电子式高温蠕变持久试验机
一、高温蠕变持久试验机用途
高温蠕变持久试验机广泛应用于机械冶金、军工、航空航天、汽车制造、科研所、大专校以及有关质检机构等行业领域对于各种金属及合金等材料在高温环境下的蠕变性能及持久强度性能的测定。完全满足JJG276-2009《高温蠕变、持久强度试验机规程》,GB/T2039-1997《金属拉伸蠕变及持久试验方法》,HB5150-1996《金属高温拉伸持久试验方法》的要求。
二、高温蠕变持久试验机主要技术指标
2.1高温蠕变持久试验机技术指标
序号 |
指标名称 |
技术指标 |
1 |
大载荷 |
50KN |
2 |
试验力测量范围 |
1%-FS |
3 |
试验力示值相对误差 |
≤±0.5% |
4 |
试验力控制稳定性 |
≤±0.5%(示值) |
5 |
同轴度 |
≤10% |
6 |
拉杆移动速度 |
0.01~60mm/min |
7 |
下拉杆行程 |
≥200mm |
8 |
光栅变形测量范围 |
0-10mm |
9 |
光栅测量分辨率 |
0.001mm |
10 |
光栅变形测量误差 |
≤2μm |
11 |
主机功率 |
0.8kW |
12 |
外形尺寸 |
735×420×2200 |
13 |
主机重量 |
600kg |
2.2高温炉技术指标
序号 |
指标名称 |
技术指标 |
1 |
高温炉结构 |
对开式三段电热丝 |
2 |
炉体材料 |
不锈钢304 |
3 |
保温隔热材料 |
细陶瓷棉 |
4 |
炉丝直径 |
φ1.0mm |
5 |
工作温度 |
300-1100℃ |
6 |
有效均热带 |
≥150mm |
7 |
炉膛尺寸 |
φ80mm |
8 |
温度波动度 |
≤±2℃ |
9 |
温度梯度 |
≤3℃ |
10 |
炉壳温度 |
≤90℃ |
11 |
温控仪表精度(国产) |
宇电0.1级 |
2.3设备工作条件
2.3.1 主机供电电源:单相220VAC,50Hz,电压波动≤±10%;
2.3.2 高温炉供电电源:三相五线,供电电压380VAC,功率3.0KW,电压波动≤±10%;
2.3.3 工作环境要求:使用温度5-50℃,长时使用温度10-35℃;使用湿度 20-80%;试验室无腐蚀性气体、无振动。
三、高温蠕变持久试验机的特点及构成
3.1高温蠕变持久试验机的特点
高温蠕变持久试验机工作台面及加载框架采用高质量钢材铸造而成,可保证其很好的刚性。测量控制系统采用高精度、高稳定性的全数字测量控制器,软件采用我公司独立开发的具有知识产权的软件系统。
(1)试验机工作台面及加载框架区别于传统的焊接结构,采用铸造形式,消除焊接应力的影响,在大载荷下运行时,框架的变形可以忽略不计,大限度减小系统的变形,保证加载机构和驱动机构的准确定位,为试验提供稳定可靠的测量数据。
(2)全数字控制器要求采用双ARM架构设计,测控和数据处理分开执行,能适合大量试验数据的并行处理;自适应PID控制算法,不同材料试样无需修改试验机P.I.D参数即能获得高控制精度;
(3)触摸屏操作,可本地完成试验过程设定,操作方便,试验机采用双限位保护机构,提高设备的安全可靠性。
(4)控制器触摸屏具有传感器界面,无需计算机软件即能完成各传感器的校准;
(5)控制器触摸屏程序与上位计算机试验软件实现完全同步(数据存储、试验状态信息、试验参数设置等同步),触摸屏可实现程序步骤的自由编辑,独立完成整个试验过程,亦可由上位计算机软件同步试验;
(6)试验机主机控制系统,包括温控、力值控制等全部集成到试验机内。
(7)具有变形调整功能,当变形出预先设置的报警值时,控制器发出声光报警,提醒操作人员进行光栅传感器调整,调整前后不影响变形测量,变形值自动累加。鉴于材料在高温下的伸长率较大,而变形调整功能,具有可操作性,对材料的研制具有重大意义。
3.2高温蠕变持久试验机的构成
高温蠕变持久试验机由试验机主机、高温大气炉、高温夹具、控制系统及测量系统、温控系统、计算机及试验软件等构成。
(1)试验机主机结构
主机加载框架为双立柱门式结构,上横梁、工作台等均采用铸造结构,有效提高了系统的强度和刚度。上横梁上固定着上拉杆,工作台及底板之间固定着加载驱动及传动系统。加载驱动系统由伺服电机、涡轮蜗杆减速机、高精度滚珠丝杠及加载作动器等构成。伺服电机通过同步齿形带连接涡轮蜗杆减速机的输入端,减速机输出端与高精度滚珠丝杠相连,加载作动器固定在滚珠丝杠的丝母上,加载作动器上安装防转机构,使加载作动器只能上下移动而不能转动,从而实现载荷的加卸载。高精度测力传感器固定在加载作动器上,由于测力传感器采用了温度补偿技术,且处于高温大气炉的下端,因此高温夹具不需水冷,提高了试验机长时工作的稳定可靠性。
上横梁与工作台之间有同轴度自动调整装置,使上下拉杆的同轴度达到佳状态。万向自调整装置摩擦力小,调整过程中不会对试样产生震动、过载、扭力和偏心等影响,具有高稳定可靠性。同轴度调整装置的采用,使拉伸试样处于理想的二力杆状态,自动对中的球铰保证上下夹头的同轴度。
1.上横梁 2.高温夹具 3.高温大气炉 4.高温引伸杆 5.立柱 6.触摸屏 7.光栅 8.测力传感器 9.工作台 10.加载系统 11.伺服电机 12.减速机 13.底板
(2)高温大气炉
高温炉由炉外壳、上下炉盖、马弗管、陶瓷端座、三段发热体、陶瓷电极板、电极罩,保温材料等构成。高温炉外壳采用不锈钢制造,内外壳之间设置空气隔层,降低炉表温度。发热体装在马弗管沟槽中,马弗管支承在陶瓷端座上,陶瓷端座固定在炉盖上,上下炉盖与炉外壳固定在一起。陶瓷电极板固定在炉外壳上,外加防护电极罩,马弗管与炉外壳之间填充细陶瓷棉保温材料。
为保证炉膛有效工作区内温度均匀,采用三段半裸露式电热丝加热,每段加热丝分别由一路带有微机化数字调节仪的温控器控制,精度0.1级,试验温度和设定参数均可数显;具有上、下限保护功能;功率单元移向触发技术,长时间工作可靠,控温精度高。
(3)高温夹具及引伸装置
高温夹具结构示意图如下所示,试验机可根据试样规格配置横截面φ5、φ10标准圆形试样高温夹具及变形测量引伸装置。
1.上拉杆 2.连接杆 3.夹头 4.上卡环 5.试样 6.下卡环
7.上引伸杆 8.下引伸杆 9.下拉杆 10.光栅传感器
(4)高温蠕变持久试验机控制测量系统
ECM系列电子式蠕变持久试验机采用伺服电机加载,控制核心采用制造技术生产加工的全数字控制器,主板四层线路板结构,所有元器件均采用全自动表贴机贴装,质量可靠。该控制器具有位移、变形及负荷三闭环控制,可实现拉杆位移、试样变形及试样所加载荷的高精度测量及控制。整套控制器系统包含手控盒与控制器主机箱两大部分,控制器主机箱安装到试验机内部,手控盒与控制器主机箱通过RS485方式通讯,连接方便通讯稳定可靠,试验机的所有操作均可通过手控盒来完成,手控盒采用触摸屏式结构设计,外观美观、操作直观方便。控制器采用的主要芯片及主机配电板上的主要电气元件均采用进口,使用寿命长,动作稳定可靠,为蠕变长时试验提供了可靠的保障。变形测量采用高精度的数字光栅技术,精度高,无干扰,防止蠕变试验长时变形漂移问题;采用带温度补偿功能的负荷传感器,从而避免了因温度变化引起的力值飘动问题。
采用制造技术生产加工的全数字控制器,主板四层线路板结构,所有元器件均采用全自动表贴机贴装,质量可靠。该控制器具有位移、变形及负荷三闭环控制,可实现拉杆位移、试样变形及试样所加载荷的高精度测量及控制。该控制器具有如下特点:
a) 采用双32位浮点型ARM结构,一个负责采控,一个负责人机;
b) 主cpu主要负责实时采集与控制任务,采控周期高达1ms;
c) 从cpu具有丰富的外围扩展功能,支持100M以太网与pc高速通讯(可选wifi,蓝牙);
d) 支持通过RS485外接工业触摸屏;
e) 支持智能传感器,更换传感器即插即用,自动识别;
f) 支持高精度SSI接口的磁致伸缩位移传感器;
g) 测力分辨力动态3万码(10kHz),静态50万码(50Hz);
h) 各通道安全选项可配置,多重保护;
i) 1路高速正交编码输入(10M带宽);
j) 8路数字量输入,8路数字量输出;
k) 模拟通道支持应变(0-4mV),电压0-5V,电流4-20mA等;
l) 外接SD卡,存储试验数据,可脱机(上位计算机)独立完成试验;
具有15段控制路径,可分段加载,力、变形、位移控制可平滑切换。
(5)温度控制系统
炉温控系统主要由智能仪表与可控硅模块组成,采用移相触发技术,各段炉丝回路独立控制,炉温均匀性好。控制器与温控仪表通过RS485通讯对仪表进行读写操作,并与上位计算机组成集散式温度控制系统。
(6)计算机软件系统
试验软件系统采用本公司研发的高温蠕变持久试验软件,采用C#编写,主控计算机采用台湾凌华工业控制计算机,通过以太网可同时控制多台试验机。
a) 试验软件具有断点恢复、自动刷新曲线、故障自诊断功能;
b) 试验异常中止应急处理功能:具有计算机脱机后试验恢复功能和控制器断电后试验恢复功能;
c) 具有试验数据分析处理功能:可进行回归处理、外推计算等;
d) 试验软件具有多种保护功能:如加载负荷上、下限试验结束、变形上、下限试验结束、温度限试验结束等;
e) 可对试验数据实时采集、运算处理、实时显示并打印结果报告。
f) 具有数据采集、绘制曲线、曲线局部放大或缩小、曲线单显或多条曲线叠加结果对比、打印预览及人工有效修订数据等功能。
g) 曲线显示选取,可根据需要选择负荷-变形、负荷-时间、负荷-位移、位移-时间、变形-时间、温度-时间等曲线显示、打印。
h) 结果再现:试验结果可任意存取,可对曲线进行再分析。
i) 自动存盘:试验条件、试验数据自动存盘必要时可以调出,可对试验数据的历史资料进行查询等;
j) 监测试验过程:对试验过程中的数据曲线可以实时显示;
k) 可实现多段加载试验,可设置15段试验路径,每段可实现不同加载波形(正弦波、三角波、梯形波和斜波),各段控制可平滑切换;
四、随试验机提供的相关技术文件及资料
(1)发货清单、装箱单、产品合格证一份;
(2)设备使用说明书一套;
(3)蠕变程序安装程序一份。
五、技术服务
(1)设备到达用户现场并且实验室满足安装条件合格后,我公司将安排有经验的技术人员到用户现场负责产品的安装、调试,按照技术协议逐项调试,调试完成后进行预验收,直到各项指标都达到验收要求;
(2)项目验收期间,我公司将安排的技术人员在现场进行免费培训指导,确保实验员可熟练操作设备及掌握日常的维护知识,培训时间不少于2天;
(3)设备到货、安装调试合格后,经双方签字确认之日起计算,我公司提供为期1年的质保期;质保期内所有非人为的质量问题由我公司负责,维修发生的费用由我公司承担;设备终身提供维保服务,过质保期后的维修只收零配件成本费。终身优惠提供本设备的技术支持及所有备品、备件;
(4)在使用期间,我公司在接到用户的维修服务通知后,我公司以优良的服务态度, 2小时内我公司技术人员完成与需方的沟通,4小时提供维修解决方案,8小时内解决一般故障,若必要时72小时内进驻现场维修;
(5)软件系统终身免费升级,升级过程中免费对操作人员进行培训或指导。
六、包装运输
(1)设备运输及运保费由我公司承担,负责将设备运输至用户地点;
(2)包装箱坚固可靠,并进行防潮、防水、密封、防火、防锈和防震处理,防止运输过程中发生损坏,包装适于海、陆、空运输;
(3)包装材料绿色无污染,符合相关规定。
七、电子式高温蠕变持久试验机配置
序号 |
名称 |
型号/规格 |
数量 |
1 |
主机 |
铸造框架 |
1台 |
2 |
控制器 |
TMC-200 |
1台 |
3 |
伺服电机系统 |
ECMA系列 |
1台 |
4 |
电控系统 |
内置 |
1套 |
5 |
负荷传感器 |
轮辐式50kN |
1个 |
6 |
高温炉 |
三段对开式 |
1台 |
7 |
温控仪表 |
AI808 |
3块 |
8 |
热电偶 |
K型:0.8*1000mm |
3支 |
9 |
高温拉杆 |
材料为K465 |
1套 |
10 |
高温夹具(材料为K465) |
棒材φ5*25 |
1套 |
11 |
高温夹具(材料为K465) |
棒材φ10*100 |
1套 |
12 |
高温引伸杆(材料为K465) |
φ5*25 |
1套 |
13 |
高温引伸杆(材料为K465) |
φ10*100 |
1套 |
14 |
光栅传感器 |
TG115 |
2支 |
15 |
计算机 |
2G内存/500G硬盘 |
1台 |
16 |
显示器 |
21寸 |
1台 |
17 |
打印机 |
HP1108 |
1台 |
18 |
液晶触摸屏手操盒 |
TK6070 |
1台 |
19 |
蠕变试验软件 |
蠕变 |
1套 |