[发明专利]一种激光热疲劳试验机

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及材料试验技术领域，尤其是一种激光热疲劳试验机。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为解决上述技术问题，本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。