Высокотемпературная установка для испытаний механических свойств токопроводящих материалов



Высокотемпературная установка для испытаний механических свойств токопроводящих материалов
Высокотемпературная установка для испытаний механических свойств токопроводящих материалов

 


Владельцы патента RU 2622492:

Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") (RU)

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.

 

Изобретение относится к области прочностных свойств материалов при высоких температурах, в частности к конструкциям вакуумных индукционных испытательных установок с рабочими температурами до 1200°С.

Известна представленная фирмой Walter+bai ag (w+b) высокотемпературная установка для испытания механических свойств материалов при высоких температурах на воздухе в условиях индукционного нагрева испытуемого образца.

Дан общий вид установки и показан процесс проведения испытания образца.

Каркас установки состоит из жесткой сварной рамы, где по вертикально расположенным винтам перемещается подвижная траверса. На ней установлен захват (нижний), где закрепляется образец. Второй захват (верхний) установлен соосно с нижним на верхней балке рамы и непосредственно связан с датчиком силы.

Пневмозахваты цанговые надежно удерживают образец, размещенный в центре ВЧ индуктора, который закреплен на отдельной стойке рядом.

Два индентора экстензометра подходят к расчетной части образца и определяют деформацию его во время испытания.

При подаче напряжения на ВЧ индуктор образец разогревается до рабочей температуры, экстензометр замеряет деформацию (термодеформацию), а при движении нижней траверсы вниз происходит разрушение образца с записью полной его деформации.

Недостатками данной конструкции являются невысокая рабочая температура, испытания на воздухе, неравномерное распределение температуры по образцу из-за разницы шага витков в ВЧ индукторе, отсутствие защитных экранов.

Задача изобретения - повышение рабочей температуры на испытуемом образце до 4000°С в вакуумной камере.

Решение этой задачи достигается тем, что в вакуумную водоохлаждаемую камеру установлен источник индукционного нагрева - ВЧ индуктор.

Камера выполнена в виде цилиндра с двумя боковыми крышками, которые плотно, через резиновые уплотнения, прилегают к корпусу камеры и прижимаются к ней замками.

ВЧ индуктор установлен по центру камеры. Соосно с ним расположены верхняя и нижняя тяги. Верхняя тяга соединена с датчиком силы, нижняя (подвижная) тяга обеспечивает перемещение образца. На концах тяг установлены захваты, удерживающие образец.

На чертеже представлена вакуумная камера с источником нагрева - ВЧ индуктором.

Камера полностью выполнена из нержавеющей стали, по торцам ее корпуса 1 проточены кольцевые канавки для вакуумных уплотнений 2.

Неподвижная крышка 3 плотно прижата к корпусу камеры замком (не показано), но аналогично позиции 20.

На дне камеры, по центру, расположен держатель теплового экрана 4. несъемная часть теплового экрана 5 должна устанавливаться в паз плотно, т.к. через две прорези в нем проходит ВЧ индуктор.

Нижняя тяга захвата 6 с минимальным зазором проходит через держатель теплового экрана. Это необходимо для того, чтобы избежать падение разрушенного образца 19 на ВЧ индуктор.

ВЧ индуктор введен в вакуумную камеру через стальной стакан 7, герметично установленный в неподвижной крышке 3 с помощью уплотнения 8, обжатого гайкой 13. Внутри стакана размещены два текстолитовых изолятора 9, между которыми находится вакуумное уплотнение 10. Это уплотнение через втулку 11 поджимается гайкой 12 и плотно обжимает трубки ВЧ индуктора.

В верхней части камеры расположен корпус силоизмерителя 15, а ниже, в самой камере, на верхнем захвате 18 расположен экран 16, который может лежать на самом захвате. Его ставят для защиты внутренней поверхности 14 камеры от напыления со стороны образца.

Смотровое окно 17 имеет шторку (не показана) для того, чтобы не перегрелось стекло и уплотнение. Шторка открывается лишь в момент контроля температуры образца пирометром.

Испытуемый образец 19 устанавливается в захваты.

При использовании ВЧ индуктора необходимо исключить замыкание его витков. Причиной замыкания в нашем случае может послужить часть разрушенного при разрыве образца, выпавшего из захвата.

Учитывая это, необходимо выполнить верхний захват закрытым. Это известная форма захвата, когда два полусухаря с гнездами под образец и тягу после их установки на тяге фиксируются цилиндром, образуя неразъемное соединение при нагружении образца.

Нижний захват можно выбрать любым, так как разорванный образец и захват лежат ниже ВЧ индуктора.

Подвижная крышка 21 уплотняется и поджимается замком 20.

В нижней части камеры условно показан механизм перемещения нижней тяги 22. Конструкция вакуумных испытательных установок является известной; она не составляет предмета патентной охраны и поэтому в настоящей заявке не раскрыта.

Вакуумная камера с индукционным нагревом работает следующим образом.

В камеру напускают воздух (в выключенном состоянии система находится под вакуумом, кроме форвакуумного насоса) и открывают подвижную крышку 21. Концевые выключатели на крышке отключают высокочастотный генератор.

Снимают ближайшую половину теплового экрана 5, после чего вынимают из захватов 6 и 18 испытанный образец 19.

Протирают внутренние поверхности камеры 1 спиртом и в захваты 6 и 18 устанавливают новый образец 19, после чего в держатель экрана 4 помещают снятую вторую половину теплового экрана 5.

Закрывают подвижную крышку 21 и прижимают ее замком 20.

После этого подключают форвакуумный и диффузионный насосы и обеспечивают необходимый вакуум в рабочей камере. При достижении необходимого вакуума включают высокочастотный генератор и проводят нагрев образца. Контроль температуры осуществляют пирометром. При достижении заданной температуры проводят выдержку образца и его испытание.

При применении индукционного способа нагрева зона максимального нагрева ограничивается высотой ВЧ индуктора, одновременно существенно упрощается задача с тепловыми экранами. Для самого корпуса камеры не требуется многослойная защита из тугоплавкого материала. Процесс нагрева испытуемого образца может идти со скоростью до 100°С в секунду.

Рабочая часть образца должна полностью находиться в зоне нагрева ВЧ индуктора, что необходимо для получения заданной и стабильной температуры на его расчетной длине.

Высокотемпературная установка для испытания механических свойств токопроводящих материалов, содержащая ВЧ индуктор, охватывающий испытуемый образец и жесткие верхний и нижний захваты, удерживающие его, а также контролирующую и регистрирующую аппаратуру, отличающаяся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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.

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.

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.
Наверх