[发明专利]一种陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体设置有开关门(5)，所述箱体包括加热部(1)和冷却部(4)，所述加热部(1)与所述冷却部(4)之间设置有门操作机构(3)，所述加热部(1)中设置有加热源(2)，所述冷却部(4)中设置有冷气喷嘴(6)和排气导管(7)，所述冷气喷嘴(6)与冷却系统连接；

试验件安装平台，包括平台(9)和支架(10)，所述平台(9)设置在所述箱体中，所述平台(9)用于放置表面设置有热电偶的试验件(8)，所述支架(10)与直线位移机构(11)连接，所述直线位移机构(11)能够带动所述试验件安装平台在所述箱体的加热部(1)与冷却部(4)之间往返运动；

控制系统(14)，包括PLC控制器，所述PLC控制器控制所述加热源(2)、所述冷却系统、所述门操作机构(3)以及所述直线位移机构(11)；

上位机系统(15)，所述上位机系统(15)与所述控制系统(14)连接，用于设备监控和数据采集。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述加热部(1)侧壁设置有隔热棉，顶部为透气隔板。

3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述冷却系统包括空压机(12)和干燥机(13)，所述冷却系统产生的冷却气体，能够用于所述试验件(8)的降温冷却、驱动所述门操作机构(3)以及所述直线位移机构(11)。

4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述平台(9)为石英板。

5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述加热源(2)为12根配置有镀金反射器的红外线加热灯管，每个所述加热灯管的功率为4.3kW。

6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述控制系统(14)还包括温度控制器以及电力调整器，所述PLC控制器通过将控制信号传给温度控制器，进而控制所述电力调节器，实现对所述加热灯管功率的调节。

7.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述上位机系统(15)的控制软件为组态王。

8.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，所述设备监控包括空压机压力监控、炉体状态监控、试验温度监控，所述数据采集包括对试验时间、试验件编号、试验温度、试验压力、循环次数的采集。

9.一种陶瓷基复合材料构件热疲劳试验方法，基于权利要求1至8的所述的陶瓷基复合材料构件热疲劳试验装置，其特征在于，包括：

步骤一：通过直线位移机构(11)调节试验件安装平台到加热部(1)中，将试验件(8)通过箱体的开关门(5)放置到试验件安装平台的平台(9)上，并保证门操作机构(3)呈降落状态；

步骤二：通过PLC控制器将目标温度通过信号传送给温度控制器，温度控制器输出信号控制电力调整器，进而对加热灯管进行功率调节，所述加热灯管通电发热，试验件(8)温度迅速上升，试验件(8)表面的热电偶将温度信号反馈到温度控制器，温度控制器通过与目标温度比对计算来调节电力调整器，从而形成闭环控制，实现加热循环；

步骤三：PLC控制器控制门操作机构(3)升起，试验件安装平台通过直线位移机构(11)移动到冷却部(4)，到达位置后，门操作机构(3)降落，冷气喷嘴(6)电磁阀打开，冷却系统产生的冷却气体到达试验件(8)表面实现强制降温，实现冷却循环；

步骤四：当试验件(8)温度达到目标温度后，温度信号通过上位机系统(15)传输到PLC控制器，PLC控制器发出指令，冷气喷嘴(6)电磁阀关闭，门操作机构(3)升起，试验件安装平台通过直线位移机构(11)移动到加热部(1)，到达位置后，门操作机构(3)降落，进入加热循环；

步骤五：重复步骤二至步骤四，直至完成试验件(8)的热疲劳试验。