Установка для испытания материалов при высоких температурах (ее варианты) Советский патент 1982 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ус- установкам для испытания материалов при высоких температурах. Известна установка для испытания материалов при высоких температурах, содержащая основание, устано ленное на нем нагружающее устройств устройство для нагрева образца, пас сивную и активную тяги с захватами для крепления образца и систему измерения и регистрации параметров ис пытаний р . Недостатком установки является низкая точность испытаний. Известна также установка для испы тания материалов при высоких температурах, содержащая герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с ним активную тягу с отверстиями, пассивную тягу, захваты, размещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца, устройство для нагрева образца, устройство для охлаждения активной тяги в виде размещенных в ее отверстиях цилиндрических вставок, образующих консоли, по которым циркулирует хладагент, с механизмом его управления и системой подачи хладагента, включающей гибкие трубопроводы, а также сисг тему измерения и регистрации параметров испытания C2j. Недостаток установки - узкие функциональные возможности, поскольку на ней нельзя производить испытания образцов при больших скоростях нагружения вследствие размещения охлаясдающего устройства в активной тяге и наличия гибких трубопроводов в системе подачи хладагента. . Цель изобретения -. расширение функциональных возможностей установки путем повышения скоростей нагружения. Указанная цель в первом варианте достигается тем, что в уц тановке, содержащей герметичный корпус, на39гружающее устройство, связанную с ним активную тягу, пассивную тягу захваты, размещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца,, устройство для нагрева образца, устройство для охлаждения активной тяги с механизмом его управления и системой подачи хладагента, а также сис тему измерения и регистрации парамет ров испытания, устройство для охлаждения тяги выполнено в виде кольцевой камеры, теплопередающая часть Которой представляет собой тонкостенную цилиндрическую втулку из упругого материала, надетую концентрич но на активную тягу с зазором, не превышающим величину упругого прогиба стенок втулки, а механизм управле ния выполнен в виде электромеханического клапана сброса давления хладагента в камере и командного бло ка связанного с нагружающим устройством и клапаном сброса давления. Указанная цель во втором варианте достигается тем, что в установке, содержащей герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с ним активную тягу, пассивную тягу, захваты, ;)азмещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца, устройство для нагрева образца, устройство для охлаждения активной тяги с механизмом его управления и системой подачи хладагента, а также систему измерения и регистрации параметров испытания, устройство для охлаждения тяги выполнено в виде двух шарнирно закрепленных на корпу се по одну сторону от тяги подпружи ненных камер, обращенных друг к другу и имеющих вогнутые теплопроводящие участки для взаимодействия С тягой, механизм управления выполнен в виде закрепленного на корпусе по другую сторону от тяги электромагнита, сердечник которого выполне с клиновой выточкой, а установка снабжена двумя клиновыми губками, установленными на соответствующих камерах с возможностью взаимодействия с клиновой выточкой сердечника. На фиг. 1 изображена схема установки, первый вариант выполнения; ма фиг. 2 - схема устройства для ох лаждения активной тяги перед нагру-. жением образца, второй вариант выпо нения; на фиг. 3 - то же, в момент нагружения образца, второй вариант выполнения. Установка (первый вариант) содержит герметичный корпус 1, внутри которого размещены пассивная и активная тяги 2 и 3 последняя из которых связана с нагружающим устройством , установленным за пределами герметичного корпуса. На концах тяг 2 и 3 установлены захваты 5 и 6 для крепления испытуемого образца 7, размещенного внутри устройства 8 для его нагрева, вокруг которого расположены защитные экраны 9- На активной тяге 3 установлена система измерения параметров испытания, состоящая из силоизмерителя 10 и датчика 11 деформации, связанных с системой регистрации (не показана). Устройство для охлаждения активной тяги 3 выполнено в виде кольцевой камеры 12, например, прямоугольного сечения , размещенной на активной тяге 3 между силоизмерителем 10 и захватом 6. Теплопередающая часть камеры 12 представляет собой тонкостенную втулку 13 из упругого материала, надетую концентрично на активную тягу 3 с небольшим зазором, не препятствующим свободному перемещению активной тяги 3 В камере 12 выполнены входное 1 i и выходное 15 отверстия, к которым подсоединены трубопроводы 16 и 17, соединяющие ее с системой подачи хладагента (не показана). Входное отверстие И имеет диаметр несколько больший, чем выходное отверстие 15Механизм управления устройством охлаждения активной тяги 3 выполнен в виде электромеханического клапана 18 сброса давления, состоящего из золотника 19 и электромагнитного привода 20, соединенного через разъем 21 с командным блоком 22, выполненным в виде выключателя 23 и реле 2k времени с контактом 25 и связанным с нагружающим устройством k и клапаном 18 сброса давления. Установка (второй, вариант) содержит герметичный корпус 1, внутри которого размещены пассивная и активная тяги 2 и 3, последняя иЗ которых связана с нагружающим устройством k, установленным за пределами герметичного корпуса 1. На концах тяг 2 и 3 установлены захваты. 5 и 6 для крепления испытуемого образца 7, размещенного внутри устройства 8 для его нагрева, вокруг которого расположены

защитные экраны 9 На активной тяге 3 установлена система измерения параметров испытания, состоящая из силоизмерителя 10 и датчика 1 деформации, связанных с системой регистрации (не показана), Устройство для охлаждения активной тяги 3 выполнено в виде двух камер 26 и 27, шарнирно закрепленных на корпусе 1 по одну сторону от активной тяги 3 и подпружиненных с помощью пружины 28. Камеры 26 и 27 обращены друг к другу и имеют вогнутые теплопроводные участки, выполненные в виде тонкостенных полуцилиндров 29 и 30 из упругого материала и пред«азначенные для взаимодействия с тягой 3- Механизм управления устройством охлаждения активной тяги 3 выполнен в виде закрепленного на корпусе 1 по дру- 20 гую сторону от тяги 3 электромагнит 31, сердечник 32 которого выполнен с клиновой выточкой .33- На камерах 2б и 27 установлены клиновые губки 3 и 35 взаимодействующие с клиновой выточкой 33 сердечника 32. Элек тромагнит 31 соединен через разъем 21 с командным блоком 22, выполненным в виде выключателя 23 и реле 2k времени с контактом 25 и связанным с нагружающим устройством k. Установка (первый вариант) работ ет следующим образом. Образец 7) подлежащий испытанию, закрепляют в захватах 5 и 6, после чего в корпусе 1 создают вакуум. Включают систему подачи хладагента, который поступает через трубопровод 16 и золотник 19 находящийся в нормально-открытом состоянии, в кольцевую камеру 12, Поскольку диаметр входного отверстия 1А в камере 12 несколько больше выходного отверстия 15, то в ней создается избыточное давление хладагента, при водящее к прогибу тонкостенной втул ;КИ 13 и плотному прижиму ее стенок |к поверхности активной тяги 3- Зате |включают устройство 8 для нагрева образца 7, в процессе нагрева которого нагреваются также пассивная и активная тяги 2 и 3 Охлаждение активной тяги 3 происходит путем отвода тепла тонкостенной втулкой 13, что обеспечивает нормальный тепловой режим работы силоизмерителя 10 и датчика П деформации. Теплоотвод от пассивной тяги 2 может осуществляться за счет использовани

любого стационарного охлаждающего устройства (не показано).

После достижения обра.зцом 7 заданной температуры включают командный блок 22, в результате чего срабатывает реле 2 времени и его электромагнитный привод 20, переводящий золотник 19 в закрытое состояние, что обеспечивает сброс давления в

камере 12. Вследствие снижения давления в камере 12 стенки втулки 13 отжимаются от поверхности тяги 3 на величину заданного зазора между ней и активной тягой 3 после чего командный блок 22 .сразу же включает нагружающее устройство Л, деформирующее образец 7 с большой скоростью. В течение времени деформации образца 7 тепло от него не успевает распространяться к силоизмерителю 10 и датчику 11 деформации, регистрирующим параметры испытания, по которым судят о свойствах материала образца 7. Установка (второй вариант) работает следующим образом. Образец 7, подлежащий испытанию, закрепляют в захватах 5 и 6, после чего в корпусе 1 создают вакуум. Включают систему подачи хладагента который поступает через трубопровод 16 в камеры 2б и 27 плотно прижатые друг к другу и взаимодействующие с активной тягой 3 путем плотного контакта тонкостенных полуцилиндров 29 и 30 с ее поверхностью. Дополнительный прижим стенок полуцилиндров 29 и 30 обеспечивается за счет избыточного давления в камерах 26 и 27Затем включают устройство 8 для нагрева образца 7, в процессе нагрева которого нагреваются также пассивная и активная тяги 2 и 3- Охлажде- ние активной тяги 3 происходит путем отвода тепла.тонкостенными полуцилиндрами 29 и 30, что обеспечивает нормальный тепловой режим работы силоизмерителя 10 и датчика 11 деформации. Теплоотвод от пассивной, тяги 2 осуществляется использованием любого стационарного охлаждающего устройства (не показано). После достижения образцом 7 заданной температуры включают командный блок 22, в результате чего срабатывает реле 2 времени, и на обмотку электромагнита 31 подается электрический ток, при этом сердечник 32, преодолевая сопротивление пружины 36, притягивается к электромагниту 31, .освобождая клиновые губки З и 35 от прижима. Камеры 26 и 27 под воздействием пружины 28 отжимаются от поверхности активной тяги 3 на в личину заданного зазора между стенками полуцилиндров 29 и 30 и активной тягой, после чего командный блок 22 сразу же включает нагружающее устройство k, деформирукхцее образец 7 с большой скоростью. В те чение времени деформации образца 7 тепло от него не успевает распространяться к силоизмерителю 10 и датчику 11 деформации, регистрирующим параметры испытания, по которым суд о свойствах материала образца 7Установка обладает ширюкими функ циональными возможностями, обеспечи вая, проведение испытания при высоких скоростях нагружения вследствие уменьшения массы активной тяги и использования устройств ее о,хлаждения, взаимодействующих с тягой и имею11,их возможность быстрого отвода от нее в момент деформации образца. Формула изобретения 1. Установка для испытания материалов при высоких температурах, содержащая герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с ним активную тягу, пассивную тягу, захваты, размещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца, устройство для нагрева образца, устройство для охлаждения активной тяги с механизмом его управления и системой подачи хладагента, а также(систему измерения и регистрации параметров испытания, отли чающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможнос тей установки путем повышения скоро тей нагружения, устройство для охла дения тяги выполнено в виде кольцевой камеры, теплопередающая часть которой представляет собой тонкостенную втулку из упругого материал надетую концентрично на активную 88 тягу с зазором, не превышающим величину упругого прогиба стенок втулки, а механизм управления выполнен в виде электромеханического клапана сброса давления хладагента в камере и 5 омандного блока, связанного с нагружаю1дим устройством и клапаном сброса давления. 2. Установка для испытания материалов при высоких температурах, содержащая герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с ним активную тягу, пассивную тягу, захваты, размещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца, устройство для нагрева образца, устройство для охлаждения активной тяги с механизмом его управления и системой подачи хладагента, а также систему измерения и регистрации параметров испытания, отличающ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей установки путем повышения скоростей нагружения, устройство для охлаждения тяги выполнено в виде двух шарнирно закрепленных на корпусе по одну сторону от тяги подпружиненных камер, обращенных одна к другой и имеющих вогнутые теплопроводящие участки для взаимодействия с тягой, механизм управления выполнен в виде закрепленного на корпусе по другую сторону от тяги электромагнита, сердечник которого выполнен с клиновой выточкой, а установка снабжена двумя клиновыми губками, установленными на соответствующих камерах с возможностью взаимодействия с клиновой выточкой сердечника. Источники информации, принятые во внимание при эксперт 1зе 1.Фридман Я.Б. Механические Т. 2, М., Машисвойства металлов, с. kk-}kS, ностроение, 197, рис. 1932.Крашенко В.П. и Стаценко В.Е. Установка для исследования прочности материалов при различных скоростях нагружения в широком диапазоне температур.- Заводская лаборатория, 1980, № 1, с. 88-90 (прототип).