本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，屬于試驗(yàn)測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動機(jī)材料在使用過程中，會承受交變載荷而產(chǎn)生疲勞裂紋，當(dāng)損傷累積超過容許限度時發(fā)生破壞，對材料的安全性造成影響。航空發(fā)動機(jī)材料也常常在極高溫環(huán)境下使用，極高溫環(huán)境會對材料的疲勞性能造成影響，因此，為了保障安全性，需要測定極高溫環(huán)境下的疲勞性能。極高溫疲勞性能測試技術(shù)的難點(diǎn)在于環(huán)境模擬，目前，國內(nèi)外的高溫疲勞環(huán)境模擬技術(shù)，主要是針對350℃至650℃的高溫蠕變性能測試和低周疲勞性能測試，而對于1000℃以上的極高溫環(huán)境，尚缺乏有效的滿足中、長壽命疲勞性能測試需求的環(huán)境模擬技術(shù)，為此，發(fā)明了一種用于發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，由帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭、溫控冷水機(jī)、帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒、陶瓷粉、對開筒式高溫爐、石棉和智能溫度控制器等組成，可簡便、實(shí)用、高效、精確地模擬極高溫環(huán)境，為發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試提供技術(shù)手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、目的：本發(fā)明的目的在于提供一種用于發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，用于極高溫環(huán)境下的疲勞性能測試。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明一種用于發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，由帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭、溫控冷水機(jī)、帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒、陶瓷粉、對開筒式高溫爐、石棉和智能溫度控制器等組成。它們之間的連接關(guān)系如下：(1)帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭通過進(jìn)、出水管與溫控冷水機(jī)相連接，以實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)換接頭的冷卻；(2)帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒一端通過定位槽定位于轉(zhuǎn)換接頭上，并通過帶內(nèi)螺紋的螺柱與轉(zhuǎn)換接頭固定連接，另一端通過內(nèi)螺紋與發(fā)動機(jī)材料棒材試樣固定連接；(3)陶瓷粉均勻涂抹于耐高溫套筒與試樣連接的內(nèi)螺紋上，有效防止極高溫環(huán)境下試樣與套筒的粘連；(4)對開筒式高溫爐將帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒及其夾持的試樣密封包裹，石棉均勻塞堵在高溫爐與耐高溫套筒的連接縫隙處，實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境的密閉和保溫；(5)智能溫度控制器與對開筒式高溫爐相連接，采用智能恒流控溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境。

所述的溫控冷水機(jī)通過塑料導(dǎo)管連接帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭，形成進(jìn)、出水循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制冷，其冷卻方式簡單、冷卻效率高。

所述的帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭一端通過螺紋與疲勞試驗(yàn)機(jī)固定連接，另一端再通過螺紋與耐高溫套筒固定連接，在與耐高溫套筒的連接一端，對稱加工有2個圓弧形凸起，便于與耐高溫套筒底部的定位槽配合。選取耐高溫抗變形的優(yōu)質(zhì)合金鋼制造轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換接頭上加工有冷卻孔，通過導(dǎo)管與溫控冷水機(jī)相連，利用進(jìn)、出水循環(huán)，實(shí)現(xiàn)降溫，可阻隔高溫?cái)U(kuò)散至試驗(yàn)機(jī)接頭，有效避免高溫對試驗(yàn)機(jī)傳感器的影響，保證試驗(yàn)載荷施加精度。

所述的帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒穿過對開筒式高溫爐的頂部或底部開口后，一端通過凸臺上的定位槽定位于轉(zhuǎn)換接頭上，保證試樣安裝的同軸度，并通過帶內(nèi)螺紋的螺柱與轉(zhuǎn)換接頭固定連接；另一端再通過內(nèi)螺紋與發(fā)動機(jī)材料棒材試樣固定連接，這樣，套筒及其連接試樣就置于高溫爐內(nèi)部，且套筒穿過高溫爐的開口小，便于密封和保溫。耐高溫套筒僅通過內(nèi)螺紋固定試樣，無需螺栓、螺母等配件，試樣裝卸簡便，提高了試樣裝卸效率。

所述的陶瓷粉均勻涂抹于耐高溫套筒與試樣連接的內(nèi)螺紋上，有效防止極高溫環(huán)境下試樣與套筒的粘連，在試樣拆卸時，更容易，提高了試樣裝卸效率。

所述的對開筒式高溫爐是金屬筒體結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制造爐殼，爐殼表面對稱加工有耐高溫的球形實(shí)木把手，方便高溫爐的閉合及試樣裝卸。高溫爐采用細(xì)密無機(jī)纖維材料構(gòu)筑隔熱爐膛，其抗熱震性強(qiáng)，反紅外熱輻射和耐腐蝕性好，保證極高溫環(huán)境的密封和保溫。隔熱爐膛內(nèi)均勻排布有上、中、下三段電阻絲進(jìn)行加熱，每段電阻絲還配有合金電阻傳感器測定環(huán)境溫度，之后，連接智能溫度控制器，分別由一路微機(jī)化數(shù)字調(diào)節(jié)儀進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)指定極高溫環(huán)境。

所述的石棉均勻塞堵在高溫爐與耐高溫套筒的連接縫隙處，實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境的密閉和保溫，保證試驗(yàn)測試的準(zhǔn)確性。

所述的智能溫度控制器與對開筒式高溫爐相連接，基于PID理論協(xié)調(diào)控制高溫爐的加熱功率，能夠形成達(dá)1200±1℃的穩(wěn)定極高溫度場。溫度控制器采用智能恒流控溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)多段可編程的升溫、恒溫和降溫，具備溫度自動修正和上、下限保護(hù)功能，設(shè)定參數(shù)均可數(shù)顯。智能溫度控制器的升溫速率快，溫度波動小，控制精度高，降低加熱成本。

3、優(yōu)點(diǎn)及功效：本發(fā)明的環(huán)境模擬裝置通過各子系統(tǒng)間的合理與精巧配合和連接，可簡便、實(shí)用、高效、精確地實(shí)現(xiàn)疲勞性能試驗(yàn)環(huán)境的模擬，為發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試提供技術(shù)手段。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1是溫控冷水機(jī)示意圖。

圖2是帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭示意圖。

圖3是帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒示意圖。

圖4是發(fā)動機(jī)材料棒材試樣示意圖。

圖5是對開筒式高溫爐示意圖，在圖5中：部件1為耐高溫的球形實(shí)木把手，部件2為由無機(jī)纖維材料隔熱爐膛，部件3為上、中、下三段加熱電阻絲。

圖6是用于發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置示意圖，在圖6中：部件1為溫控冷水機(jī)，部件2為帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭，部件3為帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒，部件4為對開筒式高溫爐，部件5為石棉，部件6為智能溫度控制器，部件7為發(fā)動機(jī)材料棒材試樣，部件8為陶瓷粉。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1至圖6說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式：

本發(fā)明為一種用于發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，由帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭、溫控冷水機(jī)、帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒、陶瓷粉、對開筒式高溫爐、石棉和智能溫度控制器等組成。在圖6中，帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭2通過進(jìn)、出水管與溫控冷水機(jī)1相連接，以實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)換接頭的冷卻；帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒3一端通過定位槽定位于轉(zhuǎn)換接頭2上，并通過帶內(nèi)螺紋的螺柱與轉(zhuǎn)換接頭2固定連接，另一端通過內(nèi)螺紋與棒材試樣7固定連接；陶瓷粉8均勻涂抹于耐高溫套筒3與試樣7連接的內(nèi)螺紋上，有效防止極高溫環(huán)境下試樣與套筒的粘連；對開筒式高溫爐4將帶耐高溫套筒3及其夾持的試樣7密封包裹，石棉5均勻塞堵在高溫爐與套筒的連接縫隙處，實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境的密閉和保溫；智能溫度控制器6與對開筒式高溫爐4相連接，采用智能恒流控溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)極高溫環(huán)境。

溫控冷水機(jī)如圖1所示，通過塑料導(dǎo)管連接帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭，形成進(jìn)、出水循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制冷。帶外螺紋的耐高溫圓軸轉(zhuǎn)換接頭如圖2所示，轉(zhuǎn)換接頭一端通過螺紋與疲勞試驗(yàn)機(jī)固定連接，另一端再通過螺紋與耐高溫套筒固定連接，轉(zhuǎn)換接頭上加工有冷卻孔，通過導(dǎo)管與溫控冷水機(jī)相連，利用進(jìn)、出水循環(huán)，實(shí)現(xiàn)降溫。帶內(nèi)螺紋的耐高溫套筒如圖3所示，套筒穿過對開筒式高溫爐的頂部或底部開口后，一端通過定位槽定位于轉(zhuǎn)換接頭上，并通過帶內(nèi)螺紋的螺柱與轉(zhuǎn)換接頭固定連接，另一端再通過內(nèi)螺紋與棒材試樣固定連接。發(fā)動機(jī)材料疲勞試樣如圖4所示，為啞鈴狀棒材試樣，兩端加工有螺紋。對開筒式高溫爐如圖5所示，是金屬筒體結(jié)構(gòu)，爐殼表面對稱加工有耐高溫的球形實(shí)木把手，高溫爐采用細(xì)密無機(jī)纖維材料構(gòu)筑隔熱爐膛，爐膛內(nèi)均勻排布有上、中、下三段電阻絲進(jìn)行加熱，并配有優(yōu)質(zhì)合金電阻傳感器測定環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)指定的極高溫環(huán)境。所有部件按照圖6示出的位置關(guān)系進(jìn)行配合和連接，環(huán)境模擬裝置調(diào)試完畢后，便可根據(jù)具體試驗(yàn)要求進(jìn)行發(fā)動機(jī)材料極高溫疲勞性能測試。