Устройство для низкотемпературных механических испытаний Советский патент 1986 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытаельной технике, а им,енно к устройтвам для низкотемпературных механиеских испытаний образцов материалов.

Целью изобретения является повы- 5 ение качества испытаний путем увеичения равномерности охлаждения обазцов материалов и обеспечения воз- ожиости испытаний образцов сложной формы..

На фиг 1 изображено устройство для низкотемпературных механических -. испытаний; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1 на фиг.З - вид Б на фиг.2j на фиг.4 - крепление крышки на бун- кере.

Устройство содержит рабочую камеру 1, размещенные в ней вдоль ее вертикальной оси верхний и нижний захваты 2 к 3 для крепления образца. 20 4 материала, охладитель, выполнен- ньй в В1ще закрытого бз нкера 5. Бун- кер 5 вьшолнен в виде сооского эах ва;там гголого усеченного конуса с гофрированной поверхностью, гофры пото-- рой направлены вдоль образукицей конуса, и снабжен съемной крьжгкой 6 с поса,цочньм. кольцом 7, размещенной со стороны большего основания кону- cHj и кольцом 8 с винтами 9, пред- 30 казначенньми для растяжения бункера 5 в радиальном направлении. Бункер 5 прикреплен к нижнему захвату 3 с помощью посадочного кольца 10 и винта 11, размещенных на дне бун- 35 кера 5, т.е. на меньшем осноэании конусаJ и может быть выполнен из листовой пружинной бронзы толщиной - О s 8 ми.

Бункер 5 заполнен сыпучиг- тепло- 40 приводным материалом 12, например металлическим порошком (бронза - с размером частиц от 0.,001 до 0,006 мм) предназначе 1нь)м для вьфавнивания температуры по длине образца 4. 45

Устройство содержит механизм 13 для подвода хладагента к бункеру 5, выполненной,, например, в виде двух . сосудов Дьюара. с жидкрш азотом н

системой электроподогрева для созда- JQ кия избыточного давления в их объеме, вытесняющего азот по магистралям 14 в бункер 5, что обеспечивает охлаждение образца 4j находящегося в контакте с металлическим порошком,, до . минус 150°С.

Устройство содержит также средство измерения температуры образца 4,.

например, в виде ряда термопар 15, подключенных к регистрирующему прибору (не показан) и обеспечивающих измерение температуры по всей длине образца 4.

Устройство работает следующим

образом.

Перед испытанием при открытой рабочей камере 1 нижний захват 3,находящийся в бункере 5, заполненном сыпучим теплопроводным материалом

12, перемещают в направлении верхнего захвата 2 и фиксируют по отношению к нему на расстоянии, необходимом для размещения в захватах образца 4. Одновременно бункер 5 перемещают вниз по нижнему захвату 3,как по направляющей, до положения, когда крышка 6 окажется ниже ш таснего захвата 3, и фиксируют в этом положении винтом 11. крышку 6 бункера 5 открывают, перемещают вверх и фиксируют над верх1там захватом 2. Образец 4 с термопарами 15 закрепляют в зах- ,ватах 2 н 3, бункер 5 перемещают вверх по нижнему захвату 3, как по направляющей, и. фиксируют винтом 11 в положении, когда образец 4 с термопарами 15 находится в центральной части бункера 5, Верхний торец бункера 5 растягивают в радиальном направлении посредством завинчивания винтов 9 в кольце 8 и фиксируют в таком положении. Сыпучий теплопровод ньй материал 12 уплотняют путем вибрации или трамбовкиi при необходимости .производят досыпку теплопроводного материала 12 до полного заполнения бункера 5. Крышку 6 бункера 5 закрьшают. Натяжение винтов 9 в кольце 8 ослабляют, в результате чего гофрированная поверхность бункера 5 упруго сжимается, прижимая теплопроводньй материал 12 к образцу 4 с термопарами 15 и к захвата 2 и 3. Рабочую камеру 1 закрывают и уплотняют. Устройство к работе подготовлено.

В процессе испытания через магистрали 14 механизма 13 в рабочую камеру 1 подают хладагент (например, азот в в.иде охлажденного газа или аэрозоля - Б зависимости от заданной скорости охлаждения), и бункер 5 с сыпучим материалом 12 и образцом 4 охлаждается до заданной температуры. Затем через захваты 2 и 3 на образец 4 передают усилие, при

3

котором в зависимости от вида испыт ния (растяжение, сжатие, кручение и т.д.) бункер 5 с размещенным в нем сыпучим материалом 12 перемещается вместе с нижним захватом 3 на котором он закреплен, относительно верхнего захвата 2 в осевом (при растяжении-сжатии) или в окружном (при кручении) направленияк. При этом НИЖ1ЩЙ захват 3 остается неподвижным относительно бункера 5 и теплопроводного материала 12, Силы трения, возникающие между верхтпч захватом 2 и теплопроводньм материалом 12 при испытании, могут быть учтены путем предварительной калибровки. Температуру образца 4 в процессе охлаждения и деформирования фиксируют с помощью термопар 15. Тепло, вьщеляюЕ;ееся при деформировании образца 4, поглощается сыпучим теплопроводньм материалом 12,

После испытания рабочую камеру t открывают и расфиксируют бункер 5 на нижнем захвате 3 (ослабляют винт 11). Затем бункер 5 перемещают вниз по нижнему захвату 3, как по направляющей, до положения, когда крышка 6 окажется ниже нижнего захвата 3. Из захватов 2 и 3 извлекают остатки образца 4. Устройство готово к установке нового образца.

Таким образом, изобретение позволяет повысить качество испытаний путем увеличения равномерности охлаждения образца 4 материала посредством отвода тепла от образца 4 сыпучему теачопроводному материалу 12 а также обеспечить возможность ис 543474

пытаний образцов сложной формы за счет создания надежного контакта сыпучего теплопроводного материала 12 с наружной и внутренней поверхностя- 5 ми образцов практически любой формы.

Формула изобретения

1. Устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов, содержащее рабочую кгимеру, размещенные в ней вдоль ее вертикальной оси захваты для

крепления образца материала, охладитель в виде емкости переменного ема, заполненной сьптучим теплопроводньм материалом, и механизм для подвода хладагента к охладителю,

отличающееся тем, что, с целью повышения качества испытаний путем увеличения равномерности охлаждения образцов материалов и обеспечения возможности испытаний образцов сложной формы, охладитель выполнен в виде закрытого бункера, предназначенного для размещения в нем образца материала, а захваты взаимодействуют с крьшпсой и дном

бункера и имеют возможность перемещения в сыпучем теплопроводном материале.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что бункер вьтолнен в виде соосного захватам полого усеченного конуса с гофрированной поверхностью, гофры которой направлены вдоль образугацей конуса, а крышка бункера размещена со стороны большего основания конуса.

9и.2.

Ви&

г

Фиг.

/

.4