[发明专利]一种冷热疲劳试验装置

说明书

本发明公开了一种冷热疲劳试验装置，包括试样装置和冷热疲劳系统，进行冷热疲劳试验时，试样装置与冷热疲劳系统相连；冷热疲劳系统包括加热系统、冷却系统和控制系统，其中，冷却系统和加热系统与控制系统相连接，通过控制系统控制冷却系统和加热系统工作。本发明提供的一种冷热疲劳试验装置，实验过程更接近实际工况，对钢材的热疲劳性能进行检测获得更真实的实验数据，然后根据获得的实验数据对材料的疲劳寿命进行预测，并且本发明的一种冷热疲劳试验装置可以同时实现冷热疲劳的定量控制及自动控制。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种冷热疲劳试验装置。

背景技术

压铸多用于生产发动机零部件、壳体和底盘等结构复杂、公差小、表面光洁度要求高的零部件，是一种高效的近净成型工艺。这需要大量高品质的大型铝合金压铸件。还有最近在汽车领域兴起的一体化压铸，都推动了压铸模具钢产业发展。

但相对于其他铸造方式，压铸的生产成本相对较低，其生产成本中最主要的一部分是用于压铸模具生产所需的费用。所以压铸工艺的经济性取决于模具寿命的长短。压铸的主要问题是热过程中产生的各类失效形式。在压铸过程中，熔融铝合金以30～100m/s的速度注入模腔，温度在670～710℃之间，注射压力为50～80MPa。模具除承受各种应力外，还受热状态下温度交变循环的影响，以及金属熔液对模具工作表面的溶蚀作用，造成铝压铸面整体开裂、熔损、热疲劳裂纹等几种失效模式。其中，热疲劳性失效在总失效形态中所占比例为60～70％，因此模具钢材料的抗热疲劳性能的高低，对模具的寿命有着直接的影响。热疲劳的实质是由于交变热应力作用造成的表层材料变形，最终引起的表面开裂，属于低周疲劳范畴。模具表面浅层出现微裂，一般都能修补掉。如果热疲劳裂纹深入基体内部，修模会导致模具尺寸超差，或者热疲劳裂纹在压铸过程中因机械应力或热冲击而扩大为宏观裂纹，从而对模具造成损伤。因此对于模具材料的热疲劳性能评价对于整体模具寿命预测起着至关重要的作用，但是目前没有一种很好的实验装置可以尽可能的接近热疲劳的实际情况。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前没有接近冷热疲劳实际情况的实验装置，无法获得真实数据及无法预测疲劳寿命。因此，本发明提供了一种冷热疲劳试验装置，实验过程更接近实际工况，对钢材的热疲劳性能进行检测获得更真实的实验数据，然后根据获得的实验数据对材料的疲劳寿命进行预测，并且本发明的一种冷热疲劳试验装置可以同时实现冷热疲劳的定量控制及自动控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种冷热疲劳试验装置，包括试样装置、控制系统、冷却系统和冷热疲劳系统，进行冷热疲劳试验时，试样装置与冷热疲劳系统相连；冷热疲劳系统和冷却系统与控制系统相连接，通过控制系统控制冷却系统和冷热疲劳系统工作。

进一步地，冷却系统包括芯部水冷系统和表面空冷系统，芯部水冷系统作用于试样装置的芯部，表面空冷系统作用于试样装置的外表面。

进一步地，芯部水冷系统包括循环水管和水冷机，水冷机与循环水管连接，循环水管与试样装置连接，以保证试样装置的芯部始终有冷却水通过。

进一步地，循环水管包括进水管和出水管，进水管和出水管的一端分别与试样装置的两端通过螺纹连接，另一端与冷水机相连。

进一步地，试样装置设置为圆棒状，圆棒状的圆柱面两侧设置有观测平面，试样装置的中心设置有通孔。

进一步地，表面空冷系统包括空压机和高压气管，空压机和高压气管相连，空压机将空气进行压缩，通过高压气管与感应加热线圈相连，通过感应加热线圈内侧的气孔喷射到试样装置的表面。

进一步地，冷热疲劳系统包括高频感应加热线圈和高频感应加热电源，高频感应加热线圈与高频感应加热电源相连，通过高频感应加热电源通电，使得高频感应加热线圈加热。

进一步地，感应加热线圈的内侧设有均匀分布的气孔。