-
Электронная почта
qingjiyiqi@zhongguoqingji.com
-
Телефон
13402079333
-
Адрес
208, город Уцяо, район Фэнсянь, Шанхай
Шанхайская научно - техническая компания
qingjiyiqi@zhongguoqingji.com
13402079333
208, город Уцяо, район Фэнсянь, Шанхай
Конструктивное ядро высокотемпературной машины для испытания на прочность при ползучести« Долгосрочная высокотемпературная стабильность, точная постоянная нагрузка, точный мониторинг деформации» три основных требования, общее состоит из семи модулей: рамы хоста, системы загрузки, системы высокотемпературной печи, системы измерения деформации, системы управления, системы безопасности и вспомогательной системы, каждый модуль работает вместе, чтобы обеспечить высокую стабильность и высокую точность испытаний при высокой температуре (комнатная температура - 1600°C +) и длительном цикле (0 - 100000h). Ниже приводится подробная структура каждого модуля:
I. Рамка хоста: высокожесткая несущая основа (основные требования: отсутствие деформации, вибрационное сопротивление)
Компьютерная рамка - это все устройство. « Скелет» должен выдерживать долгосрочную постоянную нагрузку (0,1 кН ~ 1000 кН) и тепловое излучение высокотемпературной печи, чтобы обеспечить отсутствие механической деформации во время загрузки и гарантировать точность нагрузки.
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| неподвижная балка | Высокопроизводительная сталь/ Сварка листовой стали (устранение внутреннего напряжения путем старения) | Стационарная система загрузки, нижняя поддержка высокотемпературной печи, обеспечивающая эталон стабильной нагрузки |
| Переместить балку | С неподвижным балочным материалом, с вертикальным скольжением | При движении системы загрузки вверх и вниз, приложите тягу/ Нагрузка под давлением, зазор между балкой и стойкой в сочетании с 0,02 мм для обеспечения коаксиальности |
| стойка | 4 высокопрочных стальных конструкции из сплава (с хромированным покрытием поверхности и антикоррозионной защитой), с прецизионными шариковыми винтами | Подключите верхнюю и нижнюю балки, чтобы обеспечить плавное движение балки, обеспечивая при этом сверхвысокую жесткость (деформацию колонны при загрузке≤0.01мм/м) |
| основание | Тяжелое стальное основание (вес)≥ 1 / 3 от общей массы оборудования), с выравниванием стопы | Стационарное оборудование в целом, поглощает вибрации, обеспечивает уровень узла путем выравнивания стопы (уровень)≤0.1mm/m), Избегайте наклона, вызывающего дополнительный изгибающий момент |
II. Система загрузки: выход точной постоянной нагрузки (основные требования: долгосрочная стабильность)≤±0,3% ФС)
Загрузочная система отвечает за постоянное натяжение образца/ Нагрузка под давлением, в зависимости от способа загрузки может быть разделена на "электрогидравлический сервопривод" "гидравлический" "пружинный", основным направлением является электрогидравлический сервопривод, структура выглядит следующим образом:
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| Загрузка исполнительного органа | Электрогидравлический сервоцилиндр (средняя и большая модель)/ Прецизионные винтовые подъемники (малые модели) | Электрогидравлический сервоцилиндр управляет движением поршня через масло высокого давления для достижения тяги/ Нагрузка под давлением; Подъемник на винте управляется сервомотором, адаптируется к испытаниям на небольшую нагрузку |
| датчик нагрузки | Колонна/ Кольцевой высокоточный датчик тяги (материал: легированная сталь / нержавеющая сталь, класс точности 0,1) | Сбор сигнала нагрузки в режиме реального времени, обратная связь с контроллером для формирования замкнутого кольца управления, диапазон измерения нагрузки для полного диапазона0,5% ~ 100%, долгосрочная стабильность ±0,3% FS |
| механизм передачи нагрузки | Высокопротяжная тяга, карданный штуцер | Использование тягиМатериал сплава 40CrNiMo (прочность на растяжение ≥1000MPA), карданный разъем компенсирует эксцентриситет при установке образца, избегая дополнительных испытаний на влияние изгибающего момента |
| Вспомогательный модуль загрузки | Группа весов (необязательно, для калибровки/ Чистое статическое испытание), буфер | Группа весов реализует чистую статическую нагрузку путем наложения механической конструкции с минимальным дрейфом нагрузки (подходит для сверхдолгосрочных испытаний); Буфер поглощает удар момента загрузки, избегая перегрузки |
III. Система высокотемпературной печи: однородная и стабильная высокотемпературная среда (основные требования: точность контроля температуры) ± 1°С, однородность температурного поля ±3°С)
Система высокотемпературной печи является ядром высокотемпературной среды обслуживания аналоговых материалов, которая должна обеспечить долгосрочную высокотемпературную стабильность, равномерное температурное поле, конструкционный дизайн фокусируется на "Равномерность нагрева, теплоизоляция, термостойкость":
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| Корпус печи | Опрыскивание холоднокатаной стали (внешний слой)+ Термоизоляция (средний слой) + внутренний желчный пузырь (внутренний слой) | Защита оболочки от влаги, изоляция уменьшает потерю тепла, внутренний желчный пузырь обеспечивает высокотемпературную полость |
| Термоизоляция | Керамические волокна высокой плотности (коэффициент теплопроводности)0.03W / (m. K) + изоляционный кирпич из оксида алюминия | Конструкция многослойной изоляции, температура поверхности корпуса печи60°C (при испытательной температуре 1200°C), чтобы избежать ожогов при утечке тепла |
| нагревательный элемент | Выбор по температурному диапазону:- Средняя температура (800°C): никель - хромовая проволока (стойкость к температуре 850°C) - высокая температура (800 ~ 1200°C): силиконовый углеродный стержень (стойкость к температуре 1400°C) - сверхвысокая температура (> 1200°C): молибденовая проволока / графитовый стержень (стойкость к температуре 1600 ~ 2000°C) | Они равномерно распределены по обеим сторонам полости./ Четыре недели (например, 6 - 8 симметричных расположений), через PID - регулирование для достижения субрегионального нагрева, чтобы обеспечить равномерное поле температуры |
| Внутренний желчный пузырь (печная полость) | Средняя температура:SUS304 Нержавеющая сталь Высокая / сверхвысокая температура: глиноземные керамические трубы / графитовая желчь | Коррозиеустойчивый, высокотемпературный, форма полости печи цилиндрическая (чтобы избежать мертвого угла потока), внутренний диаметр спроектирован в соответствии с размером образца (обычно φ50~150мм) |
| элемент измерения температуры | Термопара типа S / R (диапазон измерения температуры от 0 до 1600 °C, точность ±0,5 °C) | Детектор термопары прикреплен к шаблону образца≤5mm), Температура зоны сбора образца в режиме реального времени, обратная связь с контроллером |
| Атмосферный интерфейс (необязательно) | Входные отверстия (инертные газы)/ Защитные газы), воздухозаборники, вакуумные интерфейсы | Подходит для испытания легкоокисляемого материала, может быть включен аргон/ Азот (чистота ≥99,99%) или вакуум (10 ⁻Па) для предотвращения высокотемпературного окисления образца |
IV. Система измерения деформации: точный захват деформации ползучести (основные требования: разрешение)≤0.0001мм)
Система измерения деформации отвечает за мониторинг деформации ползучести образца при высоких температурах в режиме реального времени (включая начальную ползучесть, стабильную ползучесть, ускоренную фазу ползучести) и является ядром для получения кривой ползучести и ключевых показателей, разделенных на "Контактные" и "бесконтактные":
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| контактный высокотемпературный экстензометр | Теплостойкий материал: керамика/ Сплав Inconel (термостойкий 1200°C) Конструкция: двухзажимный с регулируемым шагом (25 ~ 50 мм), оснащенный пружинным механизмом предварительного натяжения | Зажатие непосредственно на обоих концах шаблона образца через дифференциальный трансформатор/ растровая линейка преобразует механическую деформацию в электрический сигнал, точность измерения деформации ± 0001 мм, разрешение 0001 мм |
| Бесконтактный лазерный экстензометр (необязательно) | Структура: излучающий конец лазера+ Приемный конец (симметрично расположенный по обе стороны высокотемпературной печи), мониторинг через кварцевое окно наблюдения | Основываясь на принципе лазерного треугольника, бесконтактное измерение деформации сегмента дальности образца, чтобы избежать высокотемпературного окисления, ударного повреждения образца при разрыве, адаптируется к сверхвысокой температуре (> 1200°C) или легко окисляемый образец |
| датчик смещения | Диафрагма (разрешение)≤0.001mm), Установка между движущейся и неподвижной балками | Вспомогательное измерение смещения балки для калибровки экстензометра или мониторинга больших деформаций (например, общей деформации образца после разрыва) |
| Модуль передачи сигналов | Высокотемпературный экранированный кабель, усилитель сигнала | Защитить воздействие электромагнитных помех и теплового излучения в высокотемпературной печи, усилить слабый деформационный сигнал и обеспечить стабильную передачу данных |
V. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ: ЦЕНТР ОПЕРАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И РАБОТКИ ДАННЫХ (Основные требования: Автоматизация, высокая надежность)
Система управления оборудована. "Мозг", отвечающий за координацию работы каждого модуля для достижения точного контроля температуры, нагрузки, а также сбора данных, обработки и генерации отчетов, структура выглядит следующим образом:
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| Аппаратное обеспечение контроллера | PLC + Промышленный компьютер (встроенный / настольный) + сенсорный экран | PLC отвечает за управление в режиме реального времени (температура, нагрузка, частота сбора деформаций ≥10 Гц), промышленный компьютер отвечает за хранение и анализ данных, сенсорный экран поддерживает настройку параметров, мониторинг и работу в режиме реального времени |
| Модуль контроля температуры | PID + нечеткий алгоритм управления, поэтапный процесс нагрева | Управление мощностью нагревательных элементов, реализация Процесс нагрева « Быстрое потепление → медленное приближение → постоянная температурная стабильность», точность контроля температуры ±1°C, чтобы избежать перегрева температуры |
| модуль управления нагрузкой | Электрический контроллер (Moog / atos) + регулировка обратной связи с замкнутым циклом | Управляйте давлением сервоцилиндра или скоростью вращения винтового двигателя, поддерживайте стабилизацию нагрузки в заданном значении В пределах ±0,5% поддерживаются два режима управления постоянным напряжением / постоянной нагрузкой |
| Модуль сбора и хранения данных | Высокоскоростная карта сбора данных (коэффициент отбора проб)≥100Hz)、 Хранение жестких дисков / SD - карт | Автоматический сбор данных о температуре, нагрузке, деформации, времени, поддержка непрерывного хранения10000h Тестовые данные, с функцией восстановления после отключения (данные не теряются после отключения, автоматическая непрерывность входящих вызовов) |
| Программные системы | Специальное тестовое программное обеспечение (Windows / Linux Системы) | Функция:(1) Настройка параметров (температура, нагрузка, время испытания, условия остановки); Рисование кривой ползучести в реальном времени (кривая Эпсилон - Т); Автоматический расчет интенсивности ползучести, прочности, скорости ползучести и других показателей; (iv) генерация и экспорт отчетов (Excel / Word / PDF); Удаленный мониторинг (поддержка мобильных / компьютерных приложений для просмотра состояния тестирования) |
VI. СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТЫ: ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ И ПЕРСОНАЛА (Основные требования: высокая надежность)
Принимая во внимание особенности высокотемпературных, высоковольтных и длительных циклов испытаний, система безопасности должна быть покрыта « Высокотемпературная защита, защита от перегрузки, защита от разрушения, электрическая защита» и многие другие измерения:
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| Высокотемпературный экран | Двойное закаленное стекло+ рама из нержавеющей стали (высокотемпературная, ударопрочная), покрывающая внешнюю сторону высокотемпературной печи | Предотвращение высокотемпературного радиационного ожога оператора, в то же время легко наблюдать за состоянием образца, стеклянная поверхность с противотуманным покрытием (чтобы избежать высокотемпературного водяного парообразования тумана) |
| Защита от перегрузок | механический ограничитель+ Сигнализация электронной перегрузки (срабатывает при загрузке выше 110% полного диапазона) | Механические ограничения предотвращают чрезмерное перемещение балок, автоматическую разгрузку электронных перегрузок и сигнализацию, чтобы избежать повреждения оборудования и образца |
| Защита образца от разрушения | Алгоритм обнаружения мутаций+ Клапан аварийной разгрузки | При разрыве образца деформация мгновенно мутирует, контроллер быстро запускает команду разгрузки, останавливает загрузку и охлаждает, предотвращает разбрызгивание фрагментов разлома |
| Электрическая защита | Переключатель защиты от утечки, защита от перенапряжения, защита от заземления | Предотвращение электрического короткого замыкания, утечки, сопротивления заземления оборудования≤4Ω |
| Прочая защита | Защита от разрыва пары (автоматическая остановка печи при отключении термопары), сигнализация о неисправности водяного охлаждения (модель водяного охлаждения), мониторинг атмосферного давления (модель атмосферы) | Обращайтесь к аномалиям во время испытаний и избегайте повреждения оборудования или сбоев в испытаниях |
VII. Вспомогательные системы: обеспечение долгосрочной стабильной работы оборудования
Вспомогательная система является дополнением к нормальной работе устройства и может быть выбрана в соответствии с требованиями тестирования, ядро включает:
| Основные компоненты | Материал и конструкция | Функциональная роль |
| система охлаждения | Установки с водяным охлаждением (промышленные холодильные установки, холодильное оборудование)5 ~ 30 кВт) / Радиатор с воздушным охлаждением | Охлаждение корпуса высокотемпературной печи, загрузка цилиндров, приспособлений и других компонентов, чтобы избежать высокой температуры, приводящей к отказу деталей, поддерживать эксплуатационную стабильность оборудования |
| Система управления атмосферой (необязательно) | Газовые баллоны, редукторные клапаны, расходомеры, фильтры чистоты газа | Ввод инертного газа (аргона) в высокотемпературную печь/ Азот), расход регулируется (0 ~ 5L / min), обеспечивает содержание кислорода в печи 10 ppm, предотвращает окисление образца |
| Вакуумная система (необязательно) | роторный вакуумный насос+ Вакуумметр (диапазон измерений 10 ⁵ ~ 10 ⁻Па) | Реализация вакуумной среды в печи, подходящей для испытаний специальных материалов, чувствительных к окислению (например, титановых сплавов, высокотемпературной керамики) |
| Зажим для образцов | Высокотемпературный сплав (Inconel / молибденовый сплав, 80% температуры теста на температуростойкость), с клиновидным замком / резьбовым зажимом | Фиксированный образец, обеспечивающий прочность зажима и хорошую коаксиальность (отклонение оси образца от оси нагрузки)0,5 °), избегая испытания на воздействие дополнительного изгибающего момента |
Схема общей структуры (упрощенная)
простой текст
[Верх: Переместить балку]
Б
[Загрузочная система: сервоцилиндр / винтовой лифт + датчик нагрузки]
Б
[Система высокотемпературной печи: корпус печи + нагревательный элемент + термопара + атмосферный интерфейс]
Б
[Зажим для образца: верхний зажим (датчик присоединенной нагрузки) + нижний зажим (соединительная фиксированная балка)]
Б
[Система измерения деформации: экстензометр (с удерживаемым сегментом шаблона образца) + лазерный излучатель / приемник (с обеих сторон)]
Б
[Стационарная балка + стойка + основание]
Б
[Система управления: операционный экран + промышленный компьютер + контроллер]
Б
[Вспомогательная система: агрегат с водяным охлаждением + атмосферный баллон + вакуумная система]
[Безопасность: высокотемпературный экран + защита от перегрузки + электрическая защита]
Краткое изложение ключевых элементов проектирования основной структуры
Высокая жесткость: рама хоста использует тяжелую литейную сталь и высокопрочные сплавы, чтобы обеспечить долгосрочную загрузку без деформации;
Высокотемпературная стойкость: высокотемпературные печи, приспособления, экстензометры и другие компоненты, непосредственно контактирующие с высокой температурой, используют термостойкие материалы (керамика, высокотемпературные сплавы, молибден)/ Графит);
Высокая стабильность: система загрузки с замкнутым циклом управления, контроль температурыPID + нечеткий алгоритм, измерение деформации с использованием высокоточных датчиков для обеспечения стабильности данных долгосрочного тестирования;
Безопасность: конструкция защиты, покрывающая точки риска, такие как высокая температура, перегрузка, разрыв, электричество;
Масштабируемость: Поддержка альтернативных конфигураций, таких как управление атмосферой, вакуумные системы, лазерные вытяжные устройства, адаптированные к различным материалам и требованиям тестирования.
Эта конструкция обеспечивает стабильную работу оборудования в условиях испытаний (высокая температура, длительный цикл, высокая нагрузка), точный доступ к данным о ползучести и стойкости материала и надежную поддержку проектирования и оценки срока службы высокотемпературных компонентов.