有热气流加热、流化床加热、电阻加热、辐射加热以及电磁感应加热等；常用于冷却的有压缩空气冷却和水池冷却等。热气流加热试验成本高且容易引起污染；流化床加热试验过程难以控制，操作复杂；电阻加热加热效果单一；辐射加热方法加热速率较小。相较而言，感应加热具有成本低廉，操作简单，加热速率大等优点，适合用于设计热疲劳试验。压缩空气冷却的冷却方式相较于水池冷却，冷却速率较低，但其冷却过程便于控制，适用于需要精密控制的热疲劳试验，为此，本专利技术提供一种感应加热与压缩空气冷却相结合的热疲劳试验装置。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种空气环境下的热疲劳试验装置，涉及温度急剧变化情况的金属材料热疲劳研究。
[0005]本专利技术是这样实现的，提供一种空气环境下的热疲劳试验装置，包括加热结构和冷却结构，冷却结构包括相对设置的上冷却单元和下冷却单元，上冷却单元和下冷却单元均包括冷却外壳和内流道柱体，冷却外壳内部为流道腔体，流道腔体的一端对外开放，内流道柱体设置在流道腔体内，冷却外壳的内壁与内流道柱体的外壁形成环形收缩流道，内流道柱体靠近流道腔体开放侧的一端最外沿与冷却外壳的内壁形成环形缝隙冷却气喷口，在流道腔体远离开放侧一端对应的冷却外壳上，设有若干个冷却气进气接头；上冷却单元的内流道柱体靠近下冷却单元的一面上设有定位凹槽，下冷却单元的内流道柱体靠近上冷却单元的一面上设有定位杆，试样安装在定位杆上，定位杆安装在定位凹槽内；加热结构设置在试样外周一定距离的同一水平面上。
[0006]优选的，所述内流道柱体包括圆柱段和锥形柱段，锥形柱段设置在内流道柱体靠近所述冷却外壳的流道腔体开口的一端，锥形柱段直径最大的一端与冷却外壳的内壁形成环形缝隙冷却气喷口。
[0007]进一步优选，所述上冷却单元的所述内流道柱体靠近所述下冷却单元的一面上设有上凸台，在上凸台上设置所述定位凹槽，下冷却单元的内流道柱体靠近上冷却单元的一面上设有下凸台，在下凸台上设置所述定位杆，上凸台和下凸台的高度相同。
[0008]进一步优选，在所述冷却壳体远离试样安装位置的一端设连接孔，在连接孔上安
装调节杆，调节杆穿过连接孔后与所述内流道柱体连接。
[0009]进一步优选，所述加热结构为感应线圈。
[0010]进一步优选，所述内流道柱体靠近流道腔体开放侧的一端位于流道腔体内部一段距离的位置。
[0011]进一步优选，还包括支撑架，支撑架包括上支撑板、下支撑板和支撑螺栓，上支撑板和下支撑板上均设有卡接孔，所述下冷却单元卡接在上支撑板和下支撑板的卡接孔上，支撑螺栓设有多个，每个支撑螺栓依次穿过上支撑板和下支撑板，并通过支撑螺栓限定位置。
[0012]进一步优选，所述环形缝隙冷却气喷口的宽度为0.5mm。
[0013]进一步优选，试样为圆环形结构，所述冷却外壳靠近所述试样一端的外径比试样的外径大1
‑
3mm。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0015]本专利技术的热疲劳试验装置在加热过程中，线圈通电，对扁平片状试样进行快速加热；冷却过程中，线圈功率减小、冷却空气从冷却缝中高速喷出，对试样外缘进行冷却；适用于对导电金属材料开展热疲劳试验研究，其具有操作简单、温度控制方便、试验成本低廉，温度变化速率快的特点。
附图说明
[0016]下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0017]图1为本专利技术提供的热疲劳试验装置立体结构示意图；
[0018]图2为本专利技术提供的热疲劳试验装置主视结构示意图；
[0019]图3为冷却结构剖视图；
[0020]图4为冷却结构中气流流向示意图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利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仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]参考图1、图2、图3和图4，本专利技术提供一种空气环境下的热疲劳试验装置，包括加热结构和冷却结构，冷却结构包括相对设置的上冷却单元和下冷却单元，上冷却单元和下冷却单元均包括冷却外壳1和内流道柱体2，冷却外壳1内部为流道腔体，流道腔体的一端对外开放，内流道柱体2设置在流道腔体内，冷却外壳1的内壁与内流道柱体2的外壁形成环形收缩流道，内流道柱体2靠近流道腔体开放侧的一端最外沿与冷却外壳1的内壁形成环形缝隙冷却气喷口，在流道腔体远离开放侧一端对应的冷却外壳1上，设有若干个冷却气进气接头3；上冷却单元的内流道柱体2靠近下冷却单元的一面上设有定位凹槽，下冷却单元的内流道柱体2靠近上冷却单元的一面上设有定位杆，试样安装在定位杆上，定位杆安装在定位凹槽内；加热结构设置在试样外周一定距离的同一水平面上。
[0023]在利用本专利技术提供的热疲劳试验装置进行试样的热疲劳试验时，将试样安装在定位杆上，将定位杆安装到定位凹槽内，调整试样位置，使试样距离上冷却单元和下冷却单元
的环形缝隙冷却气出口距离相同，即可开始进行试样的热疲劳试验：先通过加热结构从试样的外周对试样进行加热，试样外缘的温度急剧升高，出现压缩热应力和热应变，到达一定程度后进行冷却，通过冷却气进气接头3向环形收缩流道内通压缩空气，压缩空气经过形成环形缝隙冷却气喷口从上下两个方向喷向试样，试样外缘被快速冷却，出现拉伸热应力和热应变。通过控制加热过程的加热器功率、加热时间可以对热循环中加热过程实现精确控制；通过控制压缩空气的流量可以控制冷却速率。通过控制这些物理量，可以控制热循环过程中试样外缘的应力应变历程，从而完成试样的热疲劳试验。
[0024]作为环形收缩流道的一种具体设置方式，所述内流道柱体2包括圆柱段和锥形柱段，锥形柱段设置在内流道柱体2靠近所述冷却外壳1的流道腔体开口的一端，锥形柱段直径最大的一端与冷却外壳1的内壁形成环形缝隙冷却气喷口。圆柱段和锥形柱段一体设置。
[0025]为了保证试样在试验过程中距离上冷却单元和下冷却单元环形缝隙冷却气喷口的距离一致，作为技术方案的改进，所述上冷却单元的所述内流道柱体2靠近所述下冷却单元的一面上设有上凸台4，在上凸台4上设置所述定位凹槽，下冷却单元的内流道柱体2靠近上冷却单元的一面上设有下凸台5，在下凸台5上设置所述定位杆，上凸台4和下凸台5的高度相同。
[0026]为了方便安装，也为了方便调整内流道柱体2的位置，作为技术方案的改进，在所述冷却壳体1远离试样安装位置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于，包括加热结构和冷却结构，冷却结构包括相对设置的上冷却单元和下冷却单元，上冷却单元和下冷却单元均包括冷却外壳(1)和内流道柱体(2)，冷却外壳(1)内部为流道腔体，流道腔体的一端对外开放，内流道柱体(2)设置在流道腔体内，冷却外壳(1)的内壁与内流道柱体(2)的外壁形成环形收缩流道，内流道柱体(2)靠近流道腔体开放侧的一端最外沿与冷却外壳(1)的内壁形成环形缝隙冷却气喷口，在流道腔体远离开放侧一端对应的冷却外壳(1)上，设有若干个冷却气进气接头(3)；上冷却单元的内流道柱体(2)靠近下冷却单元的一面上设有定位凹槽，下冷却单元的内流道柱体(2)靠近上冷却单元的一面上设有定位杆，试样安装在定位杆上，定位杆安装在定位凹槽内；加热结构设置在试样外周一定距离的同一水平面上。2.根据权利要求1所述的空气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于，所述内流道柱体(2)包括圆柱段和锥形柱段，锥形柱段设置在内流道柱体(2)靠近所述冷却外壳(1)的流道腔体开口的一端，锥形柱段直径最大的一端与冷却外壳(1)的内壁形成环形缝隙冷却气喷口。3.根据权利要求1所述的空气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于，所述上冷却单元的所述内流道柱体(2)靠近所述下冷却单元的一面上设有上凸台(4)，在上凸台(4)上设置所述定位凹槽，下冷却单元的内流道柱体(2)靠近上冷却单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：石多奇，祝康杰，范姜波，刘长奇，李振磊，杨晓光，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：