CN110864974A - 一种用于材料性能检测的高温拉伸装置及其温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于材料性能检测的高温拉伸装置及其控制方法，包括拉力机（1）和电阻炉（3），电阻炉（3）的加热部分分为上中下三个部分，分别通过三个控制器控制这三个部分的输出功率。本发明采用的高温拉伸及持久性能测试的控温方法，解决了测试电阻炉存在温度到温不同步、过冲等问题，使温度符合标准且满足检测要求、提高工作效率。

Description

一种用于材料性能检测的高温拉伸装置及其温度控制方法
技术领域
本发明属于性能检测技术领域，涉及航空发动机试样性能测试中的高温拉伸及持久检测的装置与方法。
背景技术
在航空发动机各类重要材料性能检测中，需要采用高温拉伸及持久设备对相关材料进行检测，其中对电阻炉的温度控制特别重要。一般电阻炉采用宇电测量仪表来控制温度，其应用的是PID控制升温，PID控制技术是基于反馈的控制方法。
实际工业应用中三段宇电测量仪表控制温度，由于热空气上行原理，存在温度到达设定温度不同步、温度过冲等问题。PID控制对三段仪表的协调无效，不符合检测标准要求，影响了检测结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种用于高温拉伸及持久性能测试的控温方法，解决宇电测量仪表控制电阻炉升温时，存在温度到达设定温度不同步、温度过冲等问题，使温度符合《HB5195-96》金属高温拉伸试验方法及《HB5150-96》金属高温拉伸持久试验方法中规定，并满足检测要求，提高工作效率。
本发明的技术方案是：
一种用于材料性能检测的高温拉伸装置，包括拉力机和电阻炉，电阻炉的加热部分分为上中下三个部分，分别通过三个控制器控制这三个部分的输出功率。
电阻炉安装在拉力机的基座上，电阻炉内分布的加热管分为上中下三个部分，每个部分分别配置一个控制器，每个控制器包括可控硅、电流表和宇电测量仪表。
电阻炉通过热电偶和补偿导线连接温度控制柜，温度控制柜中包含了三个可控硅、三个电流表和三个宇电测量仪表。
温度控制柜连接计算机。
升温过程包括：
a开启试验机主机电源和启动计算机（9），然后再联机参数界面点击；
b根据试样选择配套的夹具进行装夹，装好试样后，合拢管式电阻炉；
c根据所测试的材料及所需的试验温度，试验方案，选择合适的试验方案。在主界面处输入试样编号、报告名称、试样尺寸等参数；
d将均温控制中获得的M5、P、t、oPH参数写入，最后保存修改；
e开始升温；电阻炉（3）即开始自动往设定温度升温，温度达到后保温15min。
一种用于材料性能检测的温控方法，将电阻炉的加热部分分为上中下三段，每段的输出功率分别由单独的控制器控制，调整合适的输出功率,使三段的温度变化速率保持为下段最快，中段其次，上段最慢，三段温度梯度在10℃左右。
本发明的有益效果是：
采用该高温拉伸及持久性能测试的控温方法，解决了测试电阻炉存在温度到温不同步、过冲等问题，使温度符合标准且满足检测要求、提高工作效率、同时优化了宇电测量仪表只能单表控温的使用。对比单个测量仪表控制单个电阻炉，其炉内温度准确性大大提高；且在三表三段控制的模式中，它符合实际现场需求，能很好得解决现场的标准升温要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为宇电温度控制测量仪表面板结构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
本方法的基本思路为：采用宇电测量仪表的控制装置对管式电阻炉升温及均温控制方法。
本方法的具体包括以下四个部分：连接线路、仪表自准定、均温控制、检测。
（一）连接线路
本方法所涉及的主要仪器设备及连接详见附图1，包括试验主机电子拉力机1及安装在其基座4上的管式电阻炉3，连接线为热电偶5和补偿导线6，控制部分是温度控制柜7和计算机8，其中温度控制柜7中包含了可控硅、三个电流表、三个宇电测量仪表9。
连接线路如附图1所示：
管式电阻炉3安装在电子拉力机1的基座上4，位于横梁2和基座4之间；
热电偶5，外插在管式电阻炉3的上中下三段；
补偿导线6，与插入管式电阻炉3的热电偶5相连；
补偿导线6与温度控制柜7连接，在温度控制柜7的前面板中插三个宇电测量仪表8控制管式电阻炉的上中下三段的升温；
温度控制柜7与计算机9连接。
（二） 自准定
宇电测量仪表内部设定为AT即自准定状态，仪表内部自动控制指定温度的升温，并找到该温度段的最佳的M5、P、t、Sc（电偶修正值）、oPH参数，该状态下宇电测量仪表的自准定为1℃起停，在保温状态下宇电测量仪表超过设定值1℃仪表断电，无功率输出，离设定值差1℃宇电测量仪表打开，进入自动功率调整。
第一步：通过宇电测量仪表8上的显示面板14、数字控制键15设定需要使用的温度；
第二步：宇电测量仪表8基本状态下，通过设置键12进入参数设置状态；
第三步：宇电测量仪表8基本状态下，长按数据移位（兼手动、自动切换）键13两秒，启动自准定参数功能；
第四步：自准定完成后，自动退出自准定模式。进入温度测试仪表内部找到M5、P、t、oPH等重要参数，并记录下来，此为该温度下对应的M5、P、t、oPH参数，在计算机9里的专用程序里写入此温度下的参数。
（三） 均温控制
均温控制方法为本发明的关键，其关键描述如下：
在电阻炉的升温过程中，观察发现电阻炉炉内容易上段中段先到达设定温度，而导致下段要达到设定温度需要继续输出功率,因此热空气上行导致上段及中段不受PID控制，无法在设定温度处停下即电阻炉三段不能到达设定温度，且上段中段温度会过冲。
针对这两个问题，我们在高温拉伸及持久试验所需求的每个设定温度段进行试验时，根据三段宇电测量仪表所给的功率下管式电阻炉上中下三段的温度变化速率快慢，通过宇电测量仪表8控制面板上的设置键12找到参数oPH,利用数字键14、15不断调整合适的输出功率（oPH）,使三段的温度变化速率保持为下段最快，中段其次，上段最慢，三段温度梯度在10℃左右。该操作下下段先到达设定温度后PID参数能够迅速作用，令下段输出功率自我调整，不影响管式电阻炉的上中两段温度，使上中两段温度依次到达设定温度。使管式电阻炉上中下三段在设定温度1℃上下波动, 符合试验标准的要求，各温度段对应功率参数见表1。
表1.各温度段对应功率参数
温度段 上 中 下
170℃ 8 3 12
350℃ 15 10 35
400℃ 15 10 35
425℃ 20 15 35
500℃ 20 25 45
550℃ 30 25 50
650℃ 25 30 50
700℃ 25 25 50
750℃ 25 25 50
800℃ 28 30 55
900℃ 30 32 55
950℃ 30 32 60
（四）检测
在前面步骤中已经解决了最为重要的温度控制问题，下一步应用获得的参数进行试验：
1.开启试验机主机电源和启动计算机9，然后在联机参数界面点击。
2.根据试样选择配套的夹具进行装夹，装好试样后，合拢管式电阻炉3。
3.根据所测试的材料及所需的试验温度，试验方案，选择合适的试验方案。在主界面处输入试样编号、报告名称、试样尺寸等参数。
4.将均温控制中获得的M5、P、t、oPH参数写入，最后保存修改。
5.开始升温；电阻炉3开始自动往设定温度升温，温度达到后保温15min，计算机9）提示开始拉伸试验；开始试验，然后记录试验数据。
6.检测完成后关闭计算机9、温度控制柜7、主机电源。

Claims (7)

1.一种用于材料性能检测的高温拉伸装置，包括拉力机（1）和电阻炉（3），其特征在于：电阻炉（3）的加热部分分为上中下三个部分，分别通过三个控制器控制这三个部分的输出功率。
2.根据权利要求1所述用于材料性能检测的高温拉伸装置，其特征在于：电阻炉（3）安装在拉力机（1）的基座（4）上，电阻炉（3）内分布的加热管分为上中下三个部分，每个部分分别配置一个控制器，每个控制器包括可控硅、电流表和宇电测量仪表(8)。
3.根据权利要求2所述用于材料性能检测的高温拉伸装置，其特征在于：电阻炉（3）通过热电偶(5)和补偿导线(6)连接温度控制柜（7），温度控制柜（7）中包含了三个可控硅、三个电流表和三个宇电测量仪表(8)。
4.根据权利要求2所述用于材料性能检测的高温拉伸装置，其特征在于：温度控制柜（7）连接计算机（9）。
5.根据权利要求4所述用于材料性能检测的高温拉伸装置，其特征在于其升温过程包括：
a开启试验机主机电源和启动计算机（9），然后再联机参数界面点击；
b根据试样选择配套的夹具进行装夹，装好试样后，合拢管式电阻炉；
c根据所测试材料的试验方案,在主界面处输入试样编号、报告名称、试样尺寸等参数；
d将均温控制中获得的M5、P、t、oPH参数写入，最后保存修改；
e开始升温；电阻炉（3）即开始自动往设定温度升温，温度达到后保温15min。
6.一种用于材料性能检测的温控方法，其特征在于：将电阻炉（3）的加热部分分为上中下三段，每段的输出功率分别由单独的控制器控制，调整合适的输出功率,使三段的温度变化速率保持为下段最快，中段其次，上段最慢。
7.根据权利要求6所述用于材料性能检测的温控方法，其特征在于：三段的温度梯度在10℃左右。
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