Установка для испытания материалов при высоких температурах (ее варианты)

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетсиим

Сециаяистичесиик

Республик (11) 938088 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 11. 80 (21) 3001682/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23 ° 06 82 ° Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06.82 (5l)M. К,в.

6 01 и 3/18 Ьвудерствнвй квинтет

СИР ее аваэи взюбретенвФ в епрытвв (53) УДК620.172. . 251 (088. 8) (72) Авторь! изобретения

В.П. Кращенко и Ю.П. Ластовец

Институт проблем прочности АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

ПРИ ВЫСОКИХ ТЕИПЕРАТУРАХ (ЕЕ ВАРИАНТЫ) 1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ус, тановкам для испытания материалов при высоких температурах.

Известна установка для испыта5 ния материалов при высоких температурах, содержащая основание, установленное на нем нагружающее устройство, устройство для нагрева образца, пассивную и активную тяги с захватами для крепления образца и систему измерения и регистрации параметров испытаний (1 ).

Недостатком установки является низкая точность испытаний.

I5

Известна также установка для испытания материалов при высоких темпе" ратурах, содержащая герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с ним активную тягу с отверстия- го ми, пассивную тягу, захваты, размещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца, устройство для нагрева образца, устройство для

2 охлаждения активной тяги в виде раз- мещенных в ее отверстиях цилиндрических вставок, образующих консоли, по которым циркулирует хладагент, с механизмом его управления и системой подачи хладагента, включающей гибкие трубопроводы, а также сис тему измерения и регистрации параметров испытания f2).

Недостаток установки - узкие функциональные возможности, поскольку на ней нельзя производить испытания образцов при больших скоростях нагружения вследствие размещения охлаждающего устройства в активной тяге и наличия гибких трубопроводов в системе подачи хладагента. . Цель изобретения "-. расширение функциональных воэможностей установки путем повышения скоростей нагружения.

Указанная цель в первом варианте достигается тем, что в установке, содержащей герметичный корпус, на938088

1$

3S

4$

$0

3 гружающее 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 параметров испытания, устройство для охлаждения тяги выполнено в виде кольцевой камеры, теплопередающая часть

Которой представляет собой тонкостенную цилиндрическую втулку из упpyroro материала, надетую концентрично на активную тягу с зазором, не превышающим величину упругого проги" ба стенок втулки, а механизм управления выполнен в виде электромеханическо<-о клапана сброса давления хладагента в камере и командного блока связанного с нагружающим устройством и клапаном сброса давления.

Укаэанная 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 корпусе по одну сторону от тяги подпружиненных 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 выполнен с клиновой выточкой, а установка снабжена двумя клиновыми губками, установленными на соответствующих камерах с воэможностью взаимодействия с клиновой выточкой сердечника.

На фиг. 1 изображена схема установки, первый вариант выполнения; иа фиг. 2 — схема устройства для охлаждения активной тяги перед нагру-. жением образца, второй вариант выпол. нения; на фиг. 3 - то же, в момент нагружения образца, второй вариант выполнения. ф

Установка (первый вариант) содержит герметичный корпус 1, внутри которого размещены пассивная и активная тяги 2 и 3, последняя из которых связана с нагружающим устройством 4, установленным за пределами герметичного корпуса. На концах тяг 2 и 3 установлены захваты 5 и

6 для крепления испытуемого образца 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 систе- . мой 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 14 и выходное 15 отверстия, к которым подсоединены трубопроводы 16 и 17, соединяющие ее с системой подачи хладагента (не показана). Входное отверстие 14 имеет диаметр несколько больший, чем выходное отверстие 15.

Механизм управления устройством охлаждения активной тяги 3 выполнен в виде электромеханического клапана

18 сброса давления, состоящего из золотника 19 и электромагнитного привода 20, соединенного через раэьем 21 с командным блоком 22, выполненным в виде выключателя 23 и реле

24 времени с контактом 25 и связанным с нагружающим устройством 4 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 4, установленным за пределами герметичного корпуса 1. На концах тяг 2 и установлены захваты. 5 и 6 для крепления испытуемого образца 7, размещенного внутри устройства 8 для его нагрева, вокруг которого расположены

3 9380 защитные экраны 9. На активной тяге

3 установлена система измерения параметров испытания, состоящая иэ силоиэмерителя 10 и датчика 11 деформации, связанных с системой регистра- ции (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 подпру- 16 именных с помощью пружины 28. Каме ры 26 и 27 обращены друг к другу и. имеют вогнутые теплопроводные

° ° частки, выполненные в виде тонко- . стенных полуцилиндров 29 и 30 из и упругого материала и предназначенные для взаимодействия с тягой 3. Ие ханиэм управления устройством охлаждения активной тяги 3 выполнен в ви. де закрепленного на корпусе 1 по дру- в гую сторону от тяги 3 электромагнита

31, сердечник 32 которого выполнен с клиновой выточкой 33. На камерах

26 и 27 установлены клиновые губки

34 и 35, взаимодействующие с клино- 2S вой .выточкой 33 сердечника 32. Электромагнит 31 соединен через -раэьем

21 с командным блоком 22, выполненным в виде выключателя 23 и реле

24 времени с контактом 25 и связан-,so ным с нагружающим устройством 4.

Установка (первый 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 и золотник 19, находящийся в нормально-открытом состоянии, в кольцевую камеру 12. Поскольку диаметр входного отверстия 14 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. Затем 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

SS тепловой режим работы силоизмерителя 10 и датчика 11 деформации. Теплоотвод от пассивной тяги 2 может осуществляться за счет использования

88 6 любого стационарного охлаждающего устройства (не показано).

После достижения образцом 7 заданной температуры включают командный блок 22, в результате чего сра" батывает реле 24 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 4, деформиру" ющее образец 7 с большой скоростью.

В течение времени деформации образ" ца 7 тепло от него не успевает рас" пространяться к силоиэмерителю 10 и датчику 11 деформации, регистрирую" щим параметры испытания, по которым судят о свойствах материала образ" ца 7.

Установка (второй вариант) работает следующим образом.

Образец 7, подлежащий испытанию, закрепляют в захватах 5 и 6, после чего е корпусе 1 создают вакуум, Включают систему подачи хладагента, который поступает через трубопровод

16 в камеры 26 и 27, плотно прикрытые 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 27.

Затем 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 24 времени, и на обмотку электромагнита 31 подается электрический ток, при этом сердечник 32, преодолевая сопротивление пружины

938088 8

1$

2$

50 формула изобретения

l. 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 era управления и системой подачи хладагента, а также, систему измерения и регистрации параметров испытания, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей установки путем повышения скоростей нагружения, устройство для охлаждения тяги выполнено в виде кольцевой камеры, теплопередающая часть которой представляет собой тонко" стенную втулку из упругого материала, надетую концентрично на активную

36, притягивается к электромагниту

31,,освобождая клиновые губки 34 и

35 от прижима, Камеры 26 и 27 под воздействием пружины 28 отжимаются от поверхности активной тяги 3 на величину заданного зазора между стенками полуцилиндров 29 и 30. и активной тягой, после чего командный блок 22 сразу же включает нагружающее устройство 4, 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 обладает широкими функциональными возможностями, обеспечивая. проведение испытания при высоких скоростях нагружения вследствие уменьшения массы активной тяги и использования устройств ее охлаждения, взаимодействующих с тягой и имею их воэможность быстрого отвода от нее в момент деформации образца. тягу с зазором, не превышающим величину упругого прогиба стенок втулки, а механизм управления выполнен в виде электромеханического клапана сброса давления хладагента в камере и командного блока, связанного с нагружающим 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, о т л и ч а ющ 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 экспертизе

1. Фридман Я.Б. Иеханические свойства металлов. Т. 2, М., "Машиностроение", 1974, с. 144-145, рис. 19.3.

2. Крашенко В.П. и Стаценко В.Е.

Установка для исследования прочности материалов при различных скоростях нагружения в широком диапазоне температур.- " Заводская лаборатория", 1980, И 1, с. 88-90 (прототип).