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Technologie Cie., Ltd d'instrument d'instrument de Changhaï tiltech
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Quelle est la structure de la machine d'essai de résistance durable au fluage à haute température?
Date :2025-12-03Lire :13

Le noyau de conception structurelle de la machine d'essai de résistance durable de fluage à haute température entoure"Stabilité à long terme à haute température, précision constante de la charge, surveillance de la précision de la déformation" trois exigences de base, l'ensemble est composé de sept modules principaux: cadre principal, système de chargement, système de four à haute température, système de mesure de la déformation, système de contrôle, système de protection de la sécurité et système auxiliaire, chacun travaillant ensemble pour assurer une stabilité élevée et une précision de test élevée dans les tests à haute température (température ambiante ~ 1600 ℃ +), à long cycle (0 ~ 100000H). Voici le démontage structurel détaillé de chaque module:

I. cadre principal: base porteuse hautement rigide (exigence de base: aucune déformation, résistance aux vibrations)

Le cadre hôte est l'ensemble de l'appareil "Squelette", doit supporter une charge constante à long terme (0.1kn ~ 1000kn) et le rayonnement thermique du four à haute température, assurer aucune déformation mécanique pendant le chargement, garantir la précision de la charge.

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Poutres transversales fixes

Acier moulé haute résistance/ soudure de tôle d'acier (élimination des contraintes internes par traitement de vieillissement)

Système de chargement fixe, support de fond de four à haute température, fournit une référence de charge stable

Traverse mobile

Même matériau de traverse fixe, ajustement coulissant avec la colonne

Déplacez - vous de haut en bas avec le système de chargement, appliquez une traction/ charge de pression, jeu de coopération de la traverse avec la colonne ≤ 0.02mm, assurer la coaxialité

Colonnes

4 tiges de construction en acier allié haute résistance (Surface chromée antirouille) avec vis à billes de précision

Connectez les traverses supérieures et inférieures pour garantir un mouvement fluide des traverses tout en offrant une rigidité ultra - élevée (quantité de déformation de la colonne lors du chargement)≤0.01mm/m)

base

Base en acier moulé lourd (poids≥ 1 / 3 du poids total de l'appareil) avec pieds de nivellement

Fixe l'ensemble de l'équipement, absorbe les vibrations, assure le niveau de l'hôte en nivelant les pieds (horizontal Degree≤0.1mm/m), Évitez les moments de flexion supplémentaires causés par l'inclinaison

II. Système de chargement: sortie de charge constante précise (exigence de base: stabilité à long terme≤ ± 0,3% FS)

Le système de chargement est responsable de l'application d'une force de traction constante à l'échantillon/ charge de pression, selon le mode de chargement peut être divisé en "servo électrohydraulique", "type de poids", "type de ressort", le courant principal est servo électrohydraulique, la structure est la suivante:

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Chargement de l'organe d'exécution

Servo - cylindre électrohydraulique (modèles moyens et grands)/ ascenseur à vis de précision (petit modèle)

Servo - cylindre électro - hydraulique par huile haute pression pour entraîner le mouvement du piston, réaliser la traction/ chargement sous pression; L'ascenseur de vis est entraîné par le servomoteur, adapté au test de petite charge

Capteur de charge

Style de colonne/ capteur de traction de haute précision de type anneau (matériau: acier allié / acier inoxydable, classe de précision 0,1)

Acquisition en temps réel du signal de charge, rétroaction au Contrôleur pour former un contrôle en boucle fermée, la gamme de mesure de charge est pleine échelle0,5% ~ 100%, stabilité à long terme ≤ ± 0,3% FS

Mécanisme de transfert de charge

Tirants haute résistance, joints de cardan

Tirant adopteMatériau en alliage 40crnimo (résistance à la traction ≥ 1000mpa), joint de cardan compense l'excentricité de l'installation de l'échantillon pour éviter le moment de flexion supplémentaire affecte le test

Composants auxiliaires de chargement

Groupe de poids (facultatif, pour l'étalonnage/ test de charge statique pure), BUFFERS

Le Groupe de poids permet une charge statique pure par superposition de structures mécaniques avec une dérive de charge minimale (adaptée aux essais à très long terme); Le tampon absorbe l'impact au moment du chargement et évite le dépassement de charge

Iii. Système de four à haute température: environnement à haute température uniforme et stable (exigence de base: précision du contrôle de la température ± 1℃, uniformité du champ de température ≤ ± 3℃)

Le système de four à haute température est le cœur de l'environnement de service à haute température des matériaux simulés, il est nécessaire d'atteindre une stabilité à long terme à haute température, un champ de température uniforme, une conception structurelle axée sur "Uniformité de chauffage, isolation thermique, résistance à la température":

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Coque du corps du four

Injection de tôle d'acier laminée à froid (couche externe)+ isolation (couche intermédiaire) + endobiliaire (couche interne)

Protection du boîtier contre l'humidité, l'isolation réduit les pertes de chaleur, la bile interne fournit une cavité à haute température

Couche d'isolation

Fibres céramiques haute densité (conductivité thermique≤ 0.03w / (m・k)) + briques isolantes en alumine

Conception d'isolation multicouche, température de surface de la coque du four≤ 60 ℃ (à la température d'essai 1200 ℃), évitez l'échaudage externe de chaleur

Éléments chauffants

Sélection par plage de température:- moyenne température (≤ 800 ℃): fil d'alliage Nickel - chrome (résistance à la température 850 ℃) - haute température (800 ~ 1200 ℃): tige de carbone de silicium (résistance à la température 1400 ℃) - ultra haute température (> 1200 ℃): fil de molybdène / tige de graphite (résistance à la température 1600 ~ 2000

Répartition uniforme des deux côtés de la cavité du four/ quatre semaines (telles que 6 ~ 8 tiges symétriquement disposées), chauffage de sous - zone par régulation PID pour assurer un champ de température uniforme

Biliaire interne (cavité du four)

Température moyenne:Acier inoxydable SUS304 haute température / ultra haute température: tube en céramique d'alumine / bile de four en graphite

Résistant à la corrosion, résistant aux températures élevées, la cavité du four est de forme cylindrique (pour éviter les angles morts du flux d'air), le diamètre intérieur est conçu selon la taille de l'échantillon (généralement φ50 ~ 150mm)

Éléments de mesure de température

Thermocouple de type S / R (plage de mesure de température 0 ~ 1600 ℃, précision ± 0,5 ℃)

La sonde thermocouple est fixée près du segment de distance étalon de l'échantillon (distance de l'échantillon)≤5mm), Acquisition en temps réel de la température de la zone de l'échantillon, rétroaction au Contrôleur

Interface atmosphère (facultatif)

Entrée d'air (gaz inerte/ gaz de protection), sortie d'air, interface de vide

Adapté aux essais de matériaux facilement oxydables, peut passer à l'argon/ azote (pureté ≥ 99,99%) ou aspiration (≤ 10⁻³pa) empêchant l'oxydation à haute température de l'échantillon

Iv. Système de mesure de déformation: capture précise de la déformation par fluage (exigence de base: résolution≤0.0001mm)

Le système de mesure de déformation est responsable de la surveillance en temps réel de la quantité de déformation par fluage de l'échantillon à haute température (y compris le fluage initial, le fluage à l'état stable, les phases de fluage accélérées) et est au cœur de l'acquisition des courbes de fluage et des indicateurs clés, divisés En "Contact" et "sans contact":

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Contact haute température extensomètre

Matériau résistant à la température: céramique/ Inconel alliage (résistance à la température ≤ 1200 ℃) Structure: type à double mâchoire, distance de référence réglable (25 ~ 50mm), équipé d'un mécanisme de précontrainte à ressort

Serrage direct aux deux extrémités de l'étalon d'échantillon, par transformateur différentiel/ la règle de trame convertit la déformation mécanique en signal électrique, précision de mesure de déformation ≤ ± 0001mm, résolution ≤ 00001mm

Extensomètre laser sans contact (facultatif)

Structure: extrémité d'émission laser+ extrémité réceptrice (symétriquement disposée de part et d'autre du four haute température) surveillée par une fenêtre d'observation à quartz

Basé sur le principe de la triangulation laser, mesure sans contact de la déformation du segment de distance de la norme de l'échantillon, évitez l'oxydation à haute température, les dommages causés par l'impact lors de la rupture de l'échantillon, l'adaptation à la température ultra élevée (> 1200 ℃) ou échantillons facilement oxydables

Capteur de déplacement

Règle de trame (résolution≤0.001mm), Installé entre la traverse mobile et la traverse fixe

Mesure auxiliaire du déplacement de la traverse pour l'étalonnage de l'extensomètre ou la surveillance des déformations importantes (p. ex. déformation totale après rupture de l'échantillon)

Module de transmission de signaux

Câble blindé haute température, amplificateur de signal

Protection contre les interférences électromagnétiques du four à haute température et l'influence du rayonnement thermique, amplifiant le signal de déformation faible pour assurer une transmission de données stable

V. Système de contrôle: fonctionnement de l'équipement et centre de traitement des données (exigences de base: automatisation, haute fiabilité)

Le système de contrôle est équipement Le « cerveau», qui coordonne le travail des modules, permet un contrôle précis de la température, de la charge, ainsi que l'acquisition de données, le traitement et la génération de rapports, est structuré comme suit:

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Matériel de contrôleur

PLC + ordinateur industriel (embarqué / de bureau) + écran de commande tactile

Le PLC est responsable du contrôle en temps réel (température, charge, fréquence d'acquisition de déformation ≥ 10hz), l'ordinateur industriel est responsable du stockage et de l'analyse des données, l'écran tactile prend en charge le réglage des paramètres, la surveillance en temps réel et le fonctionnement

Module de contrôle de la température

PID + algorithme de contrôle du flou, procédure de réchauffement par étapes

Contrôle de la puissance de l'élément chauffant, réalisation Processus de réchauffement de « réchauffement rapide → approche lente → température constante et stable », précision de contrôle de la température ≤ ± 1 ℃, évitez le dépassement de température

Module de contrôle de charge

Servo - contrôleur électro - hydraulique (Moog / atos) + régulation du feedback en boucle fermée

Contrôle de la pression du servo - cylindre ou de la vitesse du moteur de la vis, maintien de la charge stable à la valeur de consigne ± 0,5% à l'intérieur, soutenir la contrainte constante / charge constante deux modes de contrôle

Module d'acquisition et de stockage de données

Carte d'acquisition de données haute vitesse (taux d'échantillonnage≥100Hz)、 Stockage sur disque dur / carte SD

Acquisition automatique des données de température, de charge, de déformation, de temps, support du stockage continu≥ 10000h données de test, avec la fonction de récupération de la panne de courant (les données ne sont pas perdues après la panne de courant, les appels entrants continuent automatiquement le test)

Systèmes logiciels

Logiciel de test dédié (Système Windows / Linux)

Fonction:① réglage des paramètres (température, charge, temps d'essai, conditions d'arrêt); ② tracer la courbe de fluage en temps réel (courbe ε - t); ③ calcule automatiquement la résistance au fluage, la résistance durable, la vitesse de fluage et d'autres indicateurs; ④ génération et exportation de rapports (Excel / word / pdf); ⑤ surveillance à distance (support téléphone portable / PC app pour voir l'état du test)

Système de protection de la sécurité: assurer la sécurité de l'équipement et du personnel (exigence de base: haute fiabilité)

Compte tenu de la particularité des tests à haute température, haute pression et longue durée, le système de protection de sécurité doit être couvert "Protection contre les hautes températures, protection contre les surcharges, protection contre les ruptures, protection électrique", etc. plusieurs dimensions:

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Housse de protection haute température

Double vitrage trempé+ châssis en acier inoxydable (résistant aux hautes températures, résistant aux chocs) couvrant l'extérieur du four haute température

Empêche les opérateurs de brûlure par rayonnement à haute température, tout en facilitant l'observation de l'état de l'échantillon, la surface du verre avec un revêtement anti - buée (évite le brouillard de jonction de vapeur d'eau à haute température)

Dispositif de protection contre les surcharges

Interrupteur de limite mécanique+ alarme électronique de surcharge (déclenchée lorsque la charge dépasse 110% de la pleine échelle)

Les limites mécaniques empêchent le déplacement excessif de la traverse, la surcharge électronique est automatiquement déchargée et alertée pour éviter les dommages à l'équipement et aux échantillons d'essai

Protection contre la rupture de l'échantillon

Algorithme de détection de mutation de déformation+ soupape de déchargement d'urgence

Lorsque l'échantillon se brise, la quantité de déformation mute instantanément, le Contrôleur déclenche rapidement l'instruction de déchargement, arrête le chargement et refroidit, empêche les éclaboussures de débris de rupture

Protection électrique

Interrupteur de protection contre les fuites, protection contre les surintensités, protection de la terre

Prévention des courts - circuits électriques, des accidents de fuite, résistance de mise à la terre de l'équipement≤4Ω

Autres protections

Protection du couple de coupure (arrêt automatique du four lorsque le thermocouple est déconnecté), alarme de défaut de refroidissement par eau (modèles refroidis par eau), surveillance de la pression atmosphérique (modèles atmosphériques)

Faire face à des conditions anormales pendant le test et éviter les dommages à l'équipement ou l'échec du test

Vii. Système auxiliaire: assurer le fonctionnement stable à long terme de l'équipement

Les systèmes auxiliaires sont complémentaires au bon fonctionnement de l'appareil et sont optionnels en fonction des besoins de test, le noyau comprenant:

Composants de base

Conception matérielle et structurelle

Rôle fonctionnel

Système de refroidissement

Unités de refroidissement par eau (refroidisseurs industriels, capacité de refroidissement5 ~ 30kw) / radiateur refroidi par air

Refroidissement de l'enveloppe du four à haute température, du cylindre de chargement, de la pince et d'autres composants, pour éviter la défaillance des composants due à la température élevée, maintenir la stabilité de fonctionnement de l'équipement

Système de contrôle d'atmosphère (facultatif)

Cylindres à gaz, soupapes de décompression, débitmètres, filtres de pureté des gaz

Passage d'un gaz inerte (argon) à l'intérieur du four haute température/ azote), débit réglable (0 ~ 5L / min), assurer la teneur en oxygène dans le four ≤ 10PPM, empêcher l'oxydation de l'échantillon

Système de vide (facultatif)

Pompe à vide à plaques tournantes+ vacuomètre (plage de mesure 10⁵ ~ 10⁻³pa)

Réalisation d'un environnement de vide dans le four, adapté aux matériaux spéciaux sensibles à l'oxydation (par exemple alliage de titane, céramique haute température) test

Pinces pour échantillons

Fixations en alliage résistant aux hautes températures (Inconel / alliage de molybdène, résistant à la température ≥ 80% de la température d'essai), contenant des brides autobloquantes / des brides filetées en forme de coin

Fixer l'échantillon pour assurer un serrage solide et une bonne coaxialité (l'axe de l'échantillon est dévié de l'axe de charge≤ 0,5°), évitez les moments de flexion supplémentaires qui affectent le test

Schéma de la disposition structurelle globale (simplifié)

texte simple

[haut: traverse mobile]

[système de chargement: servo cylindre / vis élévatrice + capteur de charge]

[système de four à haute température: Corps de four + élément chauffant + thermocouple + interface atmosphère]

[pince d'échantillon: pince supérieure (connecter le capteur de charge) + pince inférieure (connecter la traverse fixe)]

[système de mesure de déformation: extensomètre (pincement du segment de l'échantillon) + émetteur / récepteur laser (des deux côtés)]

[traverse fixe + colonne + base]

[système de contrôle: écran d'exploitation + ordinateur industriel + Contrôleur]

[système auxiliaire: unité de refroidissement par eau + cylindre atmosphérique + Système de vide]

[Protection de sécurité: hotte + protection contre les surcharges + protection électrique]

Résumé des points clés de la conception structurelle de base

Haute Rigidité: le cadre principal adopte l'acier moulé lourd et l'alliage de haute résistance pour assurer le chargement à long terme sans déformation;

Résistance à haute température: fours à haute température, pinces, extensomètres et autres pièces en contact direct avec des températures élevées, tous avec des matériaux résistants à la température (céramique, alliage à haute température, molybdène)/ graphite);

Haute stabilité: le système de chargement adopte le contrôle en boucle fermée, le contrôle de la température adoptePID + algorithme de flou, mesure de déformation avec capteur de haute précision pour assurer la stabilité des données de test à long terme;

Sécurité: conception de protection pour couvrir les points de risque tels que la température élevée, la surcharge, la rupture, l'électricité;

Extensibilité: prise en charge des configurations optionnelles telles que le contrôle de l'atmosphère, le système de vide, l'extensomètre laser, etc., adaptées à différents matériaux et besoins de test.

Cette conception structurelle garantit un fonctionnement stable de l'équipement dans des conditions d'essai (hautes températures, cycles longs, charges élevées), une acquisition précise des données de fluage et de performance durable du matériau, un support fiable pour la conception et l'évaluation de la durée de vie des composants à haute température.