真空双工位高温辐照蠕变试验系统
*、概述
真空双工位高温辐照蠕变试验系统(以下简称本系统)主要用于对金属材料
在高温高真空环境下进行抗拉等强度及持久蠕变测试,测定金属及合金材料在长
时恒高温、恒应力作用下,发生缓慢塑性变形的现象,测定样品在高温环境下的
蠕变、松弛及持久强度性能。系统为密闭真空单空间框架结构,采用电子机械方
式加载,由计算机对试验全过程进行伺服控制,自动采集、处理、显示试验数据,
自动绘制试验曲线和编辑试验报告,具有控制精度高、测量精确度高、应用范围
广等特点。
设备制造中遵循现行最新版本的中国家标准。标准如下:
(*)**/*****《金属材料单轴拉伸蠕变试验方法》
(*)******《高温蠕变、持久强度试验机检定规程》
(*)******《工作用贵金属热电偶》
(*)******《金属高温拉伸持久试验方法》
(*)******《金属高温蠕变试验方法》
*、主要技术指标
序号 |
名称 |
规格/参数 |
* |
设备名称 |
真空双工位高温辐照蠕变试验系统 |
* |
力值范围 |
**-***** |
* |
精度 |
优于±*.*%示值 |
* |
试验力分辨率 |
最大试验力的*/****** |
* |
位移测量分辨力 |
*.****** |
* |
恒力控制时的力值稳定性 |
波动≤设定值±*.*% |
* |
位移速率调节范围 |
*.*****/***~*****/***(任意调节) |
* |
拉杆速度 |
*.**~*****/***无级调速 |
* |
位移行程 |
≥**** |
** |
最高数据采集频率 |
****** |
** |
高温炉温度范围 |
***℃~****℃ |
序号 |
名称 |
规格/参数 |
** |
温度波动 |
±*℃ |
** |
控温仪表精度等级 |
*.*级 |
** |
加热腔尺寸 |
Φ****** |
** |
真空度 |
冷态≤*.*×**-*** |
|
|
热态≤*.*×**-*** |
** |
压升率 |
≤***/* |
** |
远程控制距离 |
≧**米 |
*、结构原理
本系统主要由真空室、伺服拖动系统、高温拉杆及夹具、高温电炉、温度控
制测量系统、支架系统、电气系统、计算机控制系统及试验软件系统等部分组成。
控制系统、温控系统等全部集成安装在真空室下部(支架车内),减小设备
的占地面积,提高空间的利用率。每台拖动伺服系统能构成*个能独立完成所有
试验的试验单元,进行单机操作,无上位机(电脑)也能控制。该试验单元通过
试验机主机控制器及触摸屏能独立完成(无需上位计算机辅助)蠕变持久等试验
的编程和试验全部过程的自动控制及试验数据存储。试验机全功能数字控制器,
具有负荷、位移等环控制,转换过程平稳无冲击,曲线可在控制器上显示。
*.*伺服拖动系统
控制精度达到*.******;精密控制推力,增加压力传感器,控制精度可达
*.*%;实现高精密运动控制。噪音低,节能,干净,高刚性,抗冲击力,超长寿
命,操作维护简单。电动缸可以在恶劣环境下无故障,防护等级可以达到****。
长期工作,并且实现高强度,高速度,高精度定位,运动平稳,低噪音。
*.*高温炉
*段式独立加热炉,对开式圆筒炉设计,采用多层隔热屏,内层采用钼合金
制作外层采用****高温不锈制作。加热炉膛直径φ****,高度*****,加热
炉管采用*氧化*铝陶瓷,内置进口Φ*.*铁铬铝高温炉丝,合理全布利于加热
区温度的均匀性控制。试验温度室温~****℃,为保证炉膛有效工作区内温度均
匀,采用*.*级精度温控仪,自动升温、控温,升温过程平稳。配置*型热电偶
及补偿导线,便捷的热电偶连接器。
*.*夹具及夹具工装
炉内拉杆及夹具材料为高温合金***,炉外部分用耐热不锈材料,夹具按试
验设计,满足高温强度的同时轻量化设计,可同时完成高温腔内*组施力及*组
辐照布局。并且有合理空间配合夹具工装进行安装调试件。
*.*真空室
炉体采用前开门半圆筒式结构,炉体材料为耐高温非磁化不锈钢,表面并钝
化处理,炉体整体结构采用双层水冷结构,满足真空及充气条件下的安全使用,
并根据要求合同分布名预留法兰口位置。
双伺服拖动系统安装于真空室上下,用真空波纹管实现动密封,力传感器安
装于真空室内,减少真空下的力值波动。
真空室上方安装荧光靶电动升降,有上下位限位开关,及初始位复位开关,
复位重复精度*.***。
真空室*****管道延伸后端开有*****法兰口,可用于连接拉伸样品的控温操作系统。
*.*控制系统
*.*.*主机控制器
试验机采用全数字控制器,该控制器具有位移、负荷等闭环控制,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人
机触摸液晶屏与控制器主机箱*大部分,触摸屏与控制器主机箱通过*****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触摸屏来完成。人机
界面上可以启动和停止试验、升降夹头装夹试样等,并可以显示负荷、位移、时
间等主要试验数据。
(*)控制器采用当前最新技术生产加工的全数字控制器,质量可靠。采集
控制、数据处理和人机界面由*个独立的***分别进行完成。
(*)通过液晶触摸屏人机界面能独立完成(无需上位计算机辅助)蠕变持
久等试验的编程和试验全部过程的自动控制及试验数据存储。
(*)控制器具有负荷、位移及变形标定功能,无需计算机软件即可完成各
传感器的标定校准。
(*)控制器通过*****与温控仪表进行通讯,通过触摸屏可以完成试验温
度的设置与控制,免去直接操作仪表。用户可根据需要设置试验温度、数据存储
时间隔,可以实时显示负荷时间、温度时间、变形时间等试验曲线。
(*)触摸屏可完成所有试验程序的自由编辑操作,可脱离上位计算机独立
完成试验过程,单机完成各种蠕变、持久试验,也可与上位计算机软件同步进行。
(*)采用先进的自适应***控制算法,自动调整控制参数,针对不同材料
的试样无需调整***参数,保证了目标值控制的稳定性。
(*)控制器具有断电后再上电自动恢复功能,能够实现断网断电的数据自
动保存,恢复上电后试验自动还原并继续试验,不需人工拼接。
(*)成熟的工业触摸屏,控制器具有变形传感器调整功能,当蠕变试验时
变形达到预先设定的调整值时,控制器发出声光报警,提醒操作人员进行变形传
感器调整,调整前后不影响变形测量,变形值自动累加。
*.*.*温度控制系统
温度控制系统集成到支架车内部,节省占地空间,*段式温控表安装在主机
正面门板处,电炉控制元器件选用施耐德或欧姆龙等进口品牌。高温炉温度控制
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*****通讯对仪表进行读写操作,
温度显示及目标值设置均通过触摸屏来实现,温度控制参数及实时温度值可传递
给上位计算机,计算机可按设定的采集周期保存试验温度数据。
*.*.*试验系统集控系统
主控计算机与控制器通过以太网组成集散式控制系统,可完成远距离(大于
**米)内的远程控制。每台试验机具有独立的控制器,可以独立工作也可以与
计算机联机工作。独立工作时,可实现程序步骤的自由编辑,无需上位计算机辅
助可独立完成整个试验过程,且能进行数据的自动存储,不丢失数据。
试验软件主要功能如下:
(*)试验软件有用户自定义程序功能,可进行室温/高温下的持久、蠕变、
松弛、分级加载等试验。
(*)试验软件具有温度、载荷、位移行程闭环伺服程序控制、显示及控制
方式平滑切换功能。
(*)试验软件具有高度的自动化水平,试验开始自动进行升温、保温、并
计算保温时间、自动进行加载并自动进行数据记录,无需人工干预。
(*)试验软件具有对用户管理、系统硬件设置管理功能。如热电偶、补偿
系统和控温仪误差的修正功能,具有热电偶断路和短路报警功能,具有断电保护
功能。
(*)试验软件具有操作日志功能,自动记录试验全过程的异常情况。
(*)试验软件能实时同步自动记录、存储试验全过程试验数据以及辐照束
流强度等;试验数据能直接导出为****、*****等常用的办公软件格式文件。
(*)试验软件数据记录方式可采用多种方式组合记录的形式。
(*)试验软件具有负荷测量值异常报警功能,控制参数超出设定范围时自
动提示报警功能。力值超限报警、温度超限报警、变形超限报警、试样断裂报警、
试验结束报警等。
(*)试验软件具有系统故障自诊断功能。试验中软件自动判断故障原因并
且写入到设备记录文件中,软件界面会显示红色报警并发出报警声提示用户有故
障,这时用户可以到设备记录文件中查看故障原因,包括显示温度异常、仪表通
讯出错、电源未接通等,以便及时排除故障继续试验。
(**)试验软件具有高度的自动化水平,能够自动地进行加载,试验结束后
自动切断加热电源,进行降温、卸载、停止数据记录等,无需人工干预。
(**)软件带试验数据分析功能,可随时查看试验曲线并做数据分析,自动
计算蠕变伸长率等试验结果,可实时显示并打印报告。
*、配置明细
序号 |
名称 |
单位 |
数量 |
备注 |
* |
真空室 |
套 |
* |
含所有波纹密封件 |
* |
高温炉 |
套 |
* |
|
* |
拖动伺服系统 |
套 |
* |
|
* |
力传感器 |
支 |
* |
*****、****各* |
* |
拉杆 |
套 |
* |
|
* |
夹具 |
套 |
* |
|
* |
夹具工装 |
套 |
* |
|
* |
支架车 |
套 |
* |
|
* |
控制系统 |
套 |
* |
|
** |
*型热电偶 |
支 |
* |
|
** |
荧光靶升降 |
套 |
* |
|