CN106248717A - 一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置，包括真空炉箱体，所述真空炉箱体内设置有加热装置、用于固定试样的夹具和用于测量所述试样标距的变形量的变形测量组件，所述加热装置用于给所述试样进行加热，所述真空炉箱体包括第一真空室和第二真空室，所述加热装置和夹具均设置在所述第一真空室，所述变形测量组件设置在所述第二真空室，且所述第一真空室和所述第二真空室之间设置有隔热屏。上述装置使得变形测量组件保持在其正常使用温度环境内，进而提高了试验测试结果的准确性。

Description

一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置

技术领域

本发明涉及材料性能测试技术领域，尤其涉及一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置。

背景技术

材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。比如核电、化工、电力装备的高温工作零件在高温非氧化环境及应力的作用下，致使设备材料性能劣化，进而设备失效，严重影响设备的安全运行。因此，应力、高温及工作环境交互作用下的材料性能测试逐渐成为本领域技术人员研究的热点。然而现有的高温真空材料性能测试装置大多采用试样的试验环境和变形测量组件整体加热的形式，而变形测量组件在高温环境温度场的作用下，由于其内部各零部件的伸缩量不同导致变形测量组件无法正常工作，进而导致试验测试结果的准确性较低。

综上所述，如何解决试验测试结果准确性较低的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置，以提高试验测试结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置，包括真空炉箱体，所述真空炉箱体内设置有加热装置、用于固定试样的夹具和用于测量所述试样标距的变形量的变形测量组件，所述加热装置用于给所述试样进行加热，所述真空炉箱体包括第一真空室和第二真空室，所述加热装置和夹具均设置在所述第一真空室，所述变形测量组件设置在所述第二真空室，且所述第一真空室和所述第二真空室之间设置有隔热屏。

优选地，所述加热装置包括多个加热电阻丝。

优选地，所述加热电阻丝均匀布置在所述第一真空室内。

优选地，每个所述加热电阻丝分别与不同的加热控制器连接，所述加热控制器用于控制对应的所述加热电阻丝。

优选地，所述夹具连接有驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述夹具对所述试样进行加载；所述驱动机构包括伺服电机、丝杠组件和设置于所述伺服电机与所述丝杠组件之间的减速机，所述丝杠组件与所述夹具连接。

优选地，所述真空炉箱体连接有冷却装置。

优选地，所述冷却装置包括设置在所述真空炉箱体内的冷却水管、分水箱和冷水机，所述冷水机设置于所述分水箱的进水管和回水管之间，所述冷却水管的一端与所述进水管连通，所述冷却水管的另一端与所述回水管连接。

优选地，所述隔热屏设置在所述第一真空室内，且所述隔热屏将所述加热装置包围。

优选地，所述试样的测温热偶直接与所述试样的上下端接触。

优选地，所述第一真空室通过充气管与气瓶连通，所述充气管上设置有电磁阀，所述电磁阀用于控制充气量。

相比与背景技术介绍内容，上述适用于高温真空环境的材料性能测试装置，通过将真空炉箱体分成第一真空室和第二真空室，加热装置和夹具设置在第一真空室内，而第一真空室和第二真空室之间又设置有隔热屏，因此当对夹具上固定的试样进行加热时，第二真空室内的变形测量组件所处的温度环境不会受到试样加热的高温影响，使得变形测量组件保持在其正常使用温度环境内(即避免了变形测量组件内部各零部件受高温环境影响导致的伸缩量不同使得变形测量组件无法正常工作的情况)，进而提高了试验测试结果的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的适用于高温真空环境的材料性能测试装置的整体结构示意图。

上图1中，

电控柜1、真空计2、温控表3、抽真空机组4、真空电接点压力表5、蠕变主机6、移动小车7、丝杠组件8、多楔带9、减速机10、伺服电机11、冷水机12、电接点压力表13、进水管14、分水箱15、回水管16、气瓶17、第一真空室18、隔热屏19、加热装置20、充气管21、电磁阀22、测力传感器23、万向节24、上动密封25、试样26、变形测量组件27、差动变压器28、第二真空室29、下动密封30。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置，以提高试验测试结果的准确性。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置，包括真空炉箱体，真空炉箱体内设置有加热装置20、用于固定试样26的夹具和用于测量试样26标距的变形量的变形测量组件27，加热装置20用于给所述试样进行加热，真空炉箱体包括第一真空室18和第二真空室29，加热装置20和夹具均设置在第一真空室18，变形测量组件27设置在第二真空室29，且第一真空室18和第二真空室29之间设置有隔热屏19。

需要说明的是，标距是指用来测定试样应变或长度变化的试样部分原始长度。一般都是在试验进行前标在试样上的两条平行线。而且要求不管标上什么样的标线,都不应影响试验结果。

相比与背景技术介绍内容，上述适用于高温真空环境的材料性能测试装置，通过将真空炉箱体分成第一真空室和第二真空室，加热装置和夹具设置在第一真空室内，而第一真空室和第二真空室之间又设置有隔热屏，因此当对夹具上固定的试样进行加热时，第二真空室内的变形测量组件所处的温度环境不会受到试样加热的高温影响，使得变形测量组件保持在其正常使用温度环境内(即避免了变形测量组件内部各零部件受高温环境影响导致的伸缩量不同使得变形测量组件无法正常工作的情况)，进而提高了试验测试结果的准确性。

进一步地，上述加热装置20包括多个加热电阻丝。通过多个加热电阻丝进行加热，使得试样的升温速度更快。可以理解的是上述加热装置应该还连接有温度表3，可以是实时监测加热装置的温度值。

进一步地，上述加热电阻丝均匀布置在第一真空室18内。通过均匀的布置方式使得温度场的升温更加均匀，测试结果更加准确可靠。

进一步地，每个加热电阻丝分别与不同的加热控制器连接，该加热控制器用于控制对应的加热电阻丝。通过每个加热电阻丝的单独控制使得温度场的温度调节更加方便。

进一步地，上述夹具连接有驱动机构，该驱动机构用于驱动夹具对试样26进行加载。通过驱动机构对试样进行加载使得加载操作更加方便。当然可以理解的是也可以是人工手动加载的方式，只不过本发明实施例优选采用上述驱动机构驱动的方式而已。具体地，上述驱动机构可以包括伺服电机11、丝杠组件8和设置于伺服电机11与丝杠组件8之间的减速机10，丝杠组件8与夹具连接。通过上述丝杠组件可以通过楔形带9与减速机完成传动，进而实现对夹具上固定的试样26进行拉伸或压缩加载，结构简单，容易实现。当然可以理解的是，上述丝杠组件与伺服电机的结构仅仅是本发明实施例的一种优选的举例，也可以是本领域技术人员常用的其他驱动机构。

进一步地，上述真空炉箱体连接有冷却装置。通过设置冷却装置使得可以实现对温度场进行降温处理，使得当温度场超出设置值时可以及时降低温度值，或者试验结束时，通过冷却装置进行冷却，缩短试样及设备的冷却时间，缩短了等待试样降温取出的时间。

进一步地，上述冷却装置包括设置在真空炉箱体内的冷却水管、分水箱15和冷水机12，冷水机12设置于分水箱15的进水管14和回水管16之间，冷却水管的一端与进水管14连通，冷却水管的另一端与回水管16连接。通过冷水机、分水箱、冷却水管组成真空炉箱体的水冷装置。当然需要说明的是该水冷装置还包括电接点压力表13，冷水机采用压缩机制冷，双水泵(一备用)供水，冷却水通过水管连接到分水箱里的冷却水进水管路，再进入真空炉箱体进行换热，然后回到分水箱里的回水管，再通过回水管回到冷水机水箱里，完成循环。当然可以理解的是上述水冷的方式仅仅是本发明实施例的一种优选的举例，还可以是其他冷却方式，比如空气冷却，即真空炉箱体内设置冷气管的方式。

进一步地，上述隔热屏19设置在第一真空室内，且隔热屏19将加热装置20包围。通过上述隔热屏包围加热装置的方式，缩小加热装置的加热空间，提高了加热速度与效率。当然可以理解的是，上述隔热屏还可以设置在能够阻隔第一真空室和第二真空室的温度传播其他位置。

进一步地，上述试样26的测温热偶直接与试样的上下端接触。通过上述测温热偶直接与试样接触的方式，使得测温精度更加准确可靠。

进一步地，上述第一真空室通过充气管21与气瓶17连通，该充气管21上设置有电磁阀22，电磁阀22用于控制充气量。通过设置气瓶使得装置测试完成后，卸载负压更加方便，节省了时间。同时通过充气管连接不同的气瓶，还可以是测试试样在高温不同气体环境下的力学性能。

需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，上述装置为了实现蠕变、持久及拉-拉交变负荷加载，除包括上述介绍部件外，还应该包括主机加载框架、蠕变主机6、移动小车7，该主机加载框架由上横梁、工作台、底板及两根立柱和四根角钢支撑起来的门形结构，上拉杆及固定在上拉杆上的万向节24和下拉杆，下拉杆与第二真空室之间应该包括下动密封30，另外变形测量组件应该还连接有差动变压器。测力传感器23固定在上拉杆上，工作台上安装环境测试装置，下底板与上底板间安装加载驱动机构。另外需要说明的是，为了实现测试环境在真空下完成，本领域技术人员都应该能够理解的是还应该包括抽真空机组4和真空电接点压力表5，并且抽真空机组和加热装置还可以连接有电控柜，通过电控柜进行控制。当然上述电控柜可以是同一个电控柜也可以是不同电控柜分别控制。

以上对本发明所提供的一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于高温真空环境的材料性能测试装置，包括真空炉箱体，所述真空炉箱体内设置有加热装置(20)、用于固定试样(26)的夹具和用于测量所述试样(26)标距的变形量的变形测量组件(27)，所述加热装置(20)用于给所述试样进行加热，其特征在于，所述真空炉箱体包括第一真空室(18)和第二真空室(29)，所述加热装置(20)和夹具均设置在所述第一真空室(18)，所述变形测量组件(27)设置在所述第二真空室(29)，且所述第一真空室(18)和所述第二真空室(29)之间设置有隔热屏(19)。

2.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述加热装置(20)包括多个加热电阻丝。

3.如权利要求2所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述加热电阻丝均匀布置在所述第一真空室(18)内。

4.如权利要求2所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，每个所述加热电阻丝分别与不同的加热控制器连接，所述加热控制器用于控制对应的所述加热电阻丝。

5.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述夹具连接有驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述夹具对所述试样(26)进行加载；所述驱动机构包括伺服电机(11)、丝杠组件(8)和设置于所述伺服电机(11)与所述丝杠组件(8)之间的减速机(10)，所述丝杠组件(8)与所述夹具连接。

6.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述真空炉箱体连接有冷却装置。

7.如权利要求6所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述冷却装置包括设置在所述真空炉箱体内的冷却水管、分水箱(15)和冷水机(12)，所述分水箱(15)内设置有进水管(14)和回水管(16)；所述进水管(14)的进水口与所述冷却水管的一端连通，所述回水管(16)的出水口与所述冷却水管的另一端连通；所述冷却机的一端与所述进水管(14)的出水口连通，所述冷却机的另一端与所述回水管的进水口连通。

8.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述隔热屏(19)设置在所述第一真空室(18)内，且所述隔热屏(19)将所述加热装置(20)包围。

9.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述试样(26)的测温热偶直接与所述试样(26)的上下端接触。

10.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的材料性能测试装置，其特征在于，所述第一真空室通过充气管(21)与气瓶(17)连通，所述充气管(21)上设置有电磁阀(22)，所述电磁阀(22)用于控制充气量。