封严涂层高速高温可磨耗试验机及实验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103018124A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103018124A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210496279.8(22)申请日2012.11.28(71)申请人北京矿冶研究总院地址100160北京市丰台区南四环西路188号总部基地十八区23号楼申请人浙江大学化工机械研究所(72)发明人于月光宣海军任先京沈婕章德铭孙建刚国俊丰张娜刘振波刘建明杨永祺鲁秋源(74)专利代理机构北京凯特来知识产权代理有限公司11260代理人郑立明赵镇勇(51)Int.Cl.G01N3/56(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称封严涂层高速高温可磨耗试验机及实验方法(57)摘要本发明公开了一种封严涂层高速高温可磨耗试验机及试验方法，包括轮盘、火焰加热装置、涂层试样工装。轮盘的边缘部位设有模拟叶片，轮盘连接有主轴增速装置。涂层试样工装连接有进给装置，试样工装的夹持端正对轮盘的边缘部位。火焰加热装置的火焰喷射端指向涂层试样工装的夹持端。可以模拟真实工况下的磨耗磨损，较好地用于封严材料高温高速工况下磨耗磨损机理的研究，同时可以测试各种类型封严材料的可磨耗性能，包括石墨基封严涂层、金属基封严涂层、陶瓷基封严涂层等封严材料。CN103824ACN103018124A权利要求书1/1页1.一种封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，包括轮盘、火焰加热装置、试样工装，所述轮盘的边缘部位设有模拟叶片，所述轮盘连接有主轴增速装置，所述试样工装连接有进给装置，所述试样工装的夹持端正对所述轮盘的边缘部位，所述火焰加热装置的火焰喷射端指向所述试样工装的夹持端。2.根据权利要求1所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述轮盘的边缘部位与所述模拟叶片相对的一侧设有配重块。3.根据权利要求2所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述模拟叶片和配重块通过销钉或镙钉安装到所述轮盘的边缘。4.根据权利要求1所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述主轴增速装置包括安装在主驱动电机输出轴端的主动大带轮和安装在柔性主轴上的从动小带轮，所述柔性主轴的一端与所述轮盘连接，所述主动大带轮与从动小带轮之间通过皮带连接。5.根据权利要求4所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述柔性主轴中间支承处安装有阻尼器。6.根据权利要求1所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述进给装置包括由伺服电机和精密减速器驱动的滚珠丝杠精密平台和手摇导轨。7.根据权利要求6所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述试样工装设有热电偶、红外测温仪、水冷却器、火焰挡板。8.根据权利要求1所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述试样工装与所述进给装置之间设有压电测力仪。9.根据权利要求1所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机，其特征在于，所述火焰加热装置为氧气－乙炔火焰燃烧装置或者丙烷、煤气、煤油、汽油与氧气混合燃烧装置。10.一种权利要求1至9任一项所述的封严涂层高速高温可磨耗试验机进行封严材料磨耗试的方法，其特征在于，包括步骤：将封严涂层试样+基板安装到试样工装上，调整涂层试样至适合的位置，并确定进给动作的原点；操作控制软件，使得轮盘及模拟叶片升速至目标转速并保持；操作火焰加热装置，使得试样温度达到目标温度，并保持；操作控制软件，使得进给装置控制试样以设定的进给速率进行径向进给运动；进给完成，关闭各设备，拆卸模拟叶片及试样，对其称重测量，并记录数据；上述过程中包括以下试验参数制定：由需要进行试验模拟的叶尖线速度，再根据轮盘-模拟叶片的直径，换算成轮盘主轴转速，即试验的目标转速；由需要进行试验模拟的单次叶片-涂层刮削深度，再根据轮盘-主轴的转速及轮盘安装模拟叶片的数量得每秒钟刮削次数，单次刮削深度乘以每秒钟刮削次数换算成涂层试样进给的速率；根据封严涂层使用温度，制定需试验的涂层试样加热温度。2CN103018124A说明书1/4页封严涂层高速高温可磨耗试验机及实验方法技术领域[0001]本发明涉及一种磨耗试验设备及方法，尤其涉及一种封严涂层高速高温可磨耗试验机及实验方法。背景技术[0002]可磨耗封严材料在密封结构中的应用可以有效减少涡轮机械动静配副之间的气路损失，提高机械效率，其典型应用是燃气涡轮发动机领域，包括航空发动机、地面燃气轮机、船用燃气轮机等。燃气涡轮发动机封严结构材料（包括封严涂层）在高速高温气流环境中工作，要求很高的综合性能，包括高温结构强度及稳定性、结合强度，抗冲蚀性能、抗热震性能等。封严材料的典型性能是可磨耗性能，即封严材料与高速转动部件发生摩擦作用时，理想的封严材料会承受全部的磨损磨耗