[实用新型]一种恒温扭动腐蚀磨损试验台

说明书

技术领域

本实用新型属于磨损与腐蚀技术领域，尤其属于一种腐蚀磨损试验台。

背景技术

材料或设备损伤与失效的三种主要方式为磨损、腐蚀与疲劳。磨损是在接触副之间由于相对摩擦运动而造成的材料损失与尺寸变化等破坏；腐蚀则是材料或设备在周围腐蚀性介质(最常见的是液体和气体)作用下，由于发生化学变化、电化学变化或物理溶解等而产生的破坏；而疲劳是在交变载荷作用下产生裂纹直至断裂的一种破坏形式。由于大多数材料或设备都工作在一定的腐蚀性介质中，在发生磨损与疲劳的过程中存在腐蚀现象，此时的磨损与疲劳分别可称为腐蚀磨损(或腐蚀磨损)与腐蚀疲劳，同时磨损与疲劳也存在一定的竞争关系。因此，三种破坏形式虽然产生的条件、原因和损伤机理都不相同，但往往不是单独作用，而是两种甚至三种同时作用，相互促进，造成材料和设备的严重损伤与失效，甚至造成一些灾难性的事故。

按球/平面接触模型，摩擦磨损可分为切向、径向、滚动和扭动等四种基本运动方式。其中滚动与扭动均为对磨副在法向载荷的作用下，在接触面上做的旋转运动，不同之处在于：滚动运动的旋转轴与接触平面平行，如车轮与地面的摩擦；扭动运动的旋转轴与接触面垂直，如髋关节与髋关节盘的摩擦。

扭动是在一定载荷下接触副发生往复扭动的一种摩擦运动方式，大量存在于机械装备与器械中，例如人体植入器械中的人工心脏瓣膜的阀门轴与轴座之间、髋关节和膝关节杵臼状接触区内发生的摩擦运动，日常生活与工业生产中大量使用的各种阀门等都存在扭动摩擦运动，而且大多扭动实例都工作在一定的腐蚀性介质(特别是液体介质)中，从而发生扭动腐蚀磨损，造成设备与器械的损伤失效(如阀门咬合、松动、噪声增加或形成污染源等)。由于扭动的人工模拟与再现控制困难，扭动的相关研究工作一直以来开展较少，而在腐蚀性液体介质中的扭动腐蚀磨损的研究还未见报道。研发扭动腐蚀磨损试验的新方法及其装置，进而对扭动腐蚀磨损现象进行深入研究，对于丰富和发展摩擦学与腐蚀学相关理论具有重要的学术与理论价值，对减少工程中出现的扭动腐蚀磨损问题，改进机械设备与生物工程的相关设计，提高装备与器械的性能与寿命、节约能源等具有十分重要的现实意义和工程应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种恒温扭动腐蚀磨损试验台，该试验台能方便地使材料在恒温试验介质中发生扭动腐蚀磨损，实现扭动摩擦动力学和电化学腐蚀数据的同步采集，从而更真实准确的测试出特定腐蚀介质下，材料的扭动腐蚀磨损性能；为机械与生物工程的相关设计提供更准确、更可靠的依据；以提高装备与器械的性能与寿命。且自动化程度高，控制与测试的精度高，试验数据的重现性好。

本实用新型实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种恒温扭动腐蚀磨损试验台，包括多功能摩擦磨损试验机，多功能摩擦磨损试验机的顶板下方安装的二维移动台，二维移动台下方通过六维力/力矩传感器连接有夹持上试件的上夹具；多功能摩擦磨损试验机的底座上安装有高精低速的转动台，转动台上安装有夹持球试件的下夹具；高精低速转动台、二维移动台、六维力/力矩传感器均与数据采集控制系统电连接，其结构特点是：

下夹具的周沿设有高出球试件的介质腔，介质腔内盛装能将球形试件完全淹没的试验介质；

下夹具的介质腔的腔壁为夹层结构，腔壁的夹层下部设有入水口、上部设有出水口，入水口通过微型水泵与恒温水浴锅相连，而出水口则直接与恒温水浴锅相连，形成恒温循环水系统；

辅助电极、参比电极浸入介质腔的试验介质中，且使参比电极的尖端距上试件的下端面1～3mm；辅助电极、参比电极及上试件上端面分别通过导线与微机控制的电化学工作站的相应端口连接，形成电化学腐蚀测量系统。

本实用新型的使用方法是：

a、上试件的安装

用封样材料将圆柱形的上试样的上端面与侧面封闭，仅露出圆形下端面作为试验工作表面，封样后形成长方体形的上试件，将上试件的上端夹持在上夹具上；

b、恒温状态的进入与保持

开启恒温水浴锅，使其水温升至设定的恒温值，开启微型水泵，将恒温水循环输送至介质腔壁的夹层中，使介质腔内的试验介质保持恒温状态；

c、扭动腐蚀磨损试验

通过数据采集控制系统控制上夹具的上下移动，使上试件与下夹具上已夹持好的球试件接触并施加设定的载荷P，同时通过数据采集控制系统的控制使下夹具及其夹持的球试件以设定的转速、转角和往复次数进行往复旋转，在试验介质中实现上试件与球试件间的扭动腐蚀磨损过程；

d、摩擦动力学试验数据的采集