本实用新型专利技术公开了一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，属于材料试验技术领域，包括试验机底座、设置在试验机底座台面上的带动试样旋转的中空旋转平台、连接在中空旋转平台下端能够驱动中空旋转平台旋转的驱动机构、设置在中空旋转平台外侧上方对试样进行加热与测温的激光加热器、设置在试验机底座下方对试样进行降温的循环冷却机构和控制系统；所述激光加热器包括激光加热头和设置在激光加热头上部的同轴测温头；所述中空旋转平台的回转体上安装有能够固定试样的夹具；所述试样为圆筒状；所述试样的外圆面为激光扫描加热面，试样的内孔为水冷通道，试样与夹具相接触的一端加工有一扁面。本实用新型专利技术能够实现热轧工作辊冷热疲劳工况的良好模拟。况的良好模拟。况的良好模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种轧辊激光冷热疲劳试验装置
[0001]本技术涉及材料试验
，尤其是一种轧辊激光冷热疲劳试验装置。
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，温度快速下降。历经多次循环后，辊身产生热疲劳裂纹和剥落。
[0003]目前模拟轧辊的冷热疲劳的试验设备有两种，一种是采用片状缺口试样在电阻炉中加热保温和出炉水冷的方式，一种是感应加热棒状或板状试样的方式。由于热轧辊的显微组织特性，热疲劳裂纹容易在碳化物及其边缘萌生和扩展，电阻炉整体加热的片状缺口试样，裂纹沿缺口扩展很快，与实际轧制的表现不符，不同材质间的表现差异不易试验出来。棒状试样感应加热由于热应力太大，极易出现贯穿性裂纹，试验模拟效果也较差。板状试样平面感应加热中心局部可以较好的出现疲劳裂纹，但加热面积小，结果随机波动大，需要进行多试样的重复性试验。
[0004]因此，有必要研发一种能够有效的还原轧辊表层的温度变化的冷热疲劳试验装置。
技术实现思路
[0005]本技术需要解决的技术问题是提供一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，能够保证试样整体温升保持在正常轧制辊温，有效的还原轧辊表层的温度变化，能够实现热轧工作辊冷热疲劳工况的良好模拟。
[0006]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：
[0007]一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，包括试验机底座、设置在试验机底座台面上的带动试样旋转的中空旋转平台、连接在中空旋转平台下端能够驱动中空旋转平台旋转的驱动机构、设置在中空旋转平台外侧上方对试样进行加热与测温的激光加热器、设置在试验机底座下方对试样进行降温的循环冷却机构和控制系统；所述激光加热器包括激光加热头和设置在激光加热头上部的同轴测温头；所述中空旋转平台的回转体上安装有能够固定试样的夹具；所述试样为圆筒状；所述试样的外圆面为激光扫描加热面，试样的内孔为水冷通道，试样与夹具相接触的一端加工有一扁面。
[0008]本技术技术方案的进一步改进在于：所述激光加热头采用矩形光斑，矩形长度方向为试样的轴向，宽度方向为试样的环向。
[0009]本技术技术方案的进一步改进在于：所述循环冷却机构包括设置在试验机底座一侧地面上的冷却水槽、放置在冷却水槽内的换热器、与换热器相连接的设置在冷却水槽外部的循环冷水机、与冷却水槽连接的给试样提供冷却水的冷却管道、安装在冷却管道与冷却水槽之间的冷却水泵、安装在冷却管道端部的对试样内部进行喷淋冷却的雾化喷头和设置在夹具下方收集从夹具内孔流出的冷却水的集水盘；所述冷却水泵抽取冷却水槽内
的冷却水，通过冷却管道进入雾化喷头，经雾化喷头喷淋到试样内壁上，给试样降温，然后经夹具的内孔流入集水盘中，再回流到冷却水槽中。
[0010]本技术技术方案的进一步改进在于：所述驱动机构采用速度精确可调的伺服减速电机或步进电机。
[0011]本技术技术方案的进一步改进在于：所述夹具包括插入旋转体中的内部设置有通孔的卡轴、与卡轴垂直设置在卡轴上端的托盘、设置在托盘内的能够放置试样并也试样底端形状相契合的凹槽、设置在托盘右侧的位于凹槽外的第一螺栓孔、设置在托盘左侧的与凹槽相交的第二螺栓孔；所述凹槽的中间位置设置有与卡轴内部通孔相连通的第二通孔；且第二通孔的大小与试样的内孔相匹配。
[0012]由于采用了上述技术方案，本技术取得的技术进步是：
[0013]1、本技术采用激光作为加热源对旋转的筒状轧辊试样表面进行加热，通过控制试样旋转速度和激光输出功率，调节试样表面的瞬时最高加热温度，试样内孔通水对整个试样基体进行冷却，保证了试样整体温升保持在正常轧制辊温；通过设置激光加热器对旋转试样的扫描加热，扫描加热的环形面的面积大，疲劳裂纹形核更加均匀；与热轧工作辊的接触轧材受热的情况非常接近，能够实现其冷热疲劳工况的良好模拟。
[0014]2、本技术通过控制激光的输出功率、光斑尺寸、试样转速的试验参数，可以较大范围的调控加热区的温度场，更能有效模拟热轧工作辊在服役状态下的冷热疲劳工况。
[0015]3、本技术通过控制系统对试样进行转数测量且能够控制定圈停机，设置旋转至设定转数后停止加热，能够及时检测冷热疲劳效果。
[0016]4、本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]5、本技术以循环冷却机构控制试样冷却过程的温度，使试样从内部冷却，冷速水温保持恒定，稳定了试样冷却条件，进一步保证了轧辊冷热疲劳工况的良好模拟。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0019]图1是本技术实施例中轧辊激光冷热疲劳试验装置示意图；
[0020]图2是本技术实施例中试样的正视图；
[0021]图3是本技术实施例中试样的侧视图；
[0022]图4是本技术实施例中试样的俯视图；
[0023]图5是本技术实施例中夹具的正视图；
[0024]图6是本技术实施例中夹具的俯视图；
[0025]其中，1、试样；101、扁面；2、雾化喷头；3、夹具；31、卡轴；32、托盘；33、第一螺栓孔；34、凹槽；35、第二螺栓孔；4、中空旋转平台；5、伺服减速电机；6、集水盘；7、试验机底座；8、循环冷水机；9、换热器；10、冷却水槽；11、冷却水泵；12、激光加热头；13、测温头；14、激光光斑。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0027]下面结合附图及实施例对本技术做进一步详细说明：
[0028]本技术的专利技术人在轧辊冷热疲劳试验装置的研究过程中发现，激光由于其具有极高的功率密度，可以快速将试样表面加热，停止加热后，基体组织迅速吸热造成激冷，可以有效的还原轧辊表层的温度变化。将试样设置成圆筒状，采用激光作为加热源对旋转的筒状轧辊试样表面进行加热，通过控制试样旋转速度和激光输出功率，调节试样表面的瞬时最高加热温度，试样内孔通水对整个试样基体进行冷却，保证试样整体温升保持在正常轧制辊温，控制系统控制旋转至设定转数后停止加热，检测试样的冷热疲劳效果。具体结构如下：
[0029]如图1所示，一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，包括试验机底座7、设置在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，其特征在于：包括试验机底座(7)、设置在试验机底座(7)台面上的带动试样(1)旋转的中空旋转平台(4)、连接在中空旋转平台(4)下端能够驱动中空旋转平台(4)旋转的驱动机构、设置在中空旋转平台(4)外侧上方对试样(1)进行加热与测温的激光加热器、设置在试验机底座(7)下方对试样(1)进行降温的循环冷却机构和控制系统；所述激光加热器包括激光加热头(12)和设置在激光加热头(12)上部的同轴测温头(13)；所述中空旋转平台(4)的回转体上安装有能够固定试样(1)的夹具(3)；所述试样(1)为圆筒状；所述试样(1)的外圆面为激光扫描加热面，试样(1)的内孔为水冷通道，试样(1)与夹具(3)相接触的一端加工有一扁面(101)。2.根据权利要求1所述的一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，其特征在于：所述激光加热头(12)采用矩形光斑，矩形长度方向为试样(1)的轴向，宽度方向为试样(1)的环向。3.根据权利要求1所述的一种轧辊激光冷热疲劳试验装置，其特征在于：所述循环冷却机构包括设置在试验机底座(7)一侧地面上的冷却水槽(10)、放置在冷却水槽(10)内的换热器(9)、与换热器(9)相连接的设置在冷却水槽(10)外部的循环冷水机(8)、与冷却水槽(10)连...
【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：新型
国别省市：
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