第３４卷第３期 《陶瓷学报》 Ｖ０１．３４．ＮＯ．３ ２０１３年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭＩＣＳ Ｓｅｐ．２０１３ 文章编号：１０００—２２７８（２０１３）０３—０３０５—０４ 陶瓷试样耐冲击磨耗性检测装置 霍平 王宁ｚ 巴芳 张亚娟 孟林林 郑占申 （１．河北联合大学机械工程学院，河北唐山０６３００９；２．河北联合大学以升创新教育基地，河北唐山０６３００９） 摘要 根据实验室所需小型压制陶瓷试样耐冲击性的检测需求，模拟现场工况，开发了一套检测实验室烧制的小型陶瓷试样的耐冲 击性检测装置。通过对实验室不同配方及烧结工艺下的陶瓷试样进行实验检测，用定时比较法对实验数据进行分析，得出的实验 数据和理论分析结果相吻合，征明该装置原理设计正确，实际应用可靠。利用陵装置的检测数据可以为评价陶瓷配方及烧结工艺 的优劣提供可靠依据。 关键词陶瓷试样；耐冲击性；检测装置；定时比较法 中图分类号：ＴＱ１７４．１ 文献标识码：Ａ 实验流程图如图２所示。具体实验步骤如下所述： ０引言 （１）准备两种不同配方及烧结工艺的陶瓷试样， 分别标为陶瓷试样ｌ、陶瓷试样２。 在现实生活中，陶瓷片被广泛应用在承受冲击磨 （２）分别称陶瓷试样ｌ、陶瓷试样２的质量并记录。 损的地方，例如应用在选煤所使用的旋流器中，选煤 （３）将陶瓷试样ｌ固定在挡板上，使陶瓷试样与 时会对旋流器器壁产生很大冲击，这就需要在器壁上 发射甬道对心放置。 安装性能好的耐磨材料（内衬氧化铝的陶瓷板）。但 （４）打开电源开关，使空压机自动充气达到额定 是，目前对陶瓷试样耐冲击性检测的装置主要应用于 压力自动停止。 企业生产的大型陶瓷试样，这样的装置一般体积较 （５）打开气缸的排气口，并同时打开两个电磁型 大、比较昂贵。而且没有专用的实验装置检测院校实 验中小型陶瓷试样的耐冲击性。因此，本文所提到的 实验装置是专门针对实验室小型陶瓷试样的耐冲击 性能的检测而设计的。 １实验装置及工作原理 １．１实验装置 该实验装置由空压机、气缸、软管、继电器、电磁 阀、挡板、陶瓷片、发射甬道、电磁铁、变压器、桥式整 备注：１一空压机；２－气缸；３－软管；４－继电器；５－电磁阀；６一挡板； 流器、弹簧挡片、小球储存器、小钢球、承载台、箱体等 ７一陶瓷片；８－发射甬道；９一变压器；１０－桥式整流器；１１一继电器； １２一电磁铁；１３一小球暂存器；１４－弹簧挡片；１５－承载台 元器件组成，如图ｌ所示。 图１实验装置示意图 １．２工作原理 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｄｅｖｉｃｅ 收稿１３期：２０１３—０４－０２ 基金项目：河北省科技支撑项目（编号：１２２１５１２５Ｄ） 通讯联系人：霍平，Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｕｏｐｉｎｇＯ０９＠１６３．ｃｏｒｎ 《陶瓷学报）＞２ｏｌ３年第３期 ３Ｏ７ 表２第二组陶瓷试样耗损量随时间变化表 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｗａｓｔａｇｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ 本装置中选用了两个电磁型时间继电器，一个用 于控制电磁阀，另一个的用来控制小钢球下落，型号 为ＤＨ４８ｓ（Ｊｓｓ４８Ａ）一ｓ，延时时间（０．１—９９９．９ｓ） 。为 ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｇｒｏｕｐ 了使小球在下落过程中不受气流反冲击的影响，控制 小钢球下落的电磁型时间继电器设定为先闭合０．１ｓ 使小钢球下落一个，然后再开启１．９ｓ（２ｓ为一个循环 周期）；控制电磁阀的电磁型时间继电器没定为先闭 合ｌｓ使其不通气，再开启ｌｓ通气（２ｓ为一个循环周 期）。 ２．４小钢球下落时间控制 小钢球下落装置实现了小钢球按规定时间单个 下落的要求。为了保证小钢球在下落口处不堵塞，并 且可以使小钢球连续下落到甬道内，关键是继电器时 间的控制。又因为此装置中的电磁铁需要用２４ｖ直 流电，所以需要先用变压器把２２０Ｖ交流电转换成 ２６．７Ｖ交流电，然后再用桥式整流器把２６．７Ｖ交流电 转换成２４Ｖ直流电。 ３实验分析 此次实验针对两种不同配方及烧结工艺的Ａｌ２－０ 陶瓷试样的耐冲击性能进行了实验，分为两组，质量 分别用Ｍ１、Ｍ２代替。并没定开始下落的小球个数为 每秒一个，气泵压力为０．８ＭＰａ。实验过程中采集了两 种不同配方及烧结工艺的陶瓷试样的质量结果见表 １和表２。 根据以上两组数据拟合出这两种陶瓷试样的耗 损量随时间的变化图如图５所示。 表１第一组陶瓷试样耗损量随时间变化表 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｗａｓｔａｇｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｇｒｏｕｐ ， ８・（）（） －（）ｆ） 十耗损量１／ｒａｇ ４＿０（） 《耗损量２／ｍｇ ２．００ Ｏ．０（） ０ ２０ ４（） ６（） ８Ｏ 时间／ｍｉｎ 图５两种陶瓷试样的耗损置随时间的变化图 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｗａｓｔａｇｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ 在理论上分析，陶瓷试样的磨损量和时间是成正 比的。在图５中可以看出，实验曲线可以拟合为直线， 所以本实验所得拟合直线与理论分析相吻合。通过对 比两条曲线可知，在相同的冲击力下，在相同的时间 内，陶瓷试样２的耗损量比陶瓷试样１的多，所以陶 瓷试样ｌ的耐冲击性能比陶瓷试样２好。 ４结论语 通过上述分析可以得到结论如下： （１）通过上述实验，验证了耗损量与冲击时间的 近似直线关系，与理论分析结果相吻合。 （２）利用该实验装置来检测陶瓷试样耐冲击性能 的方法是可行的。 （３）测试所得数据结果一定程度上评定陶瓷配方 及烧结工艺的合理性。 参考文献 《陶瓷学报））２０１３年第３期 １哈里斯，克瑞德．冲击和振动手册．北京：科学出版社，１９９０ ２陈智．冲击加速度的研究．苏州大学学报（自然科学），１９９９，１５ （２）：６５～６７． ３吴元强，钟文发．气缸动态设计．液压与气动，１９８２（１）：１６—２Ｏ ４振动与冲击手册编写组．振动与冲击手册（第二卷）．北京：国 防工业出版社，１９９０ Ａ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｍｐａｃｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃ ＨＵＯ Ｐｉｎｇ １ ＷＡＮＧ Ｎｉｎｇ ２ ＢＡ Ｆａｎ９ ２ ＺＨＡＮＧ Ｙａｊｕａｎ２ ＭＥＮＧ Ｌｉｎｌｉｎ １ ＺＨＥＮＧ Ｚｈａｎｓｈｅｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ，Ｈｅｂｅｉ ０６３００９；２．Ｙｉｓｈｅｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ，Ｈｅｂｅｉ ０６３００９） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｗｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａ ｔｅｓｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂ．Ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒ０ｍ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒｍｕｌａｓ ａｎｄ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅ ｔｉｍｅｄ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｒｅ ｉｎ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｐｄｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｏｕｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｊｕｄｇｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｓ ａｎｄ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｅｒａｍｉｃ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ；ｉｍｐａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｔｅｓｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ；ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｍｐａｄｓｏｎ ｍｅｔｈｏｄ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｏｎ Ａｐｒ．２，２０１３ ＨＵＯ Ｐｉｎｇ。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｏｐｉｎｇ００９＠１ ６３．ｃｏｍ
