一种可控环境高温力学试验机制造技术

本发明专利技术的名称为一种可控环境高温力学试验机。属于结构材料力学性能试验及检测设备技术领域。它主要是解决现有力学试验机不能用于1500℃以上力学性能试验及检测的问题。它的主要特征是：加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，加热元件为电阻加热元件，在加热炉两端面外均设有隔热屏；采用留有采用静密封结构的抽气、充气、真空舱操作门等的真空舱，底座及伺服系统、立柱、上安装座、夹持机构和加热炉安装于真空舱舱内，充气系统与舱体上充气接口连接。本发明专利技术具有能够实现试样空气、真空和可控气氛试验环境，进行1500℃~1600℃力学性能试验及检测，以及1600℃以上真空和保护气氛力学性能试验及检测的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构材料力学性能试验及检测设备
具体涉及一种可控制环境高温力学试验机，特别是1500℃以上高温结构材料力学性能试验及检测的力学试验机。
技术介绍
传统力学试验机通过对试样施加拉伸、压缩、弯曲、剪切力测试结构材料在上述载荷模式下的力学性能，用于结构材料性能评价，分为室温力学试验机和高温力学试验机两类。室温力学试验机是在室温条件下，通过砝码、液压系统、伺服系统等方式配合相应力学试样装夹装置，对试样施加拉伸、压缩、弯曲、剪切等外力，记录系统则记录试样从开始施加载荷到失效破坏过程中，试样受力大小、几何特征随时间的变化规律，为后续的力学性能分析（可以是人工分析也可以是软件分析）提供基础数据。高温力学试验机在室温力学试验机的基础上增加了试样所处空间的温度控制装置，在记录系统中增加了试样环境温度传感器和温度记录。传统高温力学性能试验设备针对高温合金等金属结构材料设计，最高测试温度不超过1350℃，长时间测试温度不超过1250℃。随着材料科学的发展，新研制的高温结构材料将能够在1500℃及至更高的环境温度下长时间工作，传统的高温力学试验机已经无法准确测量这类材料的高温力学性能。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足而提供一种能够实现试样空气、真空和可控气氛试验环境，并在试验环境下进行1500℃~1600℃力学性能试验及检测，以及1600℃以上真空和保护气氛力学性能试验及检测的可控制环境力学试验机。本专利技术的技术解决方案是：一种可控环境高温力学试验机，包括底座及伺服系统、立柱、上安装座、夹持机构和加热炉，立柱固定于位于底座及伺服系统与上安装座之间，夹持机构及加热炉位于底座及伺服系统与上安装座之间，加热炉外层是炉壳，中部是保温层，靠近保温层的炉腔内设有加热元件，其特征在于：还包括真空舱及配套的真空机组、充气系统；所述加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，加热元件为能耐1500℃以上高温的电阻加热元件，在加热炉两端面外均设有隔热屏，隔热屏上设有与加热炉两端面进口或出口配合的通孔；所述真空舱为采用结构钢钢板制成的舱体，舱体上留有采用静密封结构的抽气、充气、电源、传感器及控制信号进出接口，舱体上开有带密封结构的真空舱操作门，底座及伺服系统、立柱、上安装座、夹持机构和加热炉安装于真空舱舱内，真空机组与舱体上抽气接口连接；充气系统由真空舱内进气通道、充气管路及阀门系统、气源接口组成，真空舱内进气通道与舱体上充气接口连接。本专利技术技术解决方案中所述的电阻加热元件为硅钼棒加热元件，保温层为耐高温陶瓷纤维层保温层，用于1500℃~1600℃力学性能试验及检测。本专利技术技术解决方案中所述的电阻加热元件为石墨加热元件，保温层为碳毡保温层，用于1600℃以上真空及保护气氛环境力学性能试验及检测。本专利技术技术解决方案中所述的充气系统包括一个或多个气源接口。本专利技术技术解决方案中试验机运动部件在真空舱室内，且与真空舱壁不发生空间干涉，运动部件不需穿过真空舱壁；真空舱室内只有加热炉内为高温区，加热炉外空间为常温区；真空舱室无动密封结构，不干涉夹持系统和施力系统的空间自由度。本专利技术在传统高温力学性能试验机的基础上，通过改进加热元件、炉体结构，即可提高炉内温度，又可保温和减少热量散失，可满足长时间工作到1500℃以上的要求，同时，增设的整体真空舱室以及充气系统，并将底座及伺服系统、立柱、上安装座、夹持机构和加热炉装于真空舱室内，满足空气环境、真空环境及可控气氛条件下，1500℃~1600℃高温力学性能试验及检测要求，或者满足真空环境及可控气氛条件下，1600℃以上的高温力学性能试验及检测要求。本专利技术具有如下有益的效果：1、本专利技术提供一种高温力学性能试验设备，实现了传统力学试验机所不能实现的1500℃以上力学性能试验及检测功能。2、专利技术的真空舱室系统，解决了传统真空密封与力学试验机夹持机构所需自由度之间的矛盾，在保证试验精度的前提下实现了真空测试环境的提供。3、专利技术的充气系统，与真空系统相配套，实现了高温力学性能试验气氛环境控制功能。本专利技术具有能够实现试样空气、真空和可控气氛试验环境，并在该试验环境下进行1500℃~1600℃力学性能试验及检测，以及1600℃以上真空和保护气氛力学性能试验及检测的特点。本专利技术主要用于1500℃以上高温结构材料力学性能试验及检测。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术真空舱操作门打开状态的示意图。图3为本专利技术加热炉的结构示意图。图中：1、真空舱底座；2、真空舱壁；3、底座及伺服系统；4、立柱；5、下夹持机构；6、加热炉；7、上夹持机构；8、上安装座；9、试样；10引伸计；11、位移测量仪；12、真空舱线路接口；13、抽气接口；14、抽气管路；15、真空机组；16、控制及记录系统；17、气源；18、充气管路；19、真空舱操作门； 21、炉壳；22、保温层；23、加热炉安装限位机构；24、上隔热屏；25、加热元件；26、电偶；27、电源引出端；28、加热炉接线座；29、引伸计引出通道；30下隔热屏。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。如图1至图3所示。本专利技术一种可控环境高温力学试验机包括底座及伺服系统、立柱、上安装座、夹持机构、加热炉、真空舱及配套的真空机组和充气系统。其中，底座及伺服系统3、立柱4、上安装座8、夹持机构与现有高温力学试验机中的对应相同，立柱4固定于位于底座及伺服系统3与上安装座8之间，夹持机构包括上夹持机构7、下夹持机构5，分别固定在底座及伺服系统3、上安装座8上，加热炉6位于上夹持机构7与下夹持机构5之间。在测试过程中，试样9装夹在上夹持机构7和下夹持机构5之间，引伸计10测量端安装在试样9上，引伸计10信号引出端连接到位移测量仪11上，由位移测量仪11将引伸计10的位移信号采集并传送到控制及记录系统16。加热炉6与现有的高温加热炉不同，加热炉整体设计圆环形筒状结构，加热炉6外层是炉壳21，中部是保温层22，靠近保温层的炉腔内设有电阻加热元件25。炉壳21外表面装有加热炉安装限位机构23以及；电偶26测量端位于炉内代表试样环境温度的空间区域，信号引出端从加热炉接线座28引出；加热元件的电源引出端27位于加热炉接线座28处，并于炉壳21绝缘。加热炉下端面及下隔热屏上的缺口构成引伸计引出通道29。加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，减少热量散失。在加热炉两端面外设有上隔热屏24和下隔热屏30，上隔热屏24、下隔热屏30上设有与加热炉两端面进口或出口配合的通孔，减少热辐射对夹持有异议机构的影响。加热元件25为电阻加热元件。电阻加热元件可以为硅钼棒加热元件，保温层可以为耐高温陶瓷纤维层保温层，用于1500℃~1600℃力学性能试验及检测。电阻加热元件还可以为石墨加热元件，保温层还可以为碳毡保温层， 1600℃以上力学性能试验及检测。根据试样尺寸，设计加热炉尺寸。加热炉炉膛在保证试样9、引伸计10及夹持机构穿过炉膛，并保证夹持机构水平方向自由度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控环境高温力学试验机，包括底座及伺服系统（3）、立柱（4）、上安装座（8）、夹持机构和加热炉（6），立柱（4）固定于位于底座及伺服系统（3）与上安装座（8）之间，夹持机构及加热炉（6）位于底座及伺服系统（3）与上安装座（8）之间，加热炉（6）外层是炉壳（21），中部是保温层（22），靠近保温层的炉腔内设有加热元件（25），其特征在于：还包括真空舱及配套的真空机组（15）、充气系统；所述加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，加热元件（25）为能耐1500℃以上高温的电阻加热元件，在加热炉两端面外均设有隔热屏，隔热屏上设有与加热炉两端面进口或出口配合的通孔；所述真空舱为采用结构钢钢板制成的舱体，舱体上留有采用静密封结构的抽气、充气、电源、传感器及控制信号进出接口，舱体上开有带密封结构的真空舱操作门（19），底座及伺服系统（3）、立柱（4）、上安装座（8）、夹持机构和加热炉（6）安装于真空舱舱内，真空机组（15）与舱体上抽气接口（13）连接；充气系统由真空舱内进气通道、充气管路（18）及阀门系统、气源接口组成，真空舱内进气通道与充气接口（13）连接。

【技术特征摘要】
1.一种可控环境高温力学试验机，包括底座及伺服系统（3）、立柱（4）、上安装座（8）、夹持机构和加热炉（6），立柱（4）固定于位于底座及伺服系统（3）与上安装座（8）之间，夹持机构及加热炉（6）位于底座及伺服系统（3）与上安装座（8）之间，加热炉（6）外层是炉壳（21），中部是保温层（22），靠近保温层的炉腔内设有加热元件（25），其特征在于：还包括真空舱及配套的真空机组（15）、充气系统；所述加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，加热元件（25）为能耐1500℃以上高温的电阻加热元件，在加热炉两端面外均设有隔热屏，隔热屏上设有与加热炉两端面进口或出口配合的通孔；所述真空舱为采用结构钢钢板制成的舱体，舱体上留有采用静密封结构的抽气、充气、电源、传感器及控制信号进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清贵，张铀，张莹松，薛华，
申请(专利权)人：襄阳航泰动力机器厂，
类型：发明
国别省市：湖北;42