Способ испытания стойкости диэлектрических материалов на тепловой удар

Авторы патента:

G01N3/60 - исследование устойчивости, например огнеупорных материалов, к воздействию резких температурных колебаний

Владельцы патента RU 2775995:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к методам испытания материалов, в частности к способам воздействия на материал теплового удара. Заявлен способ испытания стойкости диэлектрических материалов на тепловой удар, который заключается в воздействии электроразрядной плазмы на диэлектрический материал. Мощный импульс тока ~15 кА длительностью ~100 мс, генерируемый индукционным накопителем электрической энергии, подается по кольцевому и аксиальному токоподводу на проводящую диафрагму. В результате получается градиент плотности тока, который в свою очередь приводит к градиенту температуры на поверхности образца, так как тепловой удар возникает, когда под действием градиента температуры разные части образца расширяются на разную величину. Таким образом, изменяя силу тока, изменяем параметры теплового удара. Экспериментально установлено, что разовое кратковременное (70-100 мс) воздействие электроразрядной плазмы (яркостная температура доходила до 4500 К) приводит к изменению поверхности образца. Критерием стойкости образца к тепловому удару служит степень оплавления, отслоения или его разрушение. В зависимости от испытываемого материала (стекло, ситалл, текстолит и др.) степень воздействия различна. Технический результат – для создания в испытуемом образце заданных температурных градиентов и уменьшения времени испытания на него воздействуют электроразрядной плазмой. 1 ил.

Изобретение относится к методам испытания материалов, в частности к способам воздействия на материал теплового удара.

Известно, что тепловой удар возникает, когда под действием градиента температуры разные части нагреваемого образца расширяются на разную величину. При испытании тепловым ударом материал подвергается чередующемуся воздействию низкой и высокой температур для ускорения разрушительных процессов в материале. Методика проведения испытаний регламентируется [1]. Этот стандарт устанавливает порядок проведения на стойкость изоляции и оболочек к растрескиванию при повышенной температуре. Он регламентирует испытание образцов при температуре (150±3)°С в течение 1 часа. Недостатком такого способа является большое время испытаний.

Наиболее близким является способ определения стойкости образцов материала к тепловому удару, заключающийся в том, что образец многократно нагревают погружением в жидкий расплав металла и охлаждают на воздухе до образования трещины [2].

Недостатком этого способа является большая длительность испытания (секунды).

Цель изобретения - создание в испытуемом образце заданных температурных градиентов и уменьшения времени испытания на него воздействуют электроразрядной плазмой.

Поставленная цель достигается тем, что материал устанавливается в устройство торцевого типа, которое представляет собой систему кольцевого и аксиального электродов, соединенных проводящей диафрагмой. Инициатором разряда является проводящая диафрагма в форме круга, составленная из нескольких слоев алюминиевой фольги. Она располагается на диэлектрическом испытываемом образце и прижимается к нему кольцевым электродом, выполненным из проводящего материала. В центр диафрагмы устанавливается токоподвод из скрученных проволочек, количество которых, в зависимости от условий опыта, может изменяться от 4 до 8. Другой конец проволочек крепится по кругу на токоподвод. С целью эффективного воздействия на материал проводящая диафрагма контактирует непосредственно с испытываемым материалом. Вся конструкция крепится на стойке.

На фигуре 1 представлена конструкция устройства для реализации способа.

Устройство содержит аксиальный токоподвод 1, который скручивается из проволочек, количество которых, в зависимости от условий испытаний, может изменяться от 4 до 8. Инициатором электрического разряда является проводящая диафрагма 4 в форме круга, составленная из нескольких слоев фольги. Она накладывается на испытываемый образец 3 и прижимается к ней кольцевым токоподводом 2 (5). В центр диафрагмы 4 устанавливается токоподвод 1 из скрученных проволочек, а другой конец - крепится по кругу на токоподвод 6. Импульс тока подводится по направляющим 7. Вся конструкция крепится на стойке 8.

Устройство работает следующим образом. Мощный импульс тока -15 кА длительностью ~ 100 мс, генерируемый индукционным накопителем электрической энергии, подается по кольцевому и аксиальному токоподводу на проводящую диафрагму. В результате получается градиент плотности тока, который в свою очередь приводит к градиенту температуры на поверхности образца. Так как тепловой удар возникает, когда под действием градиента температуры разные части образца расширяются на разную величину. Таким образом, изменяя силу тока, изменяем параметры теплового удара.

Испытания могут быть как разовыми, так и многократными (от 1 до 10 раз). Экспериментально установлено, что разовое кратковременное (70-100 мс) воздействие электроразрядной плазмы (яркостная температура доходила до 4500 К) приводит к оплавлению и частичному расслоению образца. В зависимости от испытываемого материала (стекло, ситалл, текстолит и др.) степень воздействия различна.

1. ГОСТ IEC 60811-509-2015 Кабели электрические и волоконно-оптические. Методы испытаний неметаллических материалов. Часть 509 Механические испытания. Испытание изоляции и оболочек на стойкость к растрескиванию (испытание на тепловой удар). Москва. Стандартинформ. 2016.

2. Авторское свидетельство СССР №834456, Кл. G01N 3/60 Б.И. №20 от 30.05.81.

Способ испытания стойкости диэлектрических материалов на тепловой удар, заключающийся в том, что образец из диэлектрического материала устанавливается в устройство торцевого типа, которое представляет собой систему кольцевого (2) и аксиального электродов (1), соединённых проводящей диафрагмой в форме круга (4), составленной из нескольких слоёв алюминиевой фольги, причём проводящая диафрагма в форме круга (4) генерирует электроразрядную плазму, воздействующую на диэлектрический испытуемый образец (3) с целью создания в нём заданных температурных градиентов, и располагается на диэлектрическом испытываемом образце (3), прижимаясь к нему кольцевым электродом (2), выполненным из проводящего материала, причём в центр диафрагмы (4) устанавливается аксиальный электрод (1) из скрученных проволочек, а другой конец проволочек крепится по кругу на токоподвод (6).

Изобретение относится к области испытаний теплозащитных покрытий лопаток турбин высокого давления для авиационных двигателей. Испытательная система содержит установку (1) имитации режима эксплуатации, установку (2) имитации условий эксплуатации и контрольно-измерительное оборудование (3).

Способ определения напряжений в материале при испытаниях на термическую усталость // 2750424

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля напряжений в материале изделий, подвергающихся температурно-силовому воздействию в испытаниях, моделирующих их разрушение, и может быть использовано в области атомной и тепловой энергетики, тяжелого машиностроения. Сущность: осуществляют нанесение меток-рисок в центре и на краях изучаемых участков образца и измеряют расстояния между ними.

Способ оценки стойкости трубопроводных сталей к "канавочной" коррозии // 2730102

Изобретение относится к области защиты от коррозии промысловых нефтепроводов и может быть использовано для оценки стойкости трубопроводных сталей к "канавочной" ("ручейковой") коррозии. Сущность: осуществляют изготовление пластины из анализируемой стали, ее изгиб до необходимой стрелы прогиба, термостатирование в агрессивной среде, осмотр после испытаний, оценку стойкости к коррозии.

Способ определения параметров трещиностойкости бетона в изделии // 2725162

Изобретение относится к области строительства. Сущность: в изделии выполняют зону концентрации напряжений, которую нагружают до разрушения и по полученным данным определяют параметры трещиностойкости бетона.

Стенд для коррозионно-прочностных испытаний лопатки газотурбинного двигателя // 2724295

Изобретение относится к стендам для исследования и испытаний коррозионных и прочностных свойств лопаток газотурбинных двигателей, эксплуатируемых на море. Стенд для коррозионно-прочностных испытаний лопатки газотурбинного двигателя содержит последовательно соединенные на основании газогенератор с каналом подвода горючего, с каналом подвода окислителя и с трубой отвода высокотемпературного газа, сообщающейся через патрубок с испытательной камерой, в которой установлено приспособление нагружения испытываемой лопатки осевым усилием и крутящим моментом, приспособление нагружения имеет динамометр для измерения осевого усилия и динамометр для измерения крутящего момента, испытательная камера сообщается с расположенным вниз по потоку, после приспособления нагружения, газоходом для отвода отработанного газа, при этом в канале подвода горючего установлен регулятор расхода горючего, в канале подвода окислителя установлен регулятор расхода окислителя, в трубе отвода высокотемпературного газа выполнен канал подачи охлаждающего газа, в канале подачи охлаждающего газа установлен регулятор расхода охлаждающего газа, за каналом подачи охлаждающего газа вниз по потоку установлены измеритель давления и измеритель температуры, в патрубке выполнен канал подачи соляного раствора в поток газа, в котором установлен регулятор расхода соляного раствора, в испытательной камере установлены перед приспособлением нагружения входной датчик температуры и входной датчик давления, а после приспособления нагружения - выходной датчик температуры и выходной датчик давления, на установленной в приспособлении нагружения испытываемой лопатке закреплены термопары и тензорезисторы, трубопровод внешнего водяного охлаждения с насосом и теплообменником проходит по газогенератору, патрубку, испытательной камере и газоходу для отвода отработанного газа.

Способ определения остаточных напряжений // 2718631

Изобретение относится к области определения остаточных напряжений в материале конструкции изделий на различных этапах их жизненного цикла и может быть использовано в машиностроительных технологиях, в том числе после изготовления: качества отверждения полимерных композиционных материалов, получения неразъемных соединений сваркой, селективного лазерного сплавления и плазменного напыления, а также в других операционных технологиях, связанных с фазовыми превращениями и пластическим деформированием при формо- и структурообразовании изделий.

Способ определения влияния температуры испытания на свойства продуктов окисления смазочных материалов // 2696357

Изобретение относится к технологии испытания смазочных материалов и может использоваться для определения изменения состава продуктов окисления. Сущность: пробу смазочного материала постоянной массы термостатируют минимум при трех температурах, при атмосферном давлении с перемешиванием.

Способ контроля качества покрытий деталей из алюминиевых сплавов, работающих в условиях кавитации // 2690082

Изобретение относится к способам защиты деталей из алюминиевых сплавов с применением упрочняющих покрытий и контроля этих покрытий при работе деталей в условиях кавитации и может быть использовано для выбора оптимального, с точки зрения кавитационной стойкости, режима нанесения покрытия и состава электролита при МДО.

Способ определения огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения // 2678780

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. Сущность: осуществляют проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонного элемента, выявление условий его опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонного элемента под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества железобетонного элемента, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонного элемента и его опасных сечений, устанавливают площади бетона и арматуры в опасном сечении.

Способ оценки адгезионной прочности изоляционного покрытия электродвигателей и устройство для его реализации // 2676218

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при проведении комплексной оценки состояния изоляционного покрытия обмоток электродвигателей локомотивов. Сущность: образец изоляционного покрытия нагревают и прикладывают усилие, необходимое для его разрушения.