專利名稱：一種鈦火液滴法試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃鈦合金及阻燃涂層技術(shù)，特別是涉及一種針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用阻燃 鈦合金、阻燃涂層阻燃性能測(cè)試的試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金由于比強(qiáng)度及比模量高、密度低、抗破壞能力強(qiáng)，作為高強(qiáng)輕質(zhì)材料在 航空、航天、船舶工業(yè)、軍事工業(yè)方面獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是在航空航天方面，為了提高 推重比及有效承載，高性能的輕金屬材料鈦合金被廣泛應(yīng)用于制作航空部件。然而，鈦合金 用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部件時(shí)，容易發(fā)生鈦著火故障，鈦著火的范圍可以從輕微的葉尖燃燒、 后緣區(qū)燃燒，發(fā)展到大范圍燃燒，有時(shí)甚至造成機(jī)匣360°燒穿。
為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比及有效承載，現(xiàn)代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用鈦合金制 造壓氣機(jī)機(jī)匣、轉(zhuǎn)子盤、轉(zhuǎn)子葉片、靜子葉片和風(fēng)扇葉片等關(guān)鍵部件，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的1/3 左右為鈦合金。
常規(guī)鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用時(shí)容易發(fā)生鈦著火故障，阻燃鈦合金及阻燃涂層 技術(shù)已成為確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。
研制阻燃鈦合金及阻燃涂層是解決鈦火故障的主要方法，但是如何檢驗(yàn)研制的阻 燃鈦合金及阻燃涂層的阻燃有效性是擺在科研人員面前的一個(gè)難題。目前，美國(guó)、俄羅斯等 國(guó)家分別采用不同原理研制出摩擦起火、激光點(diǎn)火等不同類型的鈦火試驗(yàn)裝置。摩擦法的 試驗(yàn)?zāi)Ｊ绞峭ㄟ^(guò)對(duì)試樣進(jìn)行低溫加熱(發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)的工作溫度)，利用高轉(zhuǎn)速摩擦引燃 鈦合金。激光點(diǎn)火法是利用激光引燃鈦合金來(lái)測(cè)試阻燃鈦合金本身在高溫下的燃燒速度等 特性。
以上兩種試驗(yàn)方法均不能模擬在發(fā)動(dòng)機(jī)鈦火故障中因熔融液滴飛濺到壓氣機(jī)機(jī) 匣內(nèi)壁而引起的二次燃燒過(guò)程，考慮到目前鈦火防止技術(shù)實(shí)驗(yàn)需求比較迫切，因此，研制一 臺(tái)能夠模擬發(fā)動(dòng)機(jī)鈦火二次燃燒過(guò)程的鈦火液滴法試驗(yàn)裝置可有效解決鈦火防止技術(shù)有 效性試驗(yàn)驗(yàn)證難題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種鈦火液滴法試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法，用 于實(shí)現(xiàn)阻燃鈦合金及阻燃涂層阻燃有效性驗(yàn)證。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，包括燃燒倉(cāng)、控制系統(tǒng)、 試樣加熱電源、氣體加熱爐、等離子熱源系統(tǒng)，所述氣體加熱爐設(shè)置于燃燒倉(cāng)下部，所述試 樣加熱電源與燃燒倉(cāng)電連接，用于加熱試樣；所述控制系統(tǒng)用于控制燃燒倉(cāng)、氣體加熱爐及 氣體流量；其中，還包括
設(shè)置于燃燒倉(cāng)中心位置的試樣夾具；
設(shè)置于燃燒倉(cāng)中的氣體噴管；
設(shè)置于燃燒倉(cāng)頂部的自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)；
其中，根據(jù)所述控制系統(tǒng)的控制，當(dāng)所述試樣夾具上安裝試樣后，啟動(dòng)所述試樣加 熱電源加熱試樣，調(diào)節(jié)氣體閥門至設(shè)定流量值，啟動(dòng)所述氣體加熱爐加熱氣體，當(dāng)所述試樣 及氣體溫度達(dá)到設(shè)定值后，啟動(dòng)所述等離子熱源系統(tǒng)，啟動(dòng)所述自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，將TAl絲材 熔化，熔融液滴滴落在所述試樣表面，引燃或未引燃所述試樣。
其中，還包括安裝在燃燒倉(cāng)外的高速攝像機(jī)，用于拍攝鈦火液滴法試驗(yàn)過(guò)程。
其中，所述等離子熱源系統(tǒng)包括等離子電源、等離子控制柜、等離子噴槍、離子氣 源、制冷機(jī)組，所述等離子噴槍置于所述燃燒倉(cāng)上方，所述制冷機(jī)組及所述等離子控制柜分 別與所述等離子噴槍連接，所述等離子電源與所述等離子控制柜連接。
其中，還包括一可在X-Y方向雙軸運(yùn)行的X-Y行走機(jī)構(gòu)，安裝于所述燃燒倉(cāng)上，所 述等離子噴槍安裝于所述X-Y行走機(jī)構(gòu)上。
其中，所述自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)與控制器組成。
其中，所述氣體包括壓縮空氣與氧氣。
其中，還包括一 K型熱電偶，焊接于所述氣體噴管及所述試樣上，用于試樣測(cè)溫及 氣體出口測(cè)溫。
而且，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能測(cè)試 方法，利用上述的鈦火液滴法試驗(yàn)裝置進(jìn)行，該方法包括
步驟一選定一種鈦合金作為阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能驗(yàn)證對(duì)比試樣；
步驟二 將所述對(duì)比試樣安裝在所述試樣夾具上，打開試樣加熱電源加熱試樣，調(diào) 節(jié)試樣加熱電源電流，加熱試樣至試驗(yàn)設(shè)定溫度值；
步驟三打開壓縮空氣與氧氣，調(diào)節(jié)壓縮空氣與氧氣壓力至設(shè)定值，調(diào)節(jié)壓縮空氣 與氧氣流量至試驗(yàn)設(shè)定值；
步驟四打開氣體加熱爐，將壓縮空氣及氧氣的混合氣體加熱至試驗(yàn)設(shè)定溫度 值；
步驟五開啟等離子熱源系統(tǒng)；
步驟六啟動(dòng)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，將TAl絲送入等離子弧內(nèi)，等離子弧熔化TAl絲，熔融 液滴滴落至所述試樣表面，引燃或未引燃所述試樣；
步驟七在試驗(yàn)設(shè)定參數(shù)下，當(dāng)所述試樣未被熔融液滴引燃時(shí)，重復(fù)步驟六，連續(xù) 試驗(yàn)至少五次，如果連續(xù)五次試驗(yàn)過(guò)程中，所述試樣發(fā)生燃燒，則終止此輪試驗(yàn)，降低試驗(yàn) 參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行下輪試驗(yàn)，當(dāng)一輪試驗(yàn)過(guò)程中，連續(xù)五次所述試樣均不發(fā)生燃燒時(shí)，則認(rèn)定此 試驗(yàn)參數(shù)為所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)，在低于此參數(shù)條件下所述對(duì)比試樣不發(fā)生燃燒。
其中，較佳地，還包括步驟八將所述阻燃鈦合金試樣或阻燃涂層試樣安裝在試樣 夾具上，設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)為所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)，重復(fù)步驟二至步驟六，當(dāng)所述阻燃鈦 合金試樣或阻燃涂層試樣在所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)條件下不發(fā)生燃燒，則所述阻燃鈦 合金或阻燃涂層具有一定阻燃性能。
并且，較佳地，所述步驟七、步驟八中，進(jìn)一步包括通過(guò)安裝在所述燃燒倉(cāng)的觀察 窗外的高速攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程中液滴引燃試樣過(guò)程的步驟。
本發(fā)明研制的新一代鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)鈦合金部 件，用以測(cè)試不同鈦合金的臨界燃燒參數(shù)、驗(yàn)證不同阻燃鈦合金、阻燃涂層的阻燃有效性， 是開展航空發(fā)動(dòng)機(jī)阻燃鈦合金、阻燃涂層研究的關(guān)鍵技術(shù)和重要試驗(yàn)方法，有助于更深入的研究阻燃鈦合金、阻燃涂層的阻燃機(jī)理。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖I是欽火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成圖；圖2A及圖2B是鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)夾具示意圖；圖3是采用鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試所得典型鈦合金臨界燃燒參數(shù)；其中，附圖I標(biāo)記I-制冷機(jī)組2-等離子電源3-等離子控制柜4-PLC控制器5-等離子噴槍6-XY-行走機(jī)構(gòu)7-自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)8-TA1鈦絲9-燃燒倉(cāng)10-氣體噴管11-氣體加熱爐12-觀察窗13-試樣14-控制系統(tǒng)15-試樣加熱電源16-壓縮空氣17-氧氣其中，附圖2標(biāo)記I-絕緣底座2-底架3-壓片4-壓頭5-上壓桿6-壓頭支架
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步更詳細(xì)的描述。圖I是鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成圖，如圖I所示，等離子控制柜3上安裝有 PLC控制器4，等離子噴槍5安裝在X-Y行走機(jī)構(gòu)6上，TAl鈦絲8安裝在自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7 上，X-Y行走機(jī)構(gòu)6與自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7安裝在燃燒倉(cāng)9上。燃燒倉(cāng)9前端蓋開有觀察窗12，外部可安裝高速攝像機(jī)拍攝整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，燃燒 倉(cāng)9內(nèi)部安裝有氣體噴管10及試樣13，氣體噴管10與試樣13上采用儲(chǔ)能點(diǎn)焊機(jī)焊接有 K型熱電偶，采集氣體出口溫度與試樣溫度，并分別與氣體加熱爐和試樣加熱電源形成閉環(huán) 反饋，控制氣體出口溫度與試樣溫度。具體而言，本發(fā)明提出一種鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，包括燃燒倉(cāng)9、控制系統(tǒng)14(由 北京金輪坤天特種機(jī)械有限公司生產(chǎn))、試樣加熱電源15、氣體加熱爐11、等離子熱源系 統(tǒng)，所述氣體加熱爐11設(shè)置于燃燒倉(cāng)9下部，所述試樣加熱電源15與燃燒倉(cāng)9電連接，用 于加熱試樣13 ;所述控制系統(tǒng)14用于控制燃燒倉(cāng)9、氣體加熱爐11及氣體流量；并且還包 括設(shè)置于燃燒倉(cāng)9中的試樣夾具；設(shè)置于燃燒倉(cāng)9中的氣體噴管；設(shè)置于燃燒倉(cāng)9頂部的自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7 ;根據(jù)所述控制系統(tǒng)14的控制，當(dāng)所述試樣夾具上安裝試樣后，啟動(dòng)所述試樣加熱電源15加熱試樣13，調(diào)節(jié)氣體閥門至設(shè)定流量 值，啟動(dòng)所述氣體加熱爐11加熱氣體，當(dāng)所述試樣13及氣體溫度達(dá)到設(shè)定值后，啟動(dòng)所述 等離子熱源系統(tǒng)，啟動(dòng)所述自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7，將TAl絲材熔化，熔融液滴滴落在所述試樣表 面，以引燃或未引燃所述試樣來(lái)判定阻燃涂層的阻燃性能。
其中，本發(fā)明的裝置較佳還包括安裝在燃燒倉(cāng)9外的高速攝像機(jī)，用于拍攝鈦火 液滴法試驗(yàn)過(guò)程。
并且，所述等離子熱源系統(tǒng)包括等離子電源2、等離子控制柜3、等離子噴槍5、離 子氣源、制冷機(jī)組I，所述等離子噴槍5置于所述燃燒倉(cāng)9上方，所述制冷機(jī)組I及所述等離 子控制柜3分別與所述等離子噴槍5連接，所述等離子電源2與所述等離子控制柜3連接。
并且，本發(fā)明的裝置較佳還包括一可在X-Y方向雙軸運(yùn)行的X-Y行走機(jī)構(gòu)6，安裝 于所述燃燒倉(cāng)9上，所述等離子噴槍5安裝于所述X-Y行走機(jī)構(gòu)6上。
并且，所述自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7由步進(jìn)電機(jī)與控制器組成。
并且，所述氣體包括壓縮空氣16與氧氣17。
并且，本發(fā)明的裝置較佳還包括一 K型熱電偶，焊接于所述氣體噴管10及所述試 樣13上，用于試樣測(cè)溫及氣體出口測(cè)溫。
另外，本發(fā)明提出了一種阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能測(cè)試方法，利用上述的 鈦火液滴法試驗(yàn)裝置進(jìn)行，包括如下步驟
步驟一選定一種鈦合金作為阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能驗(yàn)證對(duì)比試樣
步驟二 將所述對(duì)比試樣安裝在所述試樣夾具上，打開試樣加熱電源15加熱試 樣,調(diào)節(jié)試樣加熱電源15電流，加熱試樣至試驗(yàn)設(shè)定溫度值；
步驟三打開壓縮空氣與氧氣，調(diào)節(jié)壓縮空氣與氧氣壓力至設(shè)定值，調(diào)節(jié)壓縮空氣 與氧氣流量至試驗(yàn)設(shè)定值；
步驟四打開氣體加熱爐11，將壓縮空氣及氧氣的混合氣體加熱至試驗(yàn)設(shè)定溫度 值；
步驟五開啟等離子熱源系統(tǒng)；
步驟六啟動(dòng)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7，將TAl絲送入等離子弧內(nèi)，等離子弧熔化TAl絲，熔 融液滴滴落至所述試樣表面，引燃或未引燃所述試樣；
步驟七在試驗(yàn)設(shè)定參數(shù)下，當(dāng)所述試樣未被熔融液滴引燃時(shí)，重復(fù)步驟六，連續(xù) 試驗(yàn)五次，如果連續(xù)五次試驗(yàn)過(guò)程中，所述試樣發(fā)生燃燒，則終止此輪試驗(yàn)，降低試驗(yàn)參數(shù) 繼續(xù)進(jìn)行下輪試驗(yàn)，當(dāng)一輪試驗(yàn)過(guò)程中，連續(xù)五次所述試樣均不發(fā)生燃燒時(shí)，則認(rèn)定此試驗(yàn) 參數(shù)為所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)，在低于此參數(shù)條件下所述對(duì)比試樣不發(fā)生燃燒。
其中，較佳還包括步驟八將所述阻燃鈦合金試樣或阻燃涂層試樣安裝在試樣夾 具上，設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)為所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)，重復(fù)步驟二至步驟六，當(dāng)所述阻燃鈦合 金試樣或阻燃涂層試樣在所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)條件下不發(fā)生燃燒，則所述阻燃鈦合 金或阻燃涂層具有一定阻燃性能。
并且，所述步驟七、步驟八中，進(jìn)一步包括
通過(guò)安裝在所述燃燒倉(cāng)9的觀察窗外的高速攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程中液滴引燃試 樣過(guò)程的步驟。
上述鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)如下
I)試樣加熱方式電阻加熱
2)鈦絲熔化方式等離子弧熔化
3)試樣加熱溫度常溫_850°C
4)氣體加熱溫度常溫_550°C
5)壓縮空氣流量 '2. 5-25L/min
6)氧氣流量5_45L/min
7)氣體壓力范圍0-1. OMPa
8)試樣尺寸125 X 27 X 2mm
圖2A及圖2B是鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)夾具示意圖,如同所示,包括絕緣底座1、底架2、壓片3、壓頭4、上壓桿5及壓頭支架6。
如下通過(guò)應(yīng)用實(shí)例描述鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)試驗(yàn)過(guò)程。
應(yīng)用實(shí)例1:鈦合金臨界燃燒參數(shù)測(cè)試
利用儲(chǔ)能點(diǎn)焊機(jī)將K型熱電偶電焊在125 X 27 X 2mm鈦合金試樣背面，將鈦合金試 樣安裝在試樣夾具上，打開試樣加熱電源15加熱試樣，打開氣體加熱爐11加熱氣體，當(dāng)試 樣與氣體出口溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定值后，開啟等離子設(shè)備，啟動(dòng)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)7，將TAl絲送 入等離子弧內(nèi)，等離子弧熔化TAl絲，熔融液滴滴落至所述試樣表面，當(dāng)所述試樣未被熔融 液滴引燃時(shí)，重復(fù)進(jìn)行熔融液滴滴落引燃試驗(yàn)，連續(xù)試驗(yàn)五次，如果連續(xù)五次試驗(yàn)過(guò)程中， 試樣發(fā)生燃燒，則終止此輪試驗(yàn)，降低試驗(yàn)參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行下輪試驗(yàn)，當(dāng)一輪試驗(yàn)中，連續(xù)五 次試樣均不發(fā)生燃燒，則認(rèn)定此試驗(yàn)參數(shù)為所述試樣臨界燃燒參數(shù)，在低于此參數(shù)條件下 所述試樣不發(fā)生燃燒，圖3所示為采用鈦火液滴法試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試所得典型鈦合金臨界燃燒 參數(shù)。
應(yīng)用實(shí)例2 :阻燃鈦合金、阻燃涂層阻燃有效性驗(yàn)證
試驗(yàn)過(guò)程首先測(cè)試與阻燃鈦合金相對(duì)比試樣或阻燃涂層基體試樣的臨界燃燒參 數(shù)，試驗(yàn)過(guò)程與應(yīng)用實(shí)例I相同。在測(cè)試所得的阻燃鈦合金對(duì)比試樣或阻燃涂層基體試樣 的臨界燃燒參數(shù)下對(duì)阻燃鈦合金、阻燃涂層的阻燃有效性進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)過(guò)程與應(yīng)用實(shí)例 I基本相同，區(qū)別在于試驗(yàn)參數(shù)為阻燃鈦合金對(duì)比試樣或阻燃涂層基體試樣的臨界燃燒參 數(shù)，在此參數(shù)條件下如果阻燃鈦合金、阻燃涂層不發(fā)生燃燒則證明所研發(fā)的阻燃鈦合金、阻 燃涂層具有一定的阻燃性能。
應(yīng)用實(shí)例3 :鈦合金燒損率測(cè)試
在給定試驗(yàn)條件下，利用儲(chǔ)能點(diǎn)焊機(jī)將K型熱電偶電焊在125 X 27 X 2mm鈦合金試 樣背面，將鈦合金試樣安裝在試樣夾具上，打開試樣加熱電源15加熱試樣，打開氣體加熱 爐11加熱氣體，當(dāng)試樣與氣體出口溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定值后，開啟等離子設(shè)備，啟動(dòng)自動(dòng)送 絲機(jī)構(gòu)7，將TAl絲送入等離子弧內(nèi)，等離子弧熔化TAl絲，熔融液滴滴落至所述試樣表面引 燃試樣，然后關(guān)閉氣體開關(guān)，記錄試樣在設(shè)定溫度下、大氣環(huán)境中燃燒時(shí)間。當(dāng)試樣停止燃 燒后，斷開試樣加熱電源15,使試樣在大氣環(huán)境中緩慢冷卻，取下試樣，去除試樣表面燃燒 產(chǎn)物，稱量試樣前后重量差，利用公式(I)計(jì)算鈦合金燒損率
試樣原始重量-試樣燃燒后重量1iW)/傲貝率=-試樣原始重量-X 100%..................⑴
本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于
本發(fā)明研制的新一代鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)鈦合金部 件，用以測(cè)試不同鈦合金的臨界燃燒參數(shù)、驗(yàn)證不同阻燃鈦合金、阻燃涂層的阻燃有效性， 是開展航空發(fā)動(dòng)機(jī)阻燃鈦合金、阻燃涂層研究的關(guān)鍵技術(shù)和重要試驗(yàn)方法，有助于更深入 的研究阻燃鈦合金、阻燃涂層的阻燃機(jī)理。
本發(fā)明不僅可用于現(xiàn)有阻燃鈦合金、阻燃涂層阻燃有效性驗(yàn)證，還可用于新的阻 燃鈦合金、阻燃涂層體系的研發(fā)，為新的阻燃鈦合金、阻燃涂層提供檢測(cè)依據(jù)；本發(fā)明可廣 泛應(yīng)用于從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)、鈦合金、涂層領(lǐng)域研發(fā)的大型骨干企業(yè)、科研院所、大學(xué)試驗(yàn)室坐 寸ο
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形 都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，包括燃燒倉(cāng)、控制系統(tǒng)、試樣加熱電源、氣體加熱爐、等離子熱源系統(tǒng)，所述氣體加熱爐設(shè)置于燃燒倉(cāng)下部，所述試樣加熱電源與燃燒倉(cāng)電連接，用于加熱試樣；所述控制系統(tǒng)用于控制燃燒倉(cāng)、氣體加熱爐及氣體流量；其特征在于，還包括設(shè)置于燃燒倉(cāng)中的試樣夾具；設(shè)置于燃燒倉(cāng)中的氣體噴管；設(shè)置于燃燒倉(cāng)頂部的自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)；根據(jù)所述控制系統(tǒng)的控制，當(dāng)所述試樣夾具上安裝試樣后,啟動(dòng)所述試樣加熱電源加熱試樣,調(diào)節(jié)氣體閥門至設(shè)定流量值,啟動(dòng)所述氣體加熱爐加熱氣體，當(dāng)所述試樣及氣體溫度達(dá)到設(shè)定值后，啟動(dòng)所述等離子熱源系統(tǒng)，啟動(dòng)所述自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，將TAl絲材熔化，熔融液滴滴落在所述試樣表面，以引燃或未引燃所述試樣來(lái)判定阻燃涂層的阻燃性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括安裝在燃燒倉(cāng)外的高速攝像機(jī)，用于拍攝鈦火液滴法試驗(yàn)過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述等離子熱源系統(tǒng)包括等離子電源、等離子控制柜、等離子噴槍、離子氣源、制冷機(jī)組，所述等離子噴槍置于所述燃燒倉(cāng)上方，所述制冷機(jī)組及所述等離子控制柜分別與所述等離子噴槍連接，所述等離子電源與所述等離子控制柜連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括一可在X-Y方向雙軸運(yùn)行的X-Y行走機(jī)構(gòu)，安裝于所述燃燒倉(cāng)上，所述等離子噴槍安裝于所述X-Y行走機(jī)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)與控制器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣體包括壓縮空氣與氧氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鈦火液滴法試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括一K型熱電偶，焊接于所述氣體噴管及所述試樣上，用于試樣測(cè)溫及氣體出口測(cè)溫。
8.一種阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能測(cè)試方法，利用權(quán)利要求1所述的鈦火液滴法試驗(yàn)裝置進(jìn)行，其特征在于，包括步驟一選定一種鈦合金作為阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能驗(yàn)證對(duì)比試樣；步驟二 將所述對(duì)比試樣安裝在所述試樣夾具上，打開試樣加熱電源加熱試樣，調(diào)節(jié)試樣加熱電源電流，加熱試樣至試驗(yàn)設(shè)定溫度值；步驟三打開壓縮空氣與氧氣，調(diào)節(jié)壓縮空氣與氧氣壓力至設(shè)定值，調(diào)節(jié)壓縮空氣與氧氣流量至試驗(yàn)設(shè)定值；步驟四打開氣體加熱爐，將壓縮空氣及氧氣的混合氣體加熱至試驗(yàn)設(shè)定溫度值； 步驟五開啟等離子熱源系統(tǒng)；步驟六啟動(dòng)自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，將TAl絲送入等離子弧內(nèi)，等離子弧熔化TAl絲，熔融液滴滴落至所述試樣表面，引燃或未引燃所述試樣；步驟七在試驗(yàn)設(shè)定參數(shù)下，當(dāng)所述試樣未被熔融液滴引燃時(shí)，重復(fù)步驟六，連續(xù)試驗(yàn)五次，如果連續(xù)五次試驗(yàn)過(guò)程中，所述試樣發(fā)生燃燒，則終止此輪試驗(yàn)，降低試驗(yàn)參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行下輪試驗(yàn)，當(dāng)一輪試驗(yàn)過(guò)程中，連續(xù)五次所述試樣均不發(fā)生燃燒時(shí)，則認(rèn)定此試驗(yàn)參數(shù)為所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)，在低于此參數(shù)條件下所述對(duì)比試樣不發(fā)生燃燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能測(cè)試方法，其特征在干，還包括步驟八將所述阻燃鈦合金試樣或阻燃涂層試樣安裝在試樣夾具上，設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)為所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)，重復(fù)步驟ニ至步驟六，當(dāng)所述阻燃鈦合金試樣或阻燃涂層試樣在所述對(duì)比試樣臨界燃燒參數(shù)條件下不發(fā)生燃燒，則所述阻燃鈦合金或阻燃涂層具有一定阻燃性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種阻燃鈦合金或阻燃涂層阻燃性能驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟七、步驟八中，進(jìn)ー步包括 通過(guò)安裝在所述燃燒倉(cāng)的觀察窗外的高速攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過(guò)程中液滴引燃試樣過(guò)程的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦火液滴法試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法，該裝置包括燃燒倉(cāng)、控制系統(tǒng)、試樣加熱電源、氣體加熱爐、等離子熱源系統(tǒng)，所述氣體加熱爐設(shè)置于燃燒倉(cāng)下部，所述試樣加熱電源與燃燒倉(cāng)電連接，用于加熱試樣；所述控制系統(tǒng)用于控制燃燒倉(cāng)、氣體加熱爐及氣體流量；其中，還包括設(shè)置于燃燒倉(cāng)中的試樣夾具；設(shè)置于燃燒倉(cāng)中的氣體噴管；及設(shè)置于燃燒倉(cāng)頂部的自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)；根據(jù)所述控制系統(tǒng)的控制，啟動(dòng)所述試樣加熱電源加熱試樣，啟動(dòng)所述氣體加熱爐加熱氣體，當(dāng)所述試樣及氣體溫度達(dá)到設(shè)定值后，啟動(dòng)所述等離子熱源系統(tǒng)及自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)，將TA1絲材熔化，熔融液滴滴落在所述試樣表面，以引燃或未引燃所述試樣來(lái)判定阻燃涂層的阻燃性能。
文檔編號(hào)G01N25/22GK103033536SQ20111030300
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者汪瑞軍, 傅斌友, 史萌 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院, 北京金輪坤天特種機(jī)械有限公司