Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов

Авторы патента:

G01N3/18 - при высокой или низкой температуре

Владельцы патента RU 2593520:

Лодус Евгений Васильевич (RU)

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для физического моделирования геомеханических процессов на образцах горных пород и эквивалентных материалах. Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, размещенные на ней фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, согласно изобретению он снабжен эластичной замкнутой емкостью из теплопроводного материала, закрепленной на опорной площадке и заполненной теплопроводной средой. Предлагаемый термонагружатель существенно повышает качество испытаний образцов материалов на стендах с термонагружением благодаря равномерному термическому воздействию как на ровные, так и неровные участки поверхности испытуемого объекта. 1 ил.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №1603224, кл. G01N 3/10, 1990), содержащий платформу, размещенные на ней фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия диска и площадки.

Недостаток термонагружателя состоит в том, что он обеспечивает равномерное термическое нагружение только на ровных участках поверхности испытуемых объектов. Равномерное термическое воздействие как на ровные, так и неровные участки поверхности испытуемого объекта неосуществимо.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №2367926, кл. G01N 3/18, 2009), содержащий платформу, размещенные на ней фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия диска и площадки.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что он обеспечивает равномерное термическое нагружение только на ровных участках поверхности испытуемых объектов. Если поверхность объекта неровная, то те ее участки, которые контактируют с площадкой термонагружателя непосредственно, прогреваются до больших температур по сравнению с участками поверхности, непосредственного контакта с площадкой не имеющими. Равномерное термическое воздействие как на ровные, так и неровные участки поверхности испытуемого объекта неосуществимо. Это снижает качество испытаний образцов материалов на стендах с термонагружением.

Техническим результатом изобретения является повышение качества испытаний образцов материалов на стендах с термонагружением благодаря равномерному термическому воздействию как на ровные, так и неровные участки поверхности испытуемого объекта.

Технический результат достигается тем, что термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, размещенные на ней фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, согласию изобретению он снабжен эластичной замкнутой емкостью из теплопроводного материала, закрепленной на опорной площадке и заполненной теплопроводной средой.

Эластичная емкость с теплопроводной средой создает плотный контакт между площадкой и поверхностью объекта, что обеспечивает равномерную передачу температуры как на ровные, так и неровные участки поверхности объекта, что и приводит к достижению цели изобретения.

На фиг. 1 представлена схема термонагружателя.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит платформу 1, размещенные на ней фрикционный диск 2 с приводом 3 вращения, опорную площадку 4 из теплопроводного материала и приспособление 5 для взаимного поджатия диска 2 и площадки 4.

Термонагружатель снабжен эластичной замкнутой емкостью 6 из теплопроводного материала, закрепленной на опорной площадке 4 и заполненной теплопроводной средой 7.

Емкость 6 может быть изготовлена, например, из жаростойкой резины. В качестве рабочей среды может использоваться теплопроводная жидкость, газ. Приспособление для поджатия диска 2 к площадке 4 может быть выполнено, например, в виде пружины 5 с винтом для ее поджатия (винт не показан). Позицией 8 на фиг. 1 обозначен испытуемый объект.

Термонагружатель работает следующим образом.

Прижимают емкость 6 термонагружателя к испытуемому объекту 8 так, чтобы поверхность емкости 6 плотно облегала неровности поверхности испытуемого объекта 8. Приспособлением 5 задают усилие поджатия диска 2 к площадке 4. Включают привод 3 и приводят во вращение диск 2 относительно площадки 4. В результате фрикционного взаимодействия происходит нагрев площадки 4, емкости 6 и теплопроводной среды 7, а также участка поверхности испытуемого объекта 8 по площади контакта его с емкостью 6. За счет плотного прилегания поверхности емкости к поверхности объекта происходит равномерный нагрев всей неровной поверхности объекта, контактирующей с емкостью термонагружателя. Температуру нагрева регулируют усилием поджатия диска 2 к площадке 4, а также скоростью вращения диска 2 приводом 3.

Предлагаемый термонагружатель существенно повышает качество испытаний образцов материалов на стендах с термонагружением благодаря равномерному термическому воздействию как на ровные, так и неровные участки поверхности испытуемого объекта.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, размещенные на ней фрикционный диск с приводом вращения, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия диска и площадки, отличающийся тем, что он снабжен эластичной замкнутой емкостью из теплопроводного материала, закрепленной на опорной площадке и заполненной теплопроводной средой.

Изобретение относится к механическим испытаниям объектов, а именно к устройствам для испытаний объектов на вибронагружение в различных средах при высоких температурах и давлениях.

Установка для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов // 2579643

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токсичных материалов на растяжение в условиях малоциклового нагружения в вакууме при повышенных температурах.

Способ определения термомеханических характеристик материалов, обладающих эффектом памяти формы // 2579174

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с памятью формы, а именно сплавов на основе никелида титана, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства для определения и контроля радиальных напряжений термомеханического возврата, необходимых для обеспечения работоспособности соединений при сборке конструкций с помощью муфт из материала с эффектом памяти формы.

Образец для испытания на прочность при нагреве прямым пропусканием тока // 2574233

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к высокотемпературным испытаниям на прочность, и может быть использовано при исследовании свойств наплавленного металла, обладающего высокой твердостью, на установках тепловой микроскопии.

Установка для термомеханических испытаний // 2570103

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а конкретно к оборудованию для испытаний на статические силовые воздействия при повышенных температурах. Установка содержит силовую раму, тепловую камеру с нагревателем и крышкой, приспособление для установки в камере объекта испытаний (ОИ), механизм растягивающего нагружения, протоки охлаждения, регистрирующую аппаратуру, связанную с ПЭВМ.

Устройство для испытания на растяжение дугообразных образцов из токопроводящего материала при повышенной температуре // 2566393

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токопроводящих материалов с целью получения диаграммы деформирования при одноосном растяжении и импульсном нагреве в вакууме или инертной среде.

Способ определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов // 2564520

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов, конкретно к способам определения температуры стеклования Tc, температуры α-перехода Tα температуры начала перехода из стеклообразного состояния в высокоэластичное Tнп и теплостойкости.

Способ испытания стойкости оптического кабеля действию замерзающей воды в защитном полимерном трубопроводе // 2557341

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для испытания стойкости оптического кабеля (ОК), предназначенного для прокладки в защитном полимерном трубопроводе (ЗПТ), к действию замерзающей воды в ЗПТ.

Устройство для формирования и испытания образцов тонких покрытий // 2545082

Изобретение относится к лабораторной испытательной технике, а именно к устройству для формирования и испытания образца тонких покрытий в нагрузочных устройствах, например, для испытания тонких керамических теплозащитных покрытий на механическую прочность растяжением.

Способ определения предела прочности при растяжении диэлектрических материалов при индукционном нагреве // 2538419

Изобретение относится к методам определения механических характеристик диэлектрических материалов с учетом условий их применения. Сущность способа заключается в определении предела прочности при растяжении стандартных образцов при высокоинтенсивном индукционном нагреве промежуточного металлического нагревательного элемента, имеющего тепловой контакт с испытываемым образцом.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов // 2598771

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод с валом для вращения фрикционного элемента, опорную площадку в форме кольца из теплопроводного материала, контактирующую с фрикционным элементом и предназначенную для размещения в отверстии образца, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы, согласно изобретению он снабжен дополнительными опорными площадками, установленными на приспособлении для предотвращения вращения опорной площадки с возможностью изменения положения опорных площадок вдоль оси вала, и дополнительными фрикционными элементами, при этом фрикционные элементы выполнены в виде упругих пластин, одним концом закрепленных на валу привода вращения, а другим концом поджатых за счет изгиба пластин к соответствующим опорным площадкам. Технический результат заключается в увеличении объема информации при испытаниях, поскольку обеспечивается как равномерное, так и неравномерное термическое нагружение стенок отверстия образца. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для определения механических свойств полимерных материалов // 2598981

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к испытаниям полимерных материалов на растяжение-сжатие. Устройство содержит термокриокамеру, размещенные в ней подвижный и неподвижный захваты для образца, механизм деформации образца, выполненный в виде магнитогидродинамического насоса и сообщенных с ним двух гидродвигателей в виде сильфонов, один из которых сообщен с узлом крепления подвижного захвата, измерительное средство для замера усилий и деформаций. Узел крепления подвижного захвата включает в себя стержень с возможностью перемещения по направляющим цилиндрической формы, зафиксированным в пространстве с помощью стойки, один конец стержня сообщен с сильфоном, а другой - с подвижным захватом, при этом стержень проходит через рамку с установленным в ней ползуном, с возможностью передачи информации гибкой пластине для замера деформаций, один конец которой закреплен к рамке, а другой конец жестко закреплен к основанию камеры с помощью кронштейна. Технический результат: повышение точности измерения деформации испытуемого образца. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ оценки остаточного ресурса полой металлической детали, работавшей в условиях ползучести // 2599273

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях для мониторинга прочности ответственного оборудования в процессе его эксплуатации, например паропроводов и корпусных элементов оборудования высокого давления. Сущность: периодически при останове оборудования известным способом проверяют наличие и уровень микроповрежденности наружной поверхности контролируемой детали. При достижении установленного опасного значения указанного уровня из неответственной части контролируемой детали изготавливают серию из нескольких одинаковых образцов круглого поперечного сечения. Каждый из указанных образцов испытывают на разрыв с нагревом образца для создания в нем при нагружении условий ползучести. Оценивают остаточный ресурс контролируемой детали путем математической обработки результатов указанных испытаний. Причем на каждый из указанных образцов наносят острый кольцевой надрез, моделирующий известным способом достигнутый уровень микроповрежденности на поверхности контролируемой детали, а заданное значение механического напряжения в указанном образце при его испытании поддерживают в гладкой части образца за пределами указанного кольцевого надреза. Технический результат: обеспечение возможности учета при испытании образцов уровня микроповрежденности контролируемой детали и проведения указанных испытаний при рабочих параметрах эксплуатации данной детали. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы // 2619046

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, обладающих эффектом памяти формы, и может быть использовано для контроля термомеханических характеристик в условиях пассивного деформирования материалов с эффектом памяти формы для определения и контроля температурных точек фазовых превращений, коэффициента термического и упругого восстановления, а также для контроля получаемых сплавов с памятью формы на соответствие заданным термомеханическим характеристикам, необходимым для обеспечения работоспособности термомеханических соединений при сборке с помощью термомеханических муфт из сплава с эффектом памяти формы. Сущность: осуществляют установку в приспособление для деформации кольцевого образца из материала с памятью формы в аустенитном состоянии с подведенными к нему термопарой и датчиком перемещений, определение наружного диаметра кольца образца, вертикальное нагружение кольцевого образца в аустенитном состоянии вдоль его диаметра, измерение упругой аустенитной деформации, охлаждение кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением накопленной мартенситной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при прямом мартенситном превращении в мартенситное состояние до получения установившегося значения накопленной мартенситной деформации, определение полной деформации путем суммирования упругой аустенитной деформации и накопленной мартенситной деформации, нагрев кольцевого образца с приложенной к нему вертикальной нагрузкой с одновременным измерением термомеханической восстановленной деформации до завершения перехода материала с эффектом памяти формы кольцевого образца при обратном мартенситном превращении в аустенитное состояние до получения установившегося значения термомеханической восстановленной деформации, снятие приложенной вертикальной нагрузки с последующим измерением упругой восстановленной деформации и остаточной деформации, построение графика зависимости деформации от температуры, определение температур начала и окончания прямого и обратного мартенситных превращений с последующим определением среднеарифметических значений температур прямого и обратного мартенситных превращений, величины гистерезиса, относительных значений упругой аустенитной, накопленной мартенситной, полной, термомеханической восстановленной, упругой восстановленной и остаточной деформаций и термомеханических коэффициентов. Технический результат: повышение точности определения термомеханических характеристик за счет осуществления мартенситного сдвига в направлении вектора действующего напряжения в условиях пассивного деформирования с получением больших значений абсолютной деформации, реализации обратимости процесса формовосстановления, получения кривой (или диаграммы) полного цикла переходных процессов в виде гистерезисной петли, получения всех температурных точек фазовых превращений. 3 ил.

Высокотемпературная установка для испытаний механических свойств токопроводящих материалов // 2622492

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов при высоких температурах в условиях индукционного нагрева в вакууме. Высокотемпературная установка содержит ВЧ индуктор, охватывающий испытуемый образец и жесткие верхний и нижний захваты, удерживающие его, а также контролирующую и регистрирующую аппаратуру. Установка снабжена вакуумной водоохлаждаемой камерой, по центру которой расположен вышеупомянутый ВЧ индуктор, окруженный разъемным тепловым экраном и здесь же, по центру, находятся два захвата, удерживающие образец, рабочая часть которого соответствует высоте ВЧ индуктора. Технический результат: повышение рабочей температуры на испытуемом образце до 4000°С в вакуумной камере. 1 ил.

Способ испытаний металлов на растяжение-сжатие и образец для его осуществления // 2624613

Изобретение относится к области испытаний материалов, а конкретно к испытаниям металлических цилиндрических образцов методом деформирования (растяжения-сжатия или сжатия-растяжения), и может быть использовано для физического моделирования в лабораторных условиях процессов многократной пластической деформации металлов, происходящих в условиях промышленного производства и эксплуатации. Сущность: осуществляют термомеханическое циклическое нагружение цилиндрического образца, один цикл нагружения которого включает полуциклы растяжения и сжатия и промежуточный разгрузочный этап. Полуциклы растяжения и сжатия или сжатия и растяжения осуществляют с одинаковой скоростью нагружения и с получением одинаковой степени деформации образца, а промежуточный разгрузочный этап выполняют в течение времени, недостаточного для развития в металле образца процессов разупрочнения. Образец выполнен сплошным цилиндрическим с рабочей частью, имеющей понижение диаметра через переходные зоны. Соотношение длины и диаметра рабочей части образца составляет 1,0÷1,4. Технический результат: обеспечение многократного циклического воздействия растяжением-сжатием или сжатием-растяжением с сохранением исходной формы и размеров образца, исключение потери устойчивости деформации и локального разрушения образца, повышение точности контроля результатов испытаний. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Установка для испытания образцов на термомеханические нагрузки // 2626811

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосные захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал, установленный параллельно захватам, привод вращения вала, шкив, установленный на валу, бесконечный элемент, охватывающий шкив без возможности скольжения, теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, охватываемое бесконечным элементом с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента. Установка снабжена дополнительным валом, установленным параллельно первому валу с противоположной стороны от оси захватов, приводом вращения дополнительного вала, дополнительным шкивом, установленным на дополнительном валу оппозитно первому шкиву, дополнительным бесконечным элементом, охватывающим дополнительный шкив без возможности скольжения, и дополнительным приспособлением для регулируемого усилия натяжения дополнительного бесконечного элемента. Дополнительный бесконечный элемент установлен с возможностью фрикционного взаимодействия с теплопроводным кольцом. Технический результат: возможность проводить испытания образцов при нагружении участков образца как при осевом и термическом нагружении, так и дополнительно при нагружении кручением и изгибом, что повышает объем информации при исследованиях свойств материалов. 1 ил.

Способ оценки остаточного ресурса полой металлической детали, работавшей в условиях ползучести при высоких температуре и давлении рабочей среды // 2627286

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и может быть использовано на тепловых электростанциях для мониторинга прочности и оценки остаточного ресурса ответственного оборудования, например паропроводов и корпусных элементов оборудования высокого давления, в процессе его эксплуатации в условиях высоких температур и агрессивной рабочей среды. Сущность изобретения: после останова оборудования фиксируют время τэ с начала эксплуатации указанной детали до указанного останова, проверяют наличие микроповрежденностей в различных зонах наружной поверхности контролируемой детали, а также максимальный уровень микроповрежденности в наиболее поврежденной зоне. Искомое значение остаточного ресурса рассчитывают по математическому соотношению τор=Кор⋅τэ, где Кор - коэффициент остаточного ресурса, определяемый исходя из его экспериментальной зависимости от уровня микроповрежденности Ωкд контролируемой детали. Вырезают часть металла из наименее нагруженного участка контролируемой детали для изготовления серии образцов круглого сечения, каждый из образцов испытывают на ползучесть до разрушения с длительной нагрузкой при температуре выше рабочего значения в процессе эксплуатации КД. По результатам испытаний указанных образцов строят для данной серии графическую зависимость уровня микроповрежденности образца Ωоб от выработанной доли долговечности τвд=τi/τк, где τi - текущее время от начала испытаний, τк - время от начала испытаний до разрушения образца. Для нескольких точек (i) указанной графической зависимости рассчитывают значения коэффициента остаточной долговечности Код образца, исходя из математического соотношения τодi=Kодi⋅τi, где τодi=τк⋅(1-τвд). Строят новую графическую зависимость Код=f(Ωоб) с исключением параметра времени. Рассчитывают остаточный ресурс контролируемой детали, используют математическое соотношение τор=Код⋅τэ, в котором Код определяют из указанной графической зависимости Код=f(Ωоб). Серию составляют из по меньшей мере двух пар образцов, причем один из образцов каждой пары оставлен сплошным, а другой - с выполненным в центральной части кольцевым клиновидным надрезом, моделирующим известным способом заданное значение поверхностной микроповрежденности контролируемой детали так, чтобы уровню микроповрежденности Ωкд соответствовал уровень ω поврежденности сечения образца указанным кольцевым надрезом. Испытания образцов ведут при удельной нагрузке в пределах 0,9-1,1 от рабочего значения и температуре для каждой последующей пары выше предыдущей на 10-50°C, причем минимальная из указанных температур выбирается из условия, чтобы время до разрушения образца не превосходило 6200 ч. Образцу с кольцевым надрезом каждой выбранной для испытания пары задают свое значение ω. При построении указанной зависимости уровня микроповрежденности Ωоб=f(τвд) относительное время нагружения сплошного образца каждой из указанных пар до его разрыва на указанной графической зависимости фиксируют в качестве τк=1, а относительное время нагружения образца с кольцевым надрезом до его разрушения - в качестве τвд. Технический результат: устранение необходимости промежуточных остановов и замеров в процессе испытания образцов. 6 ил., 3 табл.

Способ определения сдвига критической температуры хрупкости сталей для прогнозирования охрупчивания корпусов реакторов типа ввэр // 2635658

Изобретение относится к методам испытаний конструкционных материалов, преимущественно для прогнозирования ресурсоспособности сталей, работающих в зонах нейтронного облучения объектов атомной техники. Способ определения сдвига критической температуры хрупкости сталей включает изготовление образцов, определение их твердости в исходном состоянии и после облучения быстрыми нейтронами, определение сдвига температуры хрупко-вязкого перехода, причем изготавливают образцы стали с переменной концентрацией одного из компонентов по одному из габаритов образца, их макротвердость в точках с одинаковой концентрацией изменяемого компонента определяют методом Бринелля, а сдвиг температуры хрупко-вязкого перехода ΔТк для каждой точки определяют по формуле: ΔТк=А+В(ΔНВ)2, где ΔНВ=НВОБ-НВИ, НВОБ - твердость стали после облучения, МПа, НВИ - твердость стали в исходном состоянии, МПа, А=100°C, В=0,00012°C/(МПа)2. Изобретение позволяет снизить трудоемкость и время определения сдвига критической температуры хрупкости при разработке сталей для корпусов реакторов типа ВВЭР. 5 з.п. ф-лы.

Способ испытания обтекателей ракет из неметаллических материалов // 2637176

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового и силового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Сущность: осуществляют силовое воздействие к наружной поверхности обтекателя через многослойную структуру, состоящую из жесткой оболочки, упругой среды, гибкой и дискретной теплоизоляции и контактного нагревателя, а составляющие внешней силовой нагрузки прикладываются к наружной поверхности жесткой оболочки. Поперечная сила прикладывается в плоскости перпендикулярной плоскости приложения продольных сил, а теплоизоляция состоит из дискретных секторов эквидистантных наружной поверхности обтекателя. В плоскости приложения продольных сил на наружной поверхности обтекателя через нагреватель монтируют гибкую теплоизоляцию. Технический результат - повышение точности воспроизведения силовой нагрузки на обтекатель ракеты и увеличение технических возможностей оборудования для наземной отработки новых конструкций ракетной техники. 1 ил.