Установка для испытания материалов при высоких температурах (ее варианты)

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ С еез СоветсииаСоциалистически кРеспублик(51) М. К е. 6 01 Й 3/18 фкудерстюеФ кветвт СИР в аеаае взюеретенвй в фпрытвй(72) Авторъ 1 изобретения В.П. Кращенко и Ю.П, Ластовец Институт проблем прочности АН Украинской ССР(5 Й) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕИПЕРАТУРАХ (ЕЕ ВАРИАНТЫ) 1Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ус, тановкам для испытания материаловпри высоких температурах.Известна установка для испыта 5ния материалов при высоких температурах, содержащая основание, установленное на нем нагружающее устройство,устройство для нагрева образца, пассивную и активную тяги с захватамидля крепления образца и систему измерения и регистрации параметров испытаний 1 1.Недостатком установки являетсянизкая точность испытаний,15Известна также установка для испытания материалов при высоких темпе"ратурах, содержащая герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с ним активную тягу с отверстия- гоми, пассивную тягу, захваты, размещенные на концах тяг, для крепления испытуемого образца, устройстводля нагрева образца, устройство для 2охлаждения 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 2.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 5 10 15 20 35 а 0 а 5 50 55 3гружающее 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 упругого материала, надетую концентрично на активную тягу с зазором, не превышающим величину упругого проги" ба 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.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 нагружением образца, второй вариант выпол нения; на фиг, 3 - то же, в момент нагружения образца, второй вариант выполнения. 4Установка (первый вариант) содержит герметичный корпус 1, внутри которого размещены пассивная и актив"ная тяги 2 и 3, последняя из которых связана с нагружающим устройством 4, установленным за пределамигерметичного корпуса. На концахтяг 2 и 3 установлены захваты 5 и6 для крепления испытуемого образца7, размещенного внутри устройства 8для его нагрева, вокруг которого расположены защитные экраны 9. Иа активной тяге 3 установлена системаизмерения параметров испытания, состоящая из силоизмерителя 10 и датчика 11 деформации, связанных с систе- .мой регистрации (не показана). Устройство для охлаждения активной тяги3 выполнено в виде кольцевой камеры12, например, прямоугольного сечения, размещенной на активной тяге3 между силоизмерителем 1 О и захватом 6. Теплопередающая часть камеры 12 25представляет собой тонкостенную втулку 13 из упругого материала, надетую концентрицно 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 электромеханицеского 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 3 установлены захваты. 5 и 6 для крепления испытуемого образца 7, размещенного внутри устройства 8 для его нагрева, вокруг которого расположены5 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" 6именных с помощью пружины 28. Камеры 26 и 27 обращены друг к другу и. имеют вогнутые теплопроводныечастки, выполненные в виде тонко- . стенных полуцилиндров 29 и 30 из 15 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- рв 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- и 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- ,зя 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 втулки 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 нормальныйИ тепловой режим работы силоизмерителя 10 и датчика 11 деформации. Теплоотвод от пассивной тяги 2 может осуществляться за счет использования 88 6любого стационарного охлаждающегоустройства (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, переводящийзолотник 19 в закрытое состояние,что обеспечивает сброс давления вкамере 12. Вследствие снижения дав"ления в камере 12 стенки втулки 13отжимаются от поверхности тяги 3 навеличину заданного зазора между нейи активной тягой 3, после чего командный блок 22 .сразу же включаетнагружающее 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 идатчику 11 деформации, регистрирую"щим параметры испытания, по которымсудят о свойствах материала образ"ца 7Установка (второй вариант) работа.ет следующим образом,Образец 7, подлежащий испытанию,закрепляют в захватах 5 и 6, послечего е корпусе 1 создают вакуум,Включают систему подачи хладагента,который поступает через трубопровод16 в камеры 26 и 27, плотно прикрытыедруг к другу и взаимодействующие сактивной тягой 3 путем плотногоконтакта тонкостенных полуцилиндров29 и 30 с ее поверхностью. Дополнительный прижим стенок полуцилиндров29 и 30 обеспечивается за счет избыточного давления в камерах 26 и 27.Затем включают устройство 8 для на"грева образца 7, в процессе нагревакоторого нагреваются также пассивная и активная тяги 2 и 3. Охлажде-ние активной тяги 3 происходит путем отвода тепла. тонкостеннымиполуцилиндрами 29 и 30, что обеспечивает нормальный тепловой режимработы силоизмерителя 10 и датчика11 деформации. Теплоотвод от пассивной тяги 2 осуществляется использованием любого стационарного охлаждающего устройства (не показано).После достижения образцом 7 заданнойтемпературы включают командный блок22, в результате чего срабатываетреле 24 времени, и на обмотку электромагнита 31 подается электрический ток, при этом сердечник 32,преодолевая сопротивление пружины36, притягивается к электромагниту 3 1 освобождая клиновые губки 34 и 35 от прижима, Камеры 2 б 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 имеюних воэможность быстрого отвода от нее в момент деформации образца. Формула изобретения1. 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 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 Б 10 13 20 2 36 И 4 45 И тягу с зазором, не превышающим величину упругого прогиба стенок втулки,а механизм управления выполнен ввиде электромеханического клапанасброса давления хладагента в камереи командного блока, связанного снагружающим устройством и клапаномсброса давления.2. Установка для испытания материалов при высоких температурах, содержащая. герметичный корпус, нагружающее устройство, связанную с нимактивную тягу, пассивную тягу, захваты, размещенные на концах тяг,для крепления испытуемого образца,устройство для нагрева образца, устройство для охлаждения активной тягис механизмом его управления и системой подачи хладагента, а такжесистему измерения и регистрации параметров испытания, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностейустановки путем повышения скоростейнагружения, устройство для охлаждения тяги выполнено в виде двух шарнирно закрепленных на корпусе по однусторону от тяги подпружиненных камер, обращенных одна к другой и имеющихвогнутые теплопроводящие участкидля взаимодействия с тягой, механизмуправления выполнен в виде закрепленного на корпусе по другую сторону от тяги электромагнита, сердечник которого выполнен с клиновойвыточкой, а установка снабжена двумя клиновыми губками, установленнымина соответствующих камерах с возможностью взаимодействия с клиновойвыточкой сердечника.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Фридман Я.Б. Механическиесвойства металлов. Т. 2, М. "Машиностроением 1974, с. 144-145рис. 19.3.2. Крашенко В.П. и Стаценко 8.Е,Установка для исследования прочности материалов при различных скоростях нагружения в широком диапазонетемператур.-"Заводская лаборатория",1980, и 1, с. 88-90 (прототип),