[发明专利]一种原位加热的热裂纹测试装置

说明书

本发明公开了一种原位加热的热裂纹测试装置。该装置包括：炉体、拉伸装置、连接杆、应力传感器、试棒、热电偶、保温层、磁场线圈、发热环、Al₂O₃坩埚、基座、连接夹头、水冷夹头；基座在炉体外底部；拉伸装置下有拉伸装置导轨支架，应力传感器通过连接杆与拉伸装置相连；水冷夹头夹持在试棒右端，试棒置于Al₂O₃坩埚内且同轴；坩埚外侧依次套有发热环、磁场线圈和保温层；热电偶预埋在坩埚外壁上；试棒加热熔化后，拉伸装置启动，调节发热环的温度，选择水冷夹头的水流量或控制磁场线圈产生磁场，得到不同冷速下，不同枝晶生长方向或等轴晶形态下试棒热裂的临界条件。该发明能定量、精确地研究金属不同晶粒形态的热裂问题。

技术领域

本发明涉及铸造和连铸等金属凝固技术领域，特别是一种原位加热的热裂纹测试装置。

背景技术

金属凝固过程中因为相变等原因会出现凝固收缩现象，随着凝固的进行，金属的体积会改变，当处于凝固过程中的糊状区时，金属收缩受限，有时会导致铸件的热裂现象，所以了解金属材料的热裂倾向，定量测量其产生热裂的临界条件(包括：临界热应力，临界温度，临界固相率，临界组织构成等)，已经成为指导实际生产的关键。

金属的热裂及其倾向性：金属在凝固过程中会经历固相和液相混合的糊状区，在铸造生产过程中，因为造型、凝固顺序不同等原因，合金收缩受限且液相补缩不足，从而导致裂纹的萌生，以致在铸件完全冷却后会留下裂纹。有些金属很容易出现热裂纹，则称其热裂倾向性严重。

目前，定量测量金属产生热裂的临界条件的方法有：

1、采用ZSR合金热裂倾向性测定仪或ZQS-2000双试棒合金热裂—线收缩仪，即采用熔融浇注的方式，将金属液浇注至设计好的砂型中，限制金属液凝固过程中的收缩产生热裂纹；装置由砂型，热电偶，传感器，数据采集系统构成。

2、采用主动施加载荷条件，从而进行铝合金热裂测试实验，即采用熔融浇注的方式，将金属液浇注至设计好的砂型中，通过主动施加载荷的方式完成热裂纹的产生。试验装置由砂型，热电偶，传感器，拉伸机，保温材料，数据采集系统构成。

3、采用Gleeble热模拟实验机，即通过电流加热夹持的试棒，利用拉力机完成拉伸或压缩试验。

但是上述三种方法均不能控制钢液凝固时的温度梯度，故研究的晶粒形态比较单一。浇注法由于降温速率不断变化，且各部位的温度差很大，应变速率难以准确计算，无法定量研究热裂临界条件等问题；浇注金属液时，过多依赖操作者的浇注技巧，试验的稳定性不佳，测量精确度较低。

发明内容

本发明的目的是提供了一种原位加热的热裂纹测试装置，采用原位加热金属的方式，并引入磁场来控制钢液凝固后的晶粒形态，从而定量研究金属不同晶粒形态的热裂问题，稳定性好，测量精度高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种原位加热的热裂纹测试装置，包括：

拉伸装置、连接杆、炉体、应力传感器、试棒、热电偶、保温层、磁场线圈、发热环、Al₂O₃坩埚、基座、连接夹头、水冷夹头以及拉伸装置导轨支架；