一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统，由材料试验机、拉伸装置、密封舱、气体保护装置、温度控制装置组成；拉伸装置和材料试验机连接，密封舱通过托架支撑在材料试验机中间部位；密封舱内壁贴有绝热橡胶层，舱门上设置有观察窗和锁紧把手，拉伸装置位于密封舱内。气体保护装置安装在密封舱的外侧，且与密封舱通过管路相连通，气体保护装置用于将密封舱抽真空并将气瓶中的惰性气体充入密封舱。温度控制装置用于监测试样试验段的温度，并将温度数据传输给计算机，计算机通过控制电源的电流来控制升温的速度，当温度达到设定值后对试样进行保温。拉伸试验系统操作便捷、通用性强，试验效率高。试验效率高。试验效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统


[0001]本技术涉及用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统，具体地说，涉及一种用于轴棒编织碳碳复合材料的、测试材料的抗拉强度的超高温拉伸试验系统。

技术介绍

[0002]碳碳复合材料是战略武器弹头端头、固体火箭发动机喉衬、扩张段等诸多关键热结构部件无可替代的防热结构材料，其在2200℃上的抗拉强度的测量是一项关键的试验技术，在固体火箭发动机设计中起着重要作用。
[0003]专利技术专利CN110879180A公开了“一种气氛保护的高温拉伸试验装置”，该高温拉伸试验装置采用水冷方式对加热仓进行冷却，拉伸试验装置结构较复杂，维护不便，且加热温度能达到2200℃的红外加热设备较为罕见。在专利技术专利CN104515707A公开了“一种通电拉伸试件的温度测量方法及拉伸试验装置”，及专利技术专利CN103900911A提出的“一种通电热拉伸试验装置及拉伸试验方法”两项专利的夹具类似，均是通过外部两对绝缘板和试验机、试样相连接；但只适用于金属板件，而由于轴棒编织碳碳复合材料结构的特殊性，只能加工成圆柱型试样进行试验。在专利技术专利CN108344644A公布了“高温拉伸实验装置及其方法”。该实验装置及其方法采用二硅化钼作为加热方式，但二硅化钼的熔点为2030℃，无法将材料加热至2200℃，其夹具也只用于板件。因此，现有技术文献中公开的装置均无法开展轴棒编织碳碳复合材料的超高温拉伸试验。

技术实现思路

[0004]为了避免现有技术存在的不足，本技术提出一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括材料试验机、拉伸装置、密封舱、气体保护装置、温度控制装置、托架、观察窗、锁紧螺栓，其特征在于所述拉伸装置包括圆柱接头、T型接头、定位瓦片、绝热橡胶层，在两套圆柱接头的外侧端部分别有圆形通孔，用于和材料试验机连接，两套圆柱接头上、下相对的端部分别开有T型凹槽，用于安装T型接头，T型凹槽的壁面贴有绝热橡胶层，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，保护圆柱接头，且可起到绝缘作用；T型接头上部为长方体，用于和圆柱接头配合安装，T长方体中间部位有圆形通孔，T型接头下部为圆柱体，圆柱体内有圆台形通孔，用于与定位瓦片配合，其最小截面处的直径大于试样的最大直径，使得试样从中通过，定位瓦片为半圆台形结构，外锥面与T型接头下部的内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合；
[0006]所述密封舱为中空矩形箱体结构，箱体由耐热合金薄板制成，通过托架支撑在材料试验机中间，密封舱内壁贴有绝热橡胶层，密封舱上壁面和密封舱下壁面开孔，用于拉伸装置穿过与材料试验机的上、下夹具相连，并在开孔处进行密封，密封舱舱门上设置有观察窗和锁紧把手，观察窗相对的箱体侧壁上有气管孔，密封舱舱门上观察窗采用耐高温石英玻璃，用于测量试样的温度并观察试验情况；
14.观察窗 15.锁紧螺栓
具体实施方式
[0025]本实施例是一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统。
[0026]参阅图1～图6，本实施例用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验装置，由材料试验机1、拉伸装置2、密封舱3、气体保护装置4、温度控制装置、托架8、观察窗14、锁紧螺栓15组成；其中，拉伸装置2包括圆柱接头9、T型接头10、定位瓦片11、绝热橡胶层12，在两套圆柱接头9的外侧端部分别开有圆柱形通孔，用于和材料试验机1通过销栓连接，两套圆柱接头上、下相对的端部分别开有T型凹槽，用于安装T型接头10，T型凹槽的壁面贴有绝热橡胶层12，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，保护圆柱接头9，且可起到绝缘作用，能保护设备和人员安全。T型接头上部为长方体，用于和圆柱接头配合安装，长方体中间部位开有圆形通孔；T型接头10下部为圆柱体，圆柱体内有圆台形通孔，其侧锥面的锥度为5
°
，用于与定位瓦片11配合，圆台形通孔最小截面处的直径大于试样13的最大直径，可使得试样13从中通过。T型接头10的材料为高强石墨T705。定位瓦片11为半圆台结构，其锥度为5
°
，外锥面与T型接头下部的内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合。定位瓦片11的材料为高强石墨T705。
[0027]本实施例中，T型凹槽的壁面贴有绝热橡胶层12，绝热橡胶层12的材料为硅橡胶，厚度为5mm；其一方面用于防止加热时试样产生的热量由T型接头10传递给圆柱接头9，防止圆柱接头9高温失效，另一方面其还具有绝缘作用；当试样13通电加热时，能防止过大的电流对试验仪器造成损坏，保护操作人员和试验仪器的安全。圆柱接头9的材料为耐热合金。
[0028]本实施例中，密封舱3为中空矩形箱体结构，箱体由耐热合金薄板制成，通过托架8支撑在材料试验机中间，密封舱3内壁贴有绝热橡胶层，密封舱上面和密封舱下面开孔用于拉伸装置2穿过和材料试验机的上、下夹具相连，并在开孔处进行密封，密封舱舱门上设置有观察窗，观察窗相对的箱体内侧壁上有托架安装口和气管孔。密封舱舱门上分别设置有锁紧螺栓15和把手，舱门关闭时锁紧密封，舱门上开有观察窗14，观察窗采用耐高温的石英玻璃，用于架设比色高温计5通过观察窗14来测量试样的温度并观察试验情况。
[0029]气体保护装置位于密封舱的侧面，气体保护装置与密封舱通过进气管路，抽气管路相连通，气体保护装置用于将密封舱抽真空并将气瓶中的惰性气体充入密封舱；既能防止试样13加热后氧化，又能在拉伸试验结束后继续充气冷却试样13和拉伸装置2。
[0030]温度控制装置包括直流电源6、比色高温计5、计算机7、电极，电极为石墨电极，电极的正、负端与试样13试验段的两端相连，由于碳碳复合材料为导体，且存在电阻，因此当通电时试样会发热而温度升高。控制软件安装在与材料试验机相连的计算机上，比色高温计与计算机相连位于密封舱舱门上观察窗相对，用于监测试样试验段的温度，并将温度数据传输给计算机的控制软件，计算机控制软件通过控制直流电源6的电流来控制升温的速度，当温度达到设定值后对试样13进行保温。
[0031]试验操作方法
[0032]一、起动材料试验机1和计算机7，将两个圆柱接头9固定在材料试验机1的两端，并调整两个圆柱接头9的距离。将试样13从T型接头10的下部插入，插入后将一对定位瓦片11从T型接头10的上部穿入，并安装在试样13的外锥面上，然后再沿试样13穿入的反方向将其
拉回，这样即可将一对定位瓦片11和试样13的一端固定在一个T型接头10上，同理将试样13的另一端按照上述方法固定在另一个T型接头10上，然后将安装好试样13的两个T型接头10缓慢推入圆柱接头9的T型凹槽中，直到T型接头10的侧面与T型凹槽的背面贴合，在此过程中两个圆柱接头9的距离应使得试样13不受拉力。再缓慢调整材料试验机1两端的距离，并轻微晃动试样13，使得材料试验机1上显示有10N左右的拉力，这样依靠定位瓦片11与试样13、T型接头10的锥面配合的定位作用即可保证试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验系统，包括材料试验机、拉伸装置、密封舱、气体保护装置、温度控制装置、托架、观察窗、锁紧螺栓，其特征在于:所述拉伸装置包括圆柱接头、T型接头、定位瓦片、绝热橡胶层，在两套圆柱接头的外侧端部分别有圆形通孔，用于和材料试验机连接，两套圆柱接头上、下相对的端部分别开有T型凹槽，用于安装T型接头，T型凹槽的壁面贴有绝热橡胶层，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，保护圆柱接头，且可起到绝缘作用；T型接头上部为长方体，用于和圆柱接头配合安装，T长方体中间部位有圆形通孔，T型接头下部为圆柱体，圆柱体内有圆台形通孔，用于与定位瓦片配合，其最小截面处的直径大于试样的最大直径，使得试样从中通过，定位瓦片为半圆台形结构，外锥面与T型接头下部的内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合；所述密封舱为中空矩形箱体结构，箱体由耐热合金薄板制成，通过托架支撑在材料试验机中间，密封舱内壁贴有绝热橡胶层，密封舱上壁面和密封舱下壁面开孔，用于拉伸装置穿过与材料试验机的上、下夹具相连，并在开孔处进行密封，密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯磊，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：