Дилатометр

(647589 Союз Советски Социалистических Республик(6) Дополнительное к авт, свил ву -51) М. Кл. 22) Заявлено 15.08.77 (21) 2519079/18-25 и соединением эаПриоритетО и Гасуааретеееый омтет ссср а ,млаи зебретенй я еткритй(5 АТОМ ЕТ 2 Изобретение относится к областитепловых испытаний, а именно к области исследования термического ресипрения материалов, и может быть применено в тех областях техники, где,требуется учет температурных деформаций деталей; узлов и конструкций вцелом, возникающих при измененияхтемпературы в процессе эксплуатации.Известны дилатометры, снабженныеизмерительным микроскопом для визуального наблюдения эа изменением длиныобразце при нагревании,Этот метод позволяет определитьабсолютные значения температурныхкоэффициентов линейного расширения(ГКЛР), однако он имеет существенныенедостатки: оольшой расход материаладля испытуемого образце, трудностьполученйя равномерного: температурного поля на большой длине образце,большие затраты тепло- и хладагеитеи времени на проведение измерений иаоследукндие вычисления ТКЛР. Первые три недостатка исключаютотносительные методы измерения ТКЛР,Дилатометры, работающие по этомуметоду, содержат трубу, заглушеннуюс одного конца, опорную пластину для5 образца, расположенную на дне трубыи стержень-толквтель, конец которогосвязан с индикатором его перемещения относительно открытого конпа трубы, при этом труба и стержень-толкаЕ тель выполнены иэ материала с равнымиТКЛР,Недостатком дилатометра является то,что он фиксирует не абсолютное и зменениедлины образца, а разницу изменений длин5образца и соответствующего участка трубы, это снижает точность измерений.Ближайшим техническим решениемк предлагаемому изобретению является дилатометр, в котором терМическоерасширение участке трубы, соответствующего длине образца, компенсируетси термическим расширением пластины. Компенсация достигается тем, что фубаи стержень-толкатель выполнены иэ материалов с равными ТКЛР, а опорнви пластина выполнена из материала, ТКЛР которого в рабочем диапазоне температур больше, чем ТКЛР материала трубы; а их температур= йЬе" зависимости пропорционаййй, приэтом высота пластины и ее ТКЛР связаны соотношением где Я - высота пластины;- расстояние между опорнымиповерхностями пластины и стержнятолквтеля;сС и Д - соответственно ТКЛР трубы,(и пластины,Недостатком известного дилатометра является то, что индикатор показывает завышенное значение изменения длинй образца,Целью изобретения является повышение точности измерения абсолютногоудлинения образца при постоянном градиенте температуры вдоль его оси.Цель достигается тем, что в предлагаемом дилатометре компенсирующаяопорная пластина разделена на две равные части, одна.из которых помещенана дне заглушенного конца трубки, адругая служит опорой стержня - толкетеля.На чертеже изображена схема предлагаемого линейного дилатометра.Дилатометр состоит нз термостата 1,вкоторый помещена опорная трубка 2,имеющая нв своем заглушенном конце отшлифованную площадку 3, на которую установлена опорная пластина 4 для образца 5. Дилатометр содержит также пластину 6, служащую опорой стержня-толкателя 7, нв который упирается ножкаизмерительного индикатора 8. Измерительный индикатор на открытом концетрубки крепится деталями 9, изготовленными из инвара, Имеются также термопары 10 и 11, служащие для измерениятемпературы термостата и образца.Устройство работает следующим образом.Перед испытанием берут отсчет поиндикатору, Затем образец нагреваютили охлаждают, При нагревании образецрасширяется, удлинение образца стерженьтолкатель 7 передает ножке индикаторе 8. По величине отклонения стрелкиопределяется тепловое расширение обр, зца, С увеличением температуры расширяется не только образец, но и детали дилатометра: опорная трубка 2,стержень-толкатель 7, компенсирующиеопорные пластины 4 и 6, Верхняя инижняя опорные пластины расположенына уровне верхнего и нижнего конца. трубки, тепловое расширение которой надо компенсировать (тепловое расшире ние остальной части трубки полностьюкомпенсируется тепловым расширениемстержня-толкателя и выступа на днетрубки), и имеют одинаковую с этимиучастками температуру, Нижний учас ток трубки расширяется меньше верхне го его участка, также,как нижняя опорнаяучастка, также, квк нижняя опорнаяпластина расширяется меньше верхней,при этом достигается полная компенсация Ю удлинений передающих деталей дилатометра, и индикатору 8 передается удлинение только самого образца.Это можно показать следующим расчетом.25 Пусть при начальной температуре,равной 20 С,высоты верхней и нижнейопорных пластин равны - я-., расстояЪние между опорными поверхностяминижней пластины и стержня-толкателя 5 й равно 6 , ТКЛР трубки и пластин равны соответственно сС и а. Для ком- .пенсации удлинений соотношения размеров выбраны но условию и= - Са пластины помещены сверху и снизу35 образце.оПосле нагрева на 100 С появляется вертикальный перепад температур,Пусть разность температур верхнегоконца верхней пластины и нижнего кон О ца нижней пластины и участков трубыона их уровне 3 С. (мыздесь рассматриваем только участок трубы, заключенный между нижней поверхностьюнижней пластины и верхней поверхностью 45 верхней пластины, так как расширениеостальной его длины полностью компенсируется расширением стержня-толкателя и. выступом на дне трубки) Температураопорной поверхности нижней пластиныи трубки на ее уровне равна Тн120 С, температура верхней поверхности верхней пластины и трубки иа ее уровне равна Т д 123 С. Этот вертикальный55градиент температур не будет влиятьна результаты измерений, ЪслиаЬ=а.Использование дилатометрв, в котором опорные пластины помещены в крайних по высоте положениях участка трчбы/36 Тираж 10ЦНИИПИ Государствпо делам изобре 13035, Москва, Ж,89 Подписное нного комитета СССР тений и открытий Раушская наб., д, 4/ каэ лиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 удлинение которой они компенсируют,позволяет получать абсолютные значения удлинения образца при наличии вертикального градиента температур, Этозначительно превышает точность измерений. формула изобретения Дилатометр, содержащий опорную 16трубку, заглушенную с одного конца,стержень-толкатель с индикатором церемещения относительно открытого концатрубки, компенсирующую опорную пластину и термостат, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения абсолютного удлиненияобразца при постоянном градиенте теьмпературы вдоль его оси, компенсирующаяопорная пластина разделена на две рав-.ные части, одна иэ которых Помещеиана дне заглушенного конца трубки, адругая служит опорой стержня-толке-