CN113624670A - 金属腐蚀疲劳测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属腐蚀疲劳测试装置及方法，该金属腐蚀疲劳测试装置包括反应釜；循环机构，循环机构包括储液箱、泵和加热件，泵设于储液箱内，并通过进液管与反应釜的进液口连接，反应釜的出液口通过出液管与储液箱连接，加热件设于储液箱内，用以加热储液箱内的腐蚀介质。本发明实现为反应釜循环提供腐蚀介质，使反应釜内的腐蚀介质的浓度保持稳定，提高测试精度；加热件对腐蚀介质进行加热，满足测试所需温度，实现高温腐蚀环境的测试，提高测试结果的准确度和可靠性。

Description

金属腐蚀疲劳测试装置及方法

技术领域

本发明涉及金属腐蚀疲劳测试技术领域，尤其涉及一种金属腐蚀疲劳测试装置及方法。

背景技术

现有测定金属腐蚀疲劳的装置，多采用悬挂在疲劳试样上的开口独立容器装腐蚀介质作为反应釜，以提供所需腐蚀环境。在焊接接头的腐蚀疲劳测试中，通常规定需要使用加载频率为10Hz以下的低频疲劳机进行实验，相较于常规金属母材的疲劳试验实验时间更长，在实验过程中腐蚀介质不可避免的会出现蒸发，并且长时间的腐蚀也会消耗腐蚀溶液内的溶质，导致腐蚀介质的浓度发生波动，进而导致试验结果不可靠。

由于疲劳试验是动态加载过程，试样会随轴向力的变化而发生振动，常规的腐蚀疲劳反应釜设计的尺寸较小，为了防止液面波动导致腐蚀介质逸出，放入反应釜的腐蚀溶液较少，或者尽量降低加载频率，然而会对疲劳机造成损害。

常规腐蚀疲劳方法仅能提供常温下的腐蚀环境，无法满足高温腐蚀环境需求，若对反应釜内的少量腐蚀介质进行加热可能会发生较大的温度波动，影响试验结果。

发明内容

本发明提供一种金属腐蚀疲劳测试装置及方法，用以解决现有技术中反应釜中的腐蚀介质浓度发生波动，且无法实现高温测试的缺陷，实现对反应釜提供高温循环流动腐蚀介质，保证反应釜内的腐蚀介质的浓度和温度满足测试需求，提高测试结果的准确度。

本发明提供一种金属腐蚀疲劳测试装置，包括：

反应釜；

循环机构，所述循环机构包括储液箱、泵和加热件，所述泵设于所述储液箱内，并通过进液管与所述反应釜的进液口连接，所述反应釜的出液口通过出液管与所述储液箱连接，所述加热件设于所述储液箱内，用以加热所述储液箱内的腐蚀介质。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，还包括控制机构，所述控制机构包括控制器，所述控制器分别与所述泵和所述加热件连接。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述储液箱内设有液位开关，所述液位开关与所述控制器连接。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述循环机构还包括搅拌轴、搅拌桨和电机，所述搅拌桨与所述搅拌轴连接并设于所述储液箱内，所述搅拌轴与所述电机的输出端连接，所述电机与所述控制器连接。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述控制机构还包括上位机，所述上位机与所述控制器连接。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述进液管上设有流量计和压力计。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述加热件设置多个，多个所述加热件沿所述储液箱的周向设置。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述加热件为热电偶。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，所述反应釜为包覆式反应釜。

本发明还提供一种金属腐蚀疲劳测试方法，包括如下步骤：

将试样装配于所述反应釜内，并对缝隙密封，再将所述反应釜装夹于疲劳机；

通过所述加热件对所述储液箱内的腐蚀介质加热至所需温度，所述泵为腐蚀介质在所述反应釜与所述储液箱之间循环流通提供动力；

开启所述疲劳机，直至测试完毕。

本发明提供的金属腐蚀疲劳测试装置及方法，通过设置反应釜；循环机构，所述循环机构包括储液箱、泵和加热件，所述泵设于所述储液箱内，并通过进液管与所述反应釜的进液口连接，所述反应釜的出液口通过出液管与所述储液箱连接，所述加热件设于所述储液箱内，用以加热所述储液箱内的腐蚀介质，实现为反应釜循环提供腐蚀介质，使反应釜内的腐蚀介质的浓度保持稳定，提高测试精度；加热件对腐蚀介质进行加热，满足测试所需温度，实现高温腐蚀环境的测试，提高测试结果的准确度和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的金属腐蚀疲劳测试装置的结构示意图；

图2是本发明提供的金属腐蚀疲劳测试装置中反应釜的结构示意图；

附图标记：

1：搅拌桨； 2：储液箱； 3：电机；

4：进液管； 5：反应釜； 6：试样；

7：液位开关； 8：出液管； 9：加热件；

10：上位机； 11：控制器； 12：泵；

13：腐蚀介质； 14：进液口； 15：出液口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1至图2描述本发明的一种金属腐蚀疲劳测试装置，包括：

反应釜5；

循环机构，循环机构包括储液箱2、泵12和加热件9，泵12设于储液箱2内，并通过进液管4与反应釜5的进液口14连接，反应釜5的出液口15通过出液管8与储液箱2连接，加热件9设于储液箱2内，用以加热储液箱2内的腐蚀介质13。可以理解的是，反应釜5作为装配试样6并进行测试的结构，实现腐蚀介质13对试样6进行腐蚀疲劳断裂试验。循环机构实现反应釜5内的腐蚀介质13在反应釜5外循环流通。具体的，循环机构包括用以储存腐蚀介质13的储液箱2、为腐蚀介质13在反应釜5和储液箱2之间循环流通提供动力的泵12，以及对储液箱2内的腐蚀介质13进行加热至试验所需温度的加热件9。

值得说明的是，储液箱2的容积远远大于反应釜5的反应腔，也就是说，储液箱2内的腐蚀介质13的量远远大于反应釜5中的腐蚀介质13的量，进而，与试样6反应后的腐蚀介质13回流至储液箱2，并与储液箱2内的腐蚀介质13混合，对腐蚀介质13的整体浓度的影响可以忽略不计，实现与试样6反应的腐蚀介质13的浓度的一致性，提高试验的精确度。

同理，加热件9始终对储液箱2内的腐蚀介质13进行加热，并维持在试验所需的温度，反应后的腐蚀介质13回流至储液箱2内，由于相对量的差距非常大，所以温度波动完全可以忽略，进而保证了储液箱2实时向反应釜5输送恒定温度的腐蚀介质13，满足高温试验的温度要求，保证试验结果的准确性和可靠性。

请参见图2，反应釜5的进液口14位于下侧，出液口15位于上侧，也就是说，进液口14的竖直高度小于出液口15的竖直高度，使得腐蚀介质13由反应釜5的下侧注入，当腐蚀介质13充满整个反应釜5后，到达出液口15的竖直高度位置，再由出液口15通过出液管8回流至储液箱2内，保证试验与腐蚀介质13充分接触。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，还包括控制机构，控制机构包括控制器11，控制器11分别与泵12和加热件9连接。可以理解的是，控制器11分别与泵12和加热件9连接，实现对泵12的工作参数进行设定，进而控制腐蚀介质13循环流动的流速，同时，通过控制加热件9的加热参数，实现对加热温度的控制，保证试验的准确性。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，储液箱2内设有液位开关7，液位开关7与控制器11连接。可以理解的是，储液箱2内设有液位开关7，实现对储液箱2内腐蚀介质13量的监测。液位开关7与控制器11连接，当液位开关7监测到腐蚀介质13的液面低于安全高度时，液位开关7向控制器11发送报警提示，控制器11向泵12和加热件9发送停止指令，工作人员进行腐蚀介质13的添加，保证腐蚀介质13充足。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，循环机构还包括搅拌轴、搅拌桨1和电机3，搅拌桨1与搅拌轴连接并设于储液箱2内，搅拌轴与电机3的输出端连接，电机3与控制器11连接。可以理解的是，循环机构还包括搅拌轴、搅拌桨1和电机3，其中搅拌轴竖直插设于储液箱2内，搅拌桨1安装于搅拌轴上，为了提高搅拌效果，沿搅拌轴的轴向设置多个搅拌桨1。电机3安装于储液箱2的顶侧，其输出端与搅拌轴的上端连接，实现对搅拌轴的驱动旋转，进而完成对储液箱2内的腐蚀介质13的搅拌。电机3与控制器11连接，实现对电机3的旋转速度进行设定，同时控制器11可控制电机3的启停，液位开关7发送报警信号时，控制器11向电机3发送停止指令。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，控制机构还包括上位机10，上位机10与控制器11连接。可以理解的是，上位机10与控制器11连接，实现向控制器11输入泵12、加热件9、电机3的工作参数。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，进液管4上设有流量计和压力计。可以理解的是，流量计实时监测进液管4内腐蚀介质13的流量，压力计实时监测进液管4内腐蚀介质13的压力。流量计和压力计均与控制器11连接，实现将采集的流量信息和压力信息传输至控制器11，并发送给上位机10，进行显示，方便工作人员对腐蚀介质13的流动参数进行观察。

在一个实施例中，储液箱2设有温度计，用以实时监测储液箱2内腐蚀介质13的温度。温度计与控制器11连接，实现将采集的温度信息传输至控制器11，并将温度值发送至上位机10，进行显示，方便工作人员对腐蚀介质13的温度值进行观察。若温度计监测的温度未达到试验温度，则关闭泵12，带加热件9对腐蚀介质13加热到试验温度，再开启泵12，进行腐蚀介质13的循环泵12送。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，加热件9设置多个，多个加热件9沿储液箱2的周向设置。可以理解的是，为了提高加热件9对腐蚀介质13的加热效率和均匀性，在储液箱2内设置多个加热件9，且沿储液箱2的周向均匀设置。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，加热件9为热电偶。本实施例中，加热件9选用热电偶。当然，也可选用其它具备对液体加热的结构，例如加热棒。

本实施例中，泵12选用电磁泵。

根据本发明提供的一种金属腐蚀疲劳测试装置，反应釜5为包覆式反应釜5。本实施例中，反应釜5选用包覆式反应釜5，可有效将试样6的试验位置浸泡于腐蚀介质13中，保证试验的准确性。

下面对本发明提供的金属腐蚀疲劳测试方法进行描述，下文描述的金属腐蚀疲劳测试方法与上文描述的金属腐蚀疲劳测试装置可相互对应参照。

本发明还提供一种金属腐蚀疲劳测试方法，包括如下步骤：

将试样6装配于反应釜5内，并对缝隙密封，再将反应釜5装夹于疲劳机；

通过加热件9对储液箱2内的腐蚀介质13加热至所需温度，泵12为腐蚀介质13在反应釜5与储液箱2之间循环流通提供动力；

开启疲劳机，直至测试完毕。

本发明实施例提供的一种金属腐蚀疲劳测试方法，以铝合金焊接接头作为试样6，具体包括如下步骤：

将铝合金焊接接头疲劳试样6装配于包覆式反应釜5内，通过紧固螺丝将包覆式反应釜5进行固定，并在缝隙处用硅橡胶防水材料进行密封；

将带有试样6的包覆式反应釜5装夹在低频疲劳机上，对应连接进液管4和出液管8，形成包覆式反应釜5与储液箱2之间循环连通，向储液箱2内灌装规定深度的腐蚀溶液；

通过上位机10控制控制器11，设定所需腐蚀介质13流速、温度和搅拌转速等参数，并实时采集温度计、压力计和流量计的监测数据，当储液箱2内的腐蚀介质13达到试验所需温度时，开启电磁泵；

待腐蚀介质13循环运行稳定后，通过上位机10设定疲劳试验参数，开启低频疲劳机进行加载疲劳载荷，控制器11实时采集液位开关7监测的液位信息；

试验发生腐蚀疲劳断裂后，关闭低频疲劳机、电磁泵和电机3，取下试样6及反应釜5，并处理腐蚀液。

本发明提供的金属腐蚀疲劳测试装置及方法，通过设置反应釜；循环机构，循环机构包括储液箱、泵和加热件，泵设于储液箱内，并通过进液管与反应釜的进液口连接，反应釜的出液口通过出液管与储液箱连接，加热件设于储液箱内，用以加热储液箱内的腐蚀介质，实现为反应釜循环提供腐蚀介质，使反应釜内的腐蚀介质的浓度保持稳定，提高测试精度；加热件对腐蚀介质进行加热，满足测试所需温度，实现高温腐蚀环境的测试，提高测试结果的准确度和可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，包括：

反应釜；

循环机构，所述循环机构包括储液箱、泵和加热件，所述泵设于所述储液箱内，并通过进液管与所述反应釜的进液口连接，所述反应釜的出液口通过出液管与所述储液箱连接，所述加热件设于所述储液箱内，用以加热所述储液箱内的腐蚀介质。

2.根据权利要求1所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，还包括控制机构，所述控制机构包括控制器，所述控制器分别与所述泵和所述加热件连接。

3.根据权利要求2所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述储液箱内设有液位开关，所述液位开关与所述控制器连接。

4.根据权利要求2所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述循环机构还包括搅拌轴、搅拌桨和电机，所述搅拌桨与所述搅拌轴连接并设于所述储液箱内，所述搅拌轴与所述电机的输出端连接，所述电机与所述控制器连接。

5.根据权利要求2所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述控制机构还包括上位机，所述上位机与所述控制器连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述进液管上设有流量计和压力计。

7.根据权利要求1至5任一项所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述加热件设置多个，多个所述加热件沿所述储液箱的周向设置。

8.根据权利要求1至5任一项所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述加热件为热电偶。

9.根据权利要求1至5任一项所述的金属腐蚀疲劳测试装置，其特征在于，所述反应釜为包覆式反应釜。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的金属腐蚀疲劳测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

将试样装配于所述反应釜内，并对缝隙密封，再将所述反应釜装夹于疲劳机；

通过所述加热件对所述储液箱内的腐蚀介质加热至所需温度，所述泵为腐蚀介质在所述反应釜与所述储液箱之间循环流通提供动力；

开启所述疲劳机，直至测试完毕。

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