Установка для испытания механических свойств диэлектрических материалов при повышенной температуре Российский патент 2019 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к области испытания материалов при повышенной температуре.

Предлагаемая установка позволяет определять механические свойства диэлектрических материалов при температуре до 1600°С и скорости нагрева до 100°С в секунду.

Известно устройство для определения предела прочности при растяжении диэлектрического материала при индукционном нагреве.

Авторы в нем предлагают разместить прямо на рабочем образце металлические элементы, выполненные по профилю рабочей части образца и установить все это в центре высокочастотного (ВЧ) индуктора, где металлические элементы, нагреваясь, передают тепло на образец ( патент РФ 2538419).

К недостаткам этого устройства (способа нагрева) относится то, что необходимо иметь для каждого типа образцов (материалов) новые металлические элементы (накладки), которые должны плотно (одинаково «плотно») прилегать к образцу по всей его поверхности, на всей его рабочей длине, чтобы в соответствии с требованиями ГОСТ 14359-69 обеспечить одинаковую, стабильную температуру на всей расчетной длине образца.

Думается, что температура от такого нагрева будет распределяться по образцу неравномерно.

Мы предлагаем другое решение.

Задачей предлагаемого изобретения является создание установки для испытания механических свойств диэлектрических материалов при повышенных температурах, позволяющей обеспечить температуру до 1600°С и скорость нагрева до 100°С в секунду с использованием самого эффективного и быстрого способа нагрева - индукционного.

Поставленная задача решается следующим образом.

На установку (см. чертеж) для испытания механических свойств материалов установлена герметичная камера 1 и по центру ее на высоты размещен ВЧ индуктор 2, внутри которого на подставке 3 установлен цилиндр 4 из токопроводящего материала, между ними помещен экран 5 для защиты термопары 6 от ВЧ излучения.

Рабочий образец 7, удерживаемый верхним 8 и нижним 9 захватами, помещен в центре цилиндра 4.

Верхний захват 8 подсоединен к тяге 10 датчика силы 11, а нижний захват 9 к механизму перемещения (нагружение).

Камера 1 имеет теплозащитный экран 12 из стали 12Х18Н10Т толщиной 1 мм с передней съемной стенкой и смотровое окно 13.

Индуктор 2 закреплен в уплотнении 14 (10 мм вакуумная резина, поджатая 5 мм текстолитовой пластиной). Важно помнить - электрические потери в индукторе связаны с расстоянием между вводами - они должны быть минимальными.

Показанные на рисунке уплотнения тяг - это полости набитые кварцевой нитью типа КС-11 или К11С6-180.

В камере имеются два штуцера для входа и выхода инертного газа.

Работа на установке проводится следующим образом.

Открывается камера 1, из нее достаем верхний 8 и нижний 9 захваты и в них устанавливаем рабочий образец 7, на котором предварительно установлена (примотана) термопара 6. Собранную таким образом «гирляду» опускаем в цилиндр 4 и закрепляем (штифтуем) захватами на верхней 10 и нижней тягах. После чего, собранную силовую цепочку, подтягиваем вручную, чтобы убедиться в том, что рабочий образец 7 установлен в центре цилиндра 4, а это необходимо для равномерного прогрева образца.

Камеру закрываем, заполняем ее аргоном, включаем ВЧ аппаратуру.

На блоке инвертора выбираем необходимую программу испытания, устанавливаем на ней все необходимые параметры по температуре, по времени, по скорости нагрева и после сообщения на табло «программа принята», включаем «пуск». Работает механизм нагружения и вся регистрирующая и контрольная аппаратура. Образец испытан и через 10-15 минут его вынимаем из камеры.

Быстрый нагрев, ограниченный прогреваемый объем, водоохлаждаемый индуктор (через чиллер) и продув камеры аргоном - все это быстро охлаждает камеру и с ее открытием - процесс испытания окончен.

Изобретение относится к области испытания материалов при повышенной температуре в условиях индукционного нагрева в протоке инертного газа. Представленная в заявке установка для испытания механических свойств материалов стандартная, имеет камеру, в которой установлен ВЧ-индуктор с цилиндром внутри него. Нагреваясь, этот цилиндр передает тепло объекту (образцу) из диэлектрика. В случае невозможности использования пирометра в данной конструкции, мы предлагаем контроль и регулирование температуры проводить с помощью термопары ТВР (А-1), подключенной к индукционному генератору через измеритель-регулятор ТРМ202 фирмы ОВЕН через интерфейс «токовая петля 4-20 мА». Для исключения индукционных наводок и получения достоверных значений температуры термопара должна подводится к рабочему образцу через витки индуктора под углом 90° к центральной оси. Технический результат – повышение информативности и достоверности получаемых данных. 1 ил.

Установка для испытания диэлектрических материалов, содержащая ВЧ-индуктор, промежуточные токопроводящие элементы, верхнюю и нижнюю тяги с захватами, а также контрольную и регистрирующую аппаратуру, отличающаяся тем, что между индуктором и рабочим образцом соосно относительно тяг размещен цилиндр из токопроводящего материала, закрепленный на подставке с термопарой внутри нее, установленной на днище герметичной камеры, при этом высота цилиндра и высота индуктора выбираются такими, чтобы обеспечить постоянную температуру на рабочей части образца в процессе его деформирования.