一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及液體沖擊侵蝕試驗裝置，尤其是涉及一種使用旋轉方式進行液體沖擊侵蝕的試驗裝置。在測試過程中，進水管噴嘴噴射出液體沖擊安裝在旋轉盤上的試樣，液體由出水管排出，旋轉盤旋轉帶動旋轉盤邊緣的若干個試樣旋轉，試樣在隨旋轉盤旋轉中與進水管噴嘴噴射出的液體產生沖擊，多次周期性的取下試樣，清洗、稱重，記錄觀察試樣質量變化情況，本發明可研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況，并可通過建立的數據模型計算出液體沖擊侵蝕的抗侵蝕性、最大侵蝕速率等參數。
【專利說明】
一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置
技術領域
[0001]本發明專利涉及液體沖擊侵蝕試驗裝置，尤其是涉及一種使用旋轉方式進行液體沖擊侵蝕的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]液體沖擊侵蝕就是高速噴嘴與固體表面之間的碰撞，是液體侵蝕形式中的一種。暴露在含有水滴的高速蒸汽中的許多部件被發現液體沖擊侵蝕現象，如大型汽輪機中的低壓端葉片、以超音速在暴雨中飛行的飛機和導彈的氣動表面。液體沖擊侵蝕也是核動力系統研究的重點，核動力系統與常規蒸汽系統相比要求較低的蒸汽質量，在使用液態金屬作為系統的工作液時，液體金屬能加劇部件快速被沖擊侵蝕。因此，對液體沖擊侵蝕的預測成為一項重要的課題，已提高這些關鍵零部件的使用壽命。
[0003]在研究液體沖擊侵蝕的早期，在各種材料和條件下所產生的液體沖擊侵蝕只能通過簡單試驗來確定。然而，由于試樣表面相互作用的復雜性、噴嘴速度的計算和不同角度的沖擊等因素的影響，往往導致實驗的結果不完全準確。因此，科學家們正嘗試建立在侵蝕過程中基于試樣材料特性和其他一些試驗參數的模型以及模擬液體沖擊侵蝕環境，以便更加準確預測在侵蝕過程中不同材料的侵蝕行為。

【發明內容】

[0004]針對上述【背景技術】中所存在的問題，本發明的目的在于提供一種使用旋轉方式進行液體沖擊侵蝕的試驗裝置。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]所述的旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，包括基座、箱體、支架和旋轉盤，箱體與支架固定安裝在基座上，旋轉盤安裝在箱體中，支架為兩個，位于箱體兩側，并與旋轉盤端面平行，旋轉盤通過旋轉軸聯接固定在支架上;旋轉盤邊緣沿周向均勻安裝若干個試樣固定座，試樣利用試樣固定座固定于旋轉盤邊緣;在垂直于旋轉盤端面的箱體兩側分別對稱安裝一個進水管和出水管，進水管上安裝有噴嘴;旋轉盤轉動使得固定于旋轉盤邊緣的試樣固定座上的試樣陸續經過噴嘴旁邊正對噴嘴，液體由進水管進入，噴嘴噴射出液體沖擊安裝在旋轉盤上的試樣，試樣在隨旋轉盤旋轉中與進水管噴嘴噴射出的液體產生沖擊，液體再由出水管排出；根據需要完成沖擊的次數后，取下試樣，清洗、稱重，記錄觀察試樣質量變化情況，研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況。
[0007]每個試樣的試驗結果是一個累積的侵蝕與時間曲線，每過一個時間間隔停止測試，取樣和稱重;根據需要完成沖擊的次數后，記錄累積重量損失、相應的體積損失與累積沖擊時間；并以累積沖擊時間為橫坐標，累積重量損失和相應的體積損失為縱坐標，繪制二維曲線圖；從曲線中，有關侵蝕速率和侵蝕性能可由此推導分析出來，研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況。
[0008]進一步地，旋轉盤轉動是由安裝在旋轉軸一端的傳送帶在電機驅動下帶動旋轉盤轉動，并能夠通過計算機控制電機轉速，從而能控制旋轉盤轉速。
[0009]進一步地，所述進水管與出水管穿過箱體，進水管的進水口和出水管的出水口分別位于平行于旋轉盤端面的箱體兩側。
[0010]在測試過程中，進水管噴嘴噴射出液體沖擊安裝在旋轉盤上的試樣，液體由出水管排出，旋轉盤旋轉帶動旋轉盤邊緣的若干個試樣旋轉，試樣在隨旋轉盤旋轉中與進水管噴嘴噴射出的液體產生沖擊，多次周期性的取下試樣，清洗、稱重，記錄觀察試樣質量變化情況，本發明可研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況，并可通過建立的數據模型計算出液體沖擊侵蝕的抗侵蝕性、最大侵蝕速率等參數。
[0011 ]所述進水管噴嘴是一種空心針，能夠根據具體試驗需求和試樣大小，更換直徑大小在0.l-5mm的針孔，并且能夠保證進水管的噴嘴每秒能夠噴射出直徑相差在10%以內的液滴。
[0012]所述試樣表面可以是彎曲的或者是平面的，可以根據試驗目的選擇試樣形狀，試樣可以利用試樣塊加工成一個片狀試樣或者使用標準的涂層試樣，這些試樣可以方便的安裝在試樣固定座上以及可以方便的從試樣固定座上取下進行重復清洗、稱重。
[0013]所述時間間隔應盡可能短，使侵蝕速率時間模型具有較高的精度;對于金屬材料，可以根據以下方程計算出時間間隔。
[0014]At = 10(Hv)2Km/[fi(V/100)4.9]
[0015]其中
[0016]At預估時間間隔，s
[0017]Hv材料維氏硬度，HV
[0018]V沖擊速度，m/s
[0019]fi沖擊頻率，s-1
[0020]Km?度系數，從低硬度材料0.3到高硬度材料3.0范圍。
【附圖說明】
[0021 ]圖1使用旋轉方式進行液體沖擊侵蝕的試驗裝置圖；1-基座;2-箱體;3-進水管;4-出水管;5-試樣;6-旋轉盤;7-傳送帶；、8-噴嘴;9-支架;I O-試樣固定座。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0023]如圖1所示，本發明的結構是:箱體2與支架9固定安裝在基座I上，在箱體2兩側對稱安裝一個進水管3和出水管4，進水管3與出水管4穿過箱體2，旋轉盤6安裝與兩個支架9之間，旋轉盤6邊緣沿周向均勻安裝若干個試樣固定座10，固定于旋轉盤邊緣的相鄰的試樣固定座的圓心角α為30°-90°，最佳角度為30°、45°、60°、90° ;試樣5利用試樣固定座10固定在旋轉盤6邊緣;旋轉盤6由電機通過傳送帶7驅動，并通過計算機控制旋轉盤6的轉速。
[0024]在測試過程中，進水管噴嘴8噴射出液體沖擊安裝在旋轉盤6上的試樣5，液體由出水管4排出，旋轉盤6旋轉帶動旋轉盤6邊緣的若干個試樣5旋轉，試樣5在隨旋轉盤6旋轉中與進水管噴嘴8噴射出的液體產生沖擊，多次周期性的取下試樣5，清洗、稱重，記錄觀察試樣5質量變化情況。計算累積重量損失、相應的體積損失與累積沖擊時間，并以累積沖擊時間為橫坐標，累積重量損失和相應的體積損失為縱坐標，繪制二維曲線圖，從這曲線圖中可研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況，并可通過建立的數據模型計算出液體沖擊侵蝕的抗侵蝕性、最大侵蝕速率等參數。
[0025]所述進水管噴嘴是一種空心針，能夠根據具體試驗需求和試樣大小，更換直接大小在0.l-5mm的針孔，并且能夠保證進水管的噴嘴每秒能夠噴射出一定數量的直徑相差在10%以內的液滴。
[0026]所述試樣5表面可以是彎曲的或者是平面的，可以根據試驗目的進行選擇試樣形狀;試樣5可以利用實心棒、薄板加工而成或者使用標準的涂層試樣，這些試樣能夠方便的安裝在試樣固定座10上以及可以方便的從試樣固定座10上取下進行重復清洗、稱重。
[0027]下面以結構材料和涂層的測試步驟為例:
[0028]①根據試樣5的要求進行試樣5準備和加工，優先選擇一個不在腐蝕表面的點進行硬度試驗。對于金屬材料，為了方便比較，我們應該測定其維氏硬度值。仔細清洗和干燥試樣5，并確定其重量，所用稱重的電子稱的精度應為Img或者更小;在對金屬材料進行初次清洗時，用硬毛刷或者粗糙的布進行擦洗，可適當的加一些揮發性溶劑。
[0029]②將試樣5安裝在測試設備的試樣固定座10上，首先是設備達到穩定運行速度，設置其他環境條件，然后打開進水管3和出水管4，使液體對試樣5進行沖擊并記錄時間。
[0030]③在預定的時間間隔之后，關掉進水管3和出水管4，停止液體對試樣5沖擊，記錄時間，使試驗裝置暫時停止工作；取下試樣5、仔細清洗和干燥，在之前同一天平上稱其重量。
[0031 ]④計算累積沖擊時間，累積重量損失，并可除以材料密度，獲得相應的累積體積損失，在一張測試記錄圖中記錄累積體積損失、累積重量損失與累積沖擊時間的關系。
[0032]⑤重復②-④步驟，以累積沖擊時間為橫坐標，累積重量損失和相應的體積損失為縱坐標，繪制二維曲線圖。
【主權項】
1.一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于:所述裝置包括基座、箱體、支架和旋轉盤，箱體與支架固定安裝在基座上，旋轉盤安裝在箱體中，支架為兩個，位于箱體兩側，并與旋轉盤端面平行，旋轉盤通過旋轉軸聯接固定在支架上;旋轉盤邊緣沿周向均勻安裝若干個試樣固定座，試樣利用試樣固定座固定于旋轉盤邊緣;在垂直于旋轉盤端面的箱體兩側分別對稱安裝一個進水管和出水管，進水管上安裝有噴嘴;旋轉盤轉動使得固定于旋轉盤邊緣的試樣固定座上的試樣陸續經過噴嘴旁邊正對噴嘴，液體由進水管進入，噴嘴噴射出液體沖擊安裝在旋轉盤上的試樣，試樣在隨旋轉盤旋轉中與進水管噴嘴噴射出的液體產生沖擊，液體再由出水管排出；根據需要完成沖擊的次數后，取下試樣，清洗、稱重，記錄觀察試樣質量變化情況，研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況。2.如權利要求1所述的一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于:所述試樣的試驗結果是一個累積的侵蝕與時間曲線，每過一個時間間隔停止測試，取樣和稱重;根據需要完成沖擊的次數后，記錄累積重量損失、相應的體積損失與累積沖擊時間;并以累積沖擊時間為橫坐標，累積重量損失和相應的體積損失為縱坐標，繪制二維曲線圖；從曲線中，有關侵蝕速率和侵蝕性能可由此推導分析出來，研究試樣在液體沖擊下的變形及侵蝕情況。3.如權利要求2所述的一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于，試樣為金屬材料，根據以下方程計算出時間間隔: At = 10(Hv)2Km/[fi(V/100)4.9] 其中 At預估時間間隔，s; Hv材料維氏硬度，HV; V沖擊速度，m/s; fi沖擊頻率，s-S Km?度系數，從低硬度材料0.3到高硬度材料3.0范圍。4.如權利要求1所述的一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于:旋轉盤轉動是由安裝在旋轉軸一端的傳送帶在電機驅動下帶動旋轉盤轉動，并能夠通過計算機控制電機轉速，從而能控制旋轉盤轉速。5.如權利要求1所述的一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于:所述進水管與出水管穿過箱體，進水管的進水口和出水管的出水口分別位于平行于旋轉盤端面的箱體兩側。6.如權利要求1所述的一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于:所述進水管上的噴嘴是一種空心針，能夠根據具體試驗需求和試樣大小，更換直徑大小在0.l_5mm的針孔，并且能夠保證進水管的噴嘴每秒能夠噴射出直徑相差在10%以內的液滴。7.如權利要求1所述的一種旋轉式液體沖擊侵蝕試驗裝置，其特征在于:所述試樣表面可以是彎曲的或者是平面的，可以根據試驗目的選擇試樣形狀，試樣可以利用試樣塊加工成一個片狀試樣或者使用標準的涂層試樣，這些試樣可以方便的安裝在試樣固定座上以及可以方便的從試樣固定座上取下進行重復清洗、稱重。
【文檔編號】G01N3/56GK106053273SQ201610298871
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】孔德軍, 湯成建, 趙本國, 盛天源, 董學泉
【申請人】常州大學