一种高温磨粒磨损测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高温磨粒磨损测试装置及方法，属于材料磨损、腐蚀和防护技术领域。本装置主要包括有电阻炉（１）和设置在电阻炉（１）内的研磨罐（２）。试样（３）和磨砂（１６）放置在研磨罐内，在试样的上方放置有载荷块（４），球形试样（３）可以在旋转搅拌拨叉（１２）的带动下在研磨罐内与磨砂（１６）相互作用，通过计算试样表面单位面积的失重量来评价涂层的耐磨蚀性能。本发明专利技术在测试中可以任意改变磨粒磨损的测试温度、应力和时间，并且设备操作简单、实用；测试数据准确、重复性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，利用磨粒磨损和高温氧化的共同作用的原理来测量涂层耐高温磨蚀的性能，属于材料磨损、腐蚀和防护

技术介绍
材料的磨蚀与防护始终是人们重点研究的领域。在冶金、电力、矿山、建材和化工等工业领域，由于材料的磨损和腐蚀，每年都会造成巨额的浪费和损失，甚至会造成设备的毁坏和人员的伤亡。因此，提高材料的耐磨蚀性能就成为人们极为关注和急需要解决的问题。提高材料耐磨蚀的方法很多，其中采用热喷涂技术在零件或工件表面制备一层耐磨蚀的涂层是目前采用最多、最经济和最有效的方法之一。热喷涂涂层耐磨蚀性能的好与坏，直接影响到零件或工件的使用寿命。涂层耐磨蚀性能的提高和新型热喷涂涂层的研发，都需要有更好的、更实用的测试手段和方法。目前，国内外见诸于报道的高温磨粒磨损(包括高温冲蚀)方法也有多种，但是对于热喷涂涂层的高温磨蚀性能的测试而言，目前应用较多的是GW/CS-MS型高温冲蚀试验方法。高温冲蚀试验方法是用压缩空气将磨砂带进电阻炉中，利用磨砂对待测的试样表面进行冲击，通过测量试件受冲蚀后的失重来评价涂层耐磨蚀性能的一种方法，其应用的装置如图1所示。但这种方法存在以下不足1)被测试件为长方体，六个表面中仅有一个表面为喷有涂层的测试面，而其它表面会因高温氧化而产生增重，对测试结果的准确性造成较大的影响；2)为了减少测量的误差，该方法在测试前要对长方体试样的六个表面进行表面渗铝处理，因此试样的制备比较复杂；3)电阻炉容积不大，进入电阻炉的磨砂没有出口，因此测量时间太短，仅有15分钟，这不仅与实际的磨蚀工况有较大的区别，也影响测量结果的准确性；4)测量结果的准确性还取决于冲击试样磨砂的流量和流速，该方法磨砂的流量和流速的稳定性也还存在一定的问题；5)测试中高速运动的磨砂产生的散射，也会与长方体试样的非测试表面产生冲撞，这也会给测量结果的准确性带来影响。因此，研究和开发更适合热喷涂涂层实际应用工况的，能更准确、更科学测量和评价涂层性能的新型高温磨粒磨损测试装置和方法是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决热喷涂涂层(包括其它涂层)在高温条件下耐磨粒磨损性能的测试和评价问题，为测试和评价热喷涂涂层的高温耐磨蚀性能提供测新型试装置和方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。本装置主要包括有与可控硅温度控制器17相连接的电阻炉1和固定在电阻炉1上的两根升降柱6。其中，两根升降柱6的上方通过横梁8固定连接，横梁8与电阻炉1之间设置有一能够沿着两根升降柱6上下移动的升降平台13，升降平台13上固定有电机和减速器11，减速器11输出轴向下，并通过联轴器7与旋转搅拌拨叉12连接。横梁8上方有一升降摇柄10，升降摇柄10下方有一丝杠9，丝杠9与升降平台13连接。电阻炉1的炉膛中设置有研磨罐2，研磨罐2上方设置有保温盖14，热电偶15和旋转搅拌拨叉12穿过保温盖14伸入研磨罐2内。研磨罐2内放有球形试样3和磨砂16，在球形试样3的上方放置有载荷块4，载荷块4的中心孔套在旋转搅拌拨叉12的轴上，载荷块4和研磨罐2的内壁之间留有间隙。所述的载荷快4的数量大于等于1。测试时，磨粒磨损的载荷可以由同等质量的多个载荷块4叠加而成，载荷块4的中心孔套在旋转搅拌拨叉12的轴上，载荷块4放置在球形试样3的上方，改变载荷块4的质量可以调节磨砂与球形试件3表面相互作用应力的大小。所述的磨砂16采用高硬度、粗颗粒、耐高温的棕刚玉磨砂或碳化硅磨砂。利用上面所述的一种高温磨粒磨损测试装置进行测试，具体操作步骤如下1)首先旋转升降摇柄10，将电机和减速器11升到系统的上方，将磨砂16放入研磨罐2内，盖上保温盖14，然后打开电阻炉1的控制电源，通过控制器17将电阻炉1加热到所预定的测试温度；2)待电阻炉1升到所预定的温度后，打开炉膛，将球形试样3放入研磨罐2内；3)将旋转搅拌拨叉12放入研磨罐2内，并将载荷块4置于球形试样3的上方，然后合上保温盖14；4)旋转升降摇柄10，使电机和减速器11向下运动，并通过联轴器7将减速器和旋转搅拌拨叉12进行连接；5)继续给电阻炉1加热，待电阻炉1温度升到所预定温度后接通电机电源，旋转搅拌拨叉12转动，开始计时；6)当到达测试所设定的时间后，关闭电阻炉1电源和电机11电源，松开旋转搅拌拨叉12和减速器的连轴器，旋转升降摇柄10将电机和减速器11升至系统最上方，打开保温盖14，先取出旋转搅拌拨叉12和载荷块4，然后取出球形试样3在空气中冷却，待炉温冷却后将研磨罐2内的磨砂取出，关闭电阻炉保温盖14；7)待球形试样3冷却后，去除其表面的杂质，然后称量试样质量和测量试样的直径，然后进行磨损量的计算。球形试样3是按如下步骤进行制备的1)采用轴承钢球作为基体材料，对轴承钢球进行退火处理；2)对轴承钢球钻一孔，对轴承钢球表面进行喷砂处理，使长杆螺栓19的一端与轴承钢球上的孔固定连接，另一端与第二电机和减速器18的轴相连接，轴承钢球能够在长杆螺栓19的支撑下旋转，对喷砂处理后的钢球表面进行热喷涂； 3)然后用螺栓对球形试样3的孔进行封孔，并对封孔处表面涂层补喷，最后制备完成球形试样3。高温磨粒磨损测试方法的基本原理表面覆有涂层的球形试样，在高温氧化气氛和压应力的条件下对硬质颗粒进行碾压，利用硬质颗粒对试件表面的切削、撞击和摩擦作用，使表面材料造成磨耗，通过计算试件表面单位面积的失重量来评价涂层的耐磨蚀性能，如图6所示。本专利技术的优点在于测试试样为表面覆有涂层的球形试样，测试中可以任意改变磨粒磨损的测试温度、应力和时间；设备操作简单、实用；测试数据准确、重复性好。本专利技术适合各种热喷涂涂层和其他各类涂层的高温磨粒磨损试验，也可以对各类材料(球形试样)进行耐磨粒磨损性能的评价。附图说明图1为GW/CS-MS高温冲蚀测试装置示意2为覆有涂层的球状试样的示意3为球形试样机械加工结构示意4为球型式样热喷涂过程示意5为高温磨粒磨损测试装置的示意6为高温磨粒磨损测试原理图中1、电阻炉，2、研磨罐，3、球形试样，4、载荷块，5、滑动套，6、升降柱，7、联轴器，8、横梁，9、丝杠，10、升降摇柄，11、电机和减速器，12、旋转搅拌拨叉，13、升降平台，14、保温盖，15、热电偶，16、磨砂，17、控制器；18、第二电机和减速器，19、长杆螺栓，20、涂层，21、喷涂枪，22、基材，23、封孔螺栓，24、砂量调节杆，25、砂斗，26、进砂管，27、第二电阻炉，28、砂气混合室，29、排气管，30、长方体试样，31、载气预热管，32，33、第二热电偶，34、喷管。具体实施例方式下面结合图2～图5详细说明本专利技术的实施例。本实施例主要包括有电阻炉1，电阻炉1与可控硅温度控制器17相连接。电阻炉1上固定有两根升降柱6，两根升降柱6的上方被一个横梁8所连接固定。横梁8与电阻炉1之间设置有升降平台13，升降平台13通过滑动套5与升降柱6连接，能够沿着两根升降柱6上下移动。升降平台13上固定有电机和减速器11，减速器11输出轴向下，并通过联轴器7与旋转搅拌拨叉12连接。横梁8上方有一升降摇柄10，升降摇柄10下方有一丝杠9，丝杠9与升降平台13连接。电阻炉1的炉膛中设置有研磨罐2，研磨罐2上方设置有保温盖14，热电偶15和旋转搅拌拨叉12穿过保温盖14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温磨粒磨损测试装置，其特征在于：主要包括有与可控硅温度控制器（１７）相连接的电阻炉（１）和固定在电阻炉（１）上的两根升降柱（６）；其中，两根升降柱（６）的上方通过横梁（８）固定连接，横梁（８）与电阻炉（１）之间设置有能够沿着两根升降柱（６）上下移动的升降平台（１３），升降平台（１３）上固定有电机和减速器（１１），减速器输出轴向下，并通过联轴器（７）与旋转搅拌拨叉（１２）连接；横梁（８）上方设置有一升降摇柄（１０），升降摇柄（１０）下方有一丝杠（９），丝杠（９）与升降平台（１３）连接；电阻炉（１）的炉膛中设置有研磨罐（２），研磨罐（２）的上端设置有保温盖（１４），热电偶（１５）和旋转搅拌拨叉（１２）穿过保温盖（１４）伸入研磨罐（２）内；研磨罐（２）内放有球形试样（３）和磨砂（１６），在球形试样（３）的上方放置有载荷块（４），载荷块（４）的中心孔套在旋转搅拌拨叉（１２）的轴上，载荷块（４）和研磨罐（２）的内壁之间留有间隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏琪，任春岭，栗卓新，李国栋，李红，周新建，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]