一種模擬試樣淬火試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于熱力模擬物理試驗領域，具體涉及一種模擬試樣淬火的試驗方法。
【背景技術】
[0002]熱力模擬試驗機可以再現材料多種物理冶金過程，是一種有效的多功能模擬試驗機，在鋼鐵企業、高校以及科研院所得到廣泛地應用。根據生產和科研需要，該試驗機的模擬功能在不斷增強，同時可采用的試驗方法也在不斷改進。
[0003]目前，研究材料高溫組織形態時，通常采用淬火法。雖然，現有的熱力模擬試驗機配備有淬火裝置，在淬火時直接向模擬試樣噴水以實現模擬試樣的淬火，但這會導致與模擬試樣接觸的砧子淬裂，同時給試驗后續的清理和設備的維護增大難度，因此不易采用該方法。
[0004]針對以上不足，申請號為201110192682.7的專利公開了 “一種對壓縮試樣進行急速水淬的試驗方法”，該方法在取消試驗艙門的保護裝置條件下，通過試驗操作員嚴密監視試驗過程，在特定時間內打開試驗艙門，應用尖嘴鉗將模擬試樣取出并放入水中以達到淬火的目的。這種方法雖然解決了直接向模擬試樣噴水而導致的砧子淬裂以及試驗后續的清理問題，但該方法對實驗操作員的操作技能要求較高，即要嚴密監視實驗進程，又要及時將模擬試樣取下并將其放入水中，這不僅增大了勞動強度，而且試驗效果直接取決于試驗操作員。因為試驗操作員的反應速度決定了淬火延遲時間，對于某些鋼種的模擬試驗效果會因為淬火延遲時間過長而受到嚴重影響。此外，該方法在取消試驗艙門的保護裝置條件下進行，若沒有防護措施，容易傷害到試驗操作員。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種可由程序自動控制完成的模擬試樣淬火試驗方法，試驗過程中無需人工操作，避免淬火延遲，同時降低試驗操作強度，提高試驗的安全性。
[0006]為此，本發明所采取的解決方案是:
[0007]—種模擬試樣淬火試驗方法，其特征在于:
[0008]1、通過熱電偶點焊機將熱電偶焊接到模擬試樣表面的中間位置，并用鉭片包裹住模擬試樣的兩端，熱電偶的正負極分別套有兩段石英管，使熱電偶在兩段石英管接頭處可以彎曲。
[0009]2、啟動熱力模擬試驗機，將模擬試樣夾持于兩個砧子之間，熱電偶的接線端連接在試驗機接線端子上，使熱電偶處于彎曲狀態，之后調節冷卻噴嘴的位置及方向，使其噴出的冷卻介質流出方向對準模擬試樣。
[0010]3、抽取真空，使模擬試樣處于真空度為20帕斯卡以下的真空室內，然后向真空室內充入氮氣，防止模擬試樣被氧化和由于壓力差導致冷卻水的噴濺；啟動試驗程序，在試驗運行到模擬試樣開始淬火前的tl秒時，開啟氣體冷卻介質控制閥，使冷卻介質到達模擬試樣的時刻，剛好是模擬試樣淬火時刻，也是砧頭回退的時刻；在之后的t2秒關閉氣體冷卻介質控制閥，同時在淬火時將砧頭回退，使模擬試樣與砧頭脫離；砧頭回退的距離分兩種情況:若試驗不涉及變形，則在模擬試樣開始淬火時將砧頭回退4?6_ ;若模擬試樣變形量為Δ 1，則在模擬試樣開始淬火時，將砧頭回退Λ I+3mm?Λ l+5mm,避免冷卻水接觸到砧頭，導致砧頭被淬火；關閉氣體冷卻介質控制閥前t3秒打開水冷卻介質控制閥，使冷卻水流向模擬試樣，以實現模擬試樣的淬火操作。
[0011]4、在模擬試樣開始淬火時，開啟真空室與外界水管的控制閥，以排出真空室內冷卻水。
[0012]本發明的有益效果為:
[0013]本發明通過套有兩段石英管的熱電偶將模擬試樣限制在冷卻噴嘴作用范圍內，淬火時，依序選用氣體冷卻介質與冷卻水兩種冷卻介質，利用氣體介質作用于模擬試樣，同時進行砧頭回退控制，實現模擬試樣與砧頭瞬間脫離，應用冷卻水冷卻模擬試樣，既實現了淬火，又避免了砧頭與冷卻水接觸而導致的損壞。整個試樣淬火過程由程序自動控制完成，無需人工操作，縮短了淬火延遲時間。試驗過程中，無需破壞設備的安全自鎖系統，降低了試驗的操作強度，提高了試驗操作的安全性。
【具體實施方式】
[0014]1、通過熱電偶焊機將熱電偶焊接到尺寸為Φ 1X 15mm的圓柱狀模擬試樣表面的中間位置，并用鉭片包裹住模擬試樣的兩端，兩段石英管的長度為1mm;熱電偶的正負極分別套有兩段石英管，使熱電偶在兩段石英管接頭處可以彎曲。
[0015]2、啟動熱力模擬試驗機，將模擬試樣夾持于兩個砧子之間，熱電偶的接線端接于試驗機上的接線端子以實現測溫、控溫，同時熱電偶被固定住，對模擬試樣起到一定的約束作用，此時，熱電偶處于彎曲狀態，之后調節冷卻噴嘴的位置及方向，使其噴出的冷卻介質流出方向對準模擬試樣。
[0016]3、抽取真空，使模擬試樣處于真空度為16帕斯卡的真空室內。然后，向真空室內充入氮氣，防止模擬試樣被氧化和由于壓力差導致冷卻水的噴濺。啟動試驗程序，運行試驗。在試驗程序中設定在試驗運行到模擬試樣開始淬火前的0.05秒時，開啟氣體冷卻介質控制閥，并在之后的0.2秒關閉，同時在淬火時將砧頭回退，以使模擬試樣與砧頭能夠順利脫離。氣體介質控制閥所控制的冷卻介質為氣體，提前開啟氣體冷卻介質控制閥是為了使冷卻介質到達模擬試樣的時刻，剛好是模擬試樣淬火時刻，也是砧頭回退的時刻。程序設定模擬試樣不發生變形，則在模擬試樣開始淬火時將砧頭回退4毫米，避免冷卻水接觸到砧頭，導致砧頭被淬火。退回過程用時0.01秒。在之后的0.2秒關閉氣體冷卻介質控制閥是為了減小其對后續淬火過程的干擾。關閉氣體冷卻介質控制閥前0.2秒打開水冷卻介質控制閥，使冷卻水流向模擬試樣，實現模擬試樣的淬火操作。
[0017]4、在模擬試樣開始淬火時，開啟真空室與外界連接管路的控制閥，使真空室與外界相通，冷卻水可以流出，避免冷卻水在真空室內匯集。
[0018]實施例2
[0019]1、通過熱電偶焊機將熱電偶焊接到尺寸為Φ8X 12mm的圓柱狀模擬試樣表面的中間位置，并用鉭片包裹住模擬試樣的兩端，兩段石英管的長度為1mm;熱電偶的正負極分別套有兩段石英管，使熱電偶在兩段石英管接頭處可以彎曲。
[0020]2、啟動熱力模擬試驗機，將模擬試樣夾持于兩個砧子之間，熱電偶的接線端接于試驗機上的接線端子以實現測溫、控溫，同時熱電偶被固定住，對模擬試樣起到一定的約束作用，此時，熱電偶處于彎曲狀態，之后調節冷卻噴嘴的位置及方向，使其噴出的冷卻介質流出方向對準模擬試樣。
[0021]3、抽取真空，使模擬試樣處于真空度為19帕斯卡的真空室內。然后，向真空室內充入氮氣，防止模擬試樣被氧化和由于壓力差導致冷卻水的噴濺。啟動試驗程序，運行試驗。在試驗程序中設定在試驗運行到模擬試樣開始淬火前的0.05秒時，開啟氣體冷卻介質控制閥，并在之后的0.2秒關閉，同時在淬火時將砧頭回退，以使模擬試樣與砧頭能夠順利脫離。氣體介質控制閥所控制的冷卻介質為氣體，提前開啟氣體冷卻介質控制閥是為了使冷卻介質到達模擬試樣的時刻，剛好是模擬試樣淬火時刻，也是砧頭回退的時刻。程序設定模擬試樣變形量為Δ1 = Imm,則在模擬試樣開始淬火時,將站頭回退Δ l+4mm = 5mm,避免冷卻水接觸到砧頭，導致砧頭被淬火。退回過程用時0.02秒。在之后的0.2秒關閉氣體冷卻介質控制閥是為了減小其對后續淬火過程的干擾。關閉氣體冷卻介質控制閥前0.2秒打開水冷卻介質控制閥，使冷卻水流向模擬試樣，實現模擬試樣的淬火操作。
[0022]4、在模擬試樣開始淬火時，開啟真空室與外界連接管路的控制閥，使真空室與外界相通，冷卻水可以流出，避免冷卻水在真空室內匯集。
【主權項】
1.一種模擬試樣淬火試驗方法，其特征在于: (1)、通過熱電偶點焊機將熱電偶焊接到模擬試樣表面的中間位置，并用鉭片包裹住模擬試樣的兩端，熱電偶的正負極分別套有兩段石英管，使熱電偶在兩段石英管接頭處可以彎曲； (2)、啟動熱力模擬試驗機，將模擬試樣夾持于兩個砧子之間，熱電偶的接線端連接在試驗機接線端子上，使熱電偶處于彎曲狀態，之后調節冷卻噴嘴的位置及方向，使其噴出的冷卻介質流出方向對準模擬試樣； (3)、抽取真空，使模擬試樣處于真空度為20帕斯卡以下的真空室內，然后向真空室內充入氮氣，防止模擬試樣被氧化和由于壓力差導致冷卻水的噴濺；啟動試驗程序，在試驗運行到模擬試樣開始淬火前的tl秒時，開啟氣體冷卻介質控制閥，使冷卻介質到達模擬試樣的時刻，剛好是模擬試樣淬火時刻，也是砧頭回退的時刻；在之后的t2秒關閉氣體冷卻介質控制閥，同時在淬火時將砧頭回退，使模擬試樣與砧頭脫離；砧頭回退的距離分兩種情況:若試驗不涉及變形，則在模擬試樣開始淬火時將砧頭回退4?6_ ;若模擬試樣變形量為Δ 1，則在模擬試樣開始淬火時，將砧頭回退Λ I+3mm?Λ l+5mm,避免冷卻水接觸到砧頭，導致砧頭被淬火；關閉氣體冷卻介質控制閥前t3秒打開水冷卻介質控制閥，使冷卻水流向模擬試樣，以實現模擬試樣的淬火操作； (4)、在模擬試樣開始淬火時，開啟真空室與外界水管的控制閥，以排出真空室內冷卻水。
【專利摘要】一種模擬試樣淬火試驗方法，通過點焊機將正負極分別套有兩段石英管的熱電偶焊接到模擬試樣表面中間位置，并用鉭片包裹住試樣兩端；啟動試驗機將試樣夾持于兩個砧子之間，熱電偶另一端連接在設備接線端子上；抽取真空，使試樣處于真空度＜20帕斯卡的真空室內，然后向真空室內充入氮氣；在試樣開始淬火前t1秒開啟氣體冷卻介質控制閥，在之后的t2秒關閉，同時在淬火時將砧頭回退，使試樣與砧頭脫離；關閉氣體冷卻介質控制閥前t3秒打開水冷卻介質控制閥，使冷卻水流向試樣，實現模擬試樣的淬火操作。本發明模擬試樣淬火過程由程序自動控制完成，無需人工操作，可避免淬火延遲，降低試驗操作強度，提高試驗的安全性。
【IPC分類】C21D1/667, C21D1/773
【公開號】CN105219934
【申請號】CN201410283321
【發明人】趙寶純, 李桂艷, 劉鳳蓮, 趙坦, 李廣龍, 黃磊, 王曉峰
【申請人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年6月23日