[发明专利]一种液态金属空化冲蚀实验装置

说明书

本发明公开了一种液态金属空化冲蚀实验装置，包括底座以及分别设置在底座上的振动装置和升降旋转装置，振动装置上设置有实验用加热装置，加热装置上方设置有含高密封圈的炉盖，炉盖上设置有搅拌机构，搅拌机构与炉盖下的夹盘相连接，夹盘下连接有夹具，夹具与试件连接，炉盖与升降旋转装置连接，升降旋转装置能够控制炉盖的移动将试件放入加热装置中，升降旋转装置、搅拌机构、加热装置以及振动装置分别与控制系统连接，通过对加热装置温度的调节进行腐蚀实验。本发明实验装置炉内温度可控可调节，能够实时监控，使实验数据更可靠。搅拌速度调节范围大，满足高转速这一极端工作条件下的工况模拟。

技术领域

本发明属于液态金属腐蚀实验装置技术领域，具体涉及一种液态金属空化冲蚀实验装置，可用于研究材料在高转速下的冲刷腐蚀行为、高流速流体与材料表面结构之间的交互作用、空蚀与冲蚀的机理等。

背景技术

热镀锌生产线的沉没辊、稳定辊、轴承、轴套等严重的锌液冲刷腐蚀，由此带来巨大的经济损失。据统计：2000年美国57条生产线一年损失为4600万美元。我国仅宝钢镀锌生产线每年因辊类部件的腐蚀损失就高达8000万。因此，用于研究液态金属腐蚀的试验设备非常重要。

目前，市场上销售及使用的液态金属腐蚀实验装置分为两类，一类是管道式装置，通过热对流或者外力驱动使液态金属在管道内流动，进行一个腐蚀试验；一是旋转式装置，通过试样的旋转与液态金属形成相对的速度，实现液态金属的冲刷腐蚀实验。但是，目前市场上销售及使用的液态金属腐蚀实验装置只能进行静态液态金属腐蚀或较低速的液态金属冲刷腐蚀实验模拟。但是在实际工业运用中，液态金属的流动速度极高。以热镀锌加工为例，锌液流速远高达15inch/s，远高于目前普遍的试验设备模拟环境。此外，市场上的这两种液态金属腐蚀装置都没有意识到在高流速的液态金属冲刷下，即使液态金属本身的沸点较高，不容易产生空化现象，但是在随着外部气体被卷入以及紊流的作用下，依旧会发生空化腐蚀。因此，在目前的实验过程中，无法有效地模拟工厂实际生产中同时伴随着的高速冲刷和空化腐蚀作用这一情况，使得实验与实际工况存在着较大的差异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种液态金属空化冲蚀实验装置，不仅能进行高速冲刷，最高转速可达到2000r/min，而且可以模拟高速冲刷腐蚀与空化腐蚀同时作用时的情况，可以有效地模拟热镀锌实际生产过程中的工况。另外，除了能够进行液态金属高速冲刷腐蚀，本实验装置也可进行静态液态金属腐蚀、液态金属低、中速冲刷腐蚀。

本发明采用以下技术方案：

一种液态金属空化冲蚀实验装置，包括底座以及分别设置在底座上的振动装置和升降旋转装置，振动装置上设置有实验用加热装置，加热装置上方设置有含密封圈的炉盖，炉盖上设置有搅拌机构，搅拌机构与炉盖下的夹盘相连接，夹盘下连接有夹具，夹具与试件连接，炉盖与升降旋转装置连接，升降旋转装置能够控制炉盖的移动将试件放入加热装置中，升降旋转装置、搅拌机构、加热装置以及振动装置分别与控制系统连接，通过对加热装置温度的调节进行腐蚀实验。

具体的，加热装置包括加热炉，加热炉设置在高频微振动装置上，加热炉内部设置有用于放置试件的高纯氮化硅坩埚。

进一步的，坩埚为圆柱型腔体结构，腔体的下端封闭，上端带有含中心圆孔的密封型端盖。

进一步的，炉盖上设置有红外测温器，红外测温器与控制系统连接。

具体的，升降旋转装置包括导柱，导柱的一端通过导柱底座与底座连接，另一端通过导套与炉盖连接，导柱的伸出端设置有减速机支架，减速机支架上设置有减速机，减速机与丝杠的一端连接，丝杠的另一端贯穿炉盖上的丝母设置。

进一步的，减速机与控制系统连接，减速机连接有手轮。

具体的，搅拌机构包括搅拌电机和试件架，搅拌电机通过联轴器与搅拌轴的一端连接，搅拌轴的另一端贯穿炉盖与试样架连接，试件通过夹具设置在试样架上。