CN111060406A - 一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机 - Google Patents

一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机包括一台直流偏置电源、一个电压仪表、一台试验主机，其中一台试验主机包括高温CT拉伸工具、高温炉观察窗、对开式高温炉(1200℃)、高温炉旋转支架、电子万能试验主机、CCD相机旋转支架、CCD相机、温控箱及温控系统、测试控制系统及软件。通过对常规静态电子万能试验机的基础上加以改进，通过软硬件方面的加装，来实现对高温合金材料，高温环境下的裂纹扩展试验。

Description

一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机
技术领域
本发明涉及试验设备领域，尤其涉及一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机。
背景技术
随着国内新材料研究深入，科研院校对高温合金材料，高温环境下的裂纹扩展试验在航空、核电等重要领域研究要求不断提高。常规都是在专用疲劳试验机上面完成，费用比较昂贵，通常使用COD规测试常温环境下的裂纹扩展速率。如果能在常规静态电子万能试验机的基础上加以改进，通过软硬件方面的加装，来实现上述试验过程，则无论是在成本，还是在可实现性方面，都有着巨大优势。本方案已经实现，并在北京科技大学用户现场应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，可以实现高温环境下的裂纹扩展试验。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机包括一台直流偏置电源、一个电压仪表、一台试验主机，其中一台试验主机包括高温CT拉伸工具、高温炉观察窗、对开式高温炉(1200℃)、高温炉旋转支架、电子万能试验主机、CCD 相机旋转支架、CCD相机、温控箱及温控系统、测试控制系统及软件。
这个种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机有以下技术方案:
作为本发明的优选方案，所述高温炉是对开式高温炉。
作为本发明的优选方案，所述C(T)试样产生的mv信号，电连接到mv仪表。
作为本发明的优选方案，所述测控软件有自定义采样功能，可采集疲劳加载过程中特定点的数据。
作为本发明的优选方案，所述C(T)试样产生的mv信号，电连接到主机测控系统。
作为本发明的优选方案，所述对开式高温炉安装在高温炉旋转支架上。
作为本发明的优选方案，所述CCD相机安装在CCD相机旋转支架上。
作为本发明的优选方案，所述测试控制系统及软件可设定循环次数及疲劳载荷。
作为本发明的优选方案，所述测试控制系统及软件可设定CCD相机拍摄的时间及间隔。
作为本发明的优选方案，所述高温炉观察窗的中间区域为真空。
采用上述技术方案的有益效果是：通过对常规静态电子万能试验机的基础上加以改进，通过软硬件方面的加装，来实现对高温合金材料，高温环境下的裂纹扩展试验。
附图说明
图1：高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机图。
图1中，1-高温CT拉伸工具、2-高温炉观察窗、3-对开式高温炉(1200℃)、4-高温炉旋转支架、5-电子万能试验主机、6-直流偏置电源、7-CCD相机旋转支架、8-CCD相机、9- 测试控制系统及软件、10-温控箱及温控系统、11-电压仪表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1，一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机包括一台直流偏置电源、一个电压仪表、一台试验主机，其中一台试验主机包括高温CT拉伸工具、高温炉观察窗、对开式高温炉(1200 ℃)、高温炉旋转支架、电子万能试验主机、CCD相机旋转支架、CCD相机、温控箱及温控系统、测试控制系统及软件。
这个高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机依据试验标准：GB/T 6398-2017金属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展方法，结构如图1：高温CT拉伸工具1、高温炉观察窗2、对开式高温炉(1200 ℃)3、高温炉旋转支架4、电子万能试验主机5、直流偏置电源6、CCD相机旋转支架7、CCD相机8、测试控制系统及软件9、温控箱及温控系统10、电压仪表11；其中温控箱及温控系统10是对开式高温大气炉及温控系统，采用三段加热及控温方式，主要负责试验温度的测试和控制；直流偏置电源6可选择TH1773直流偏置电流源，主要给C(T)试样提供恒定的电流，电流可调；电压仪表11，可选择英国欧陆32h8i仪表，主要用于mv信号指示及标定参考用；电子万能试验主机是30kN试验机主机，主要执行循环加载卸载控制；测试控制系统及软件9，这个配套测控软件主要负责试验过程中的数据采集，以及结束试验后的数据处理；高温炉旋转支架4是支撑高温炉的，可以把高温炉从试验主机的位置移动到别的地方；CCD 相机旋转支架7，是用来支撑CCD相机拍照的，也可以把相机从拍照位置拿开；CCD相机是用来拍照，可以按照实验的要求来拍照，高温炉观察窗2是相机通过这个窗口来拍照观察实验状态的；高温CT拉伸工具1是根据实验要求来拉伸试样的。
因本发明是基于电子万能试验机基础上发明的，整体结构和系统相对常规疲劳试验机简单，因此成本相对常规疲劳试验机具有明显优势；本发明可除了裂纹扩展速率试验，还可进行静态试验机能完成的其它试验，如普通拉伸、压缩、弯曲等试验，功能多样，达到一机多用效果；本发明的数据采集方式，采用自定义采样设置，用户可根据需要在波峰或波谷等特征点处采集裂纹数据(信号)，满足用户自定义试验要求的实施，精简数据，提高后期数据处理效率，而非固定的全程采样；C(T)试样在高温及恒定电流情况下，产生的mv信号，接到主机24位AD信号处理单元，分辨率高达0.04μv，明显优于GB/T 6398对电位法测量要求的0.1μv分辨率要求；C(T)试样产生的mv信号，同时连接到mv仪表及主机测控系统，仪表显示数据可作为用户实时观察及软件校准参考用，而不用特殊的仪器就可以保证裂纹信号测量的准确。测试控制系统及软件可设定CCD相机的时间及间隔，可以设置一秒拍多少张，以便以后可以快放或慢放，从而来观察实验过程、现象。温控箱及温控系统可设定高温炉升温起始时间，升温速率以及保温时间，可以根据需要设定升温时间，等升温好后再去做实验，也可以设置保温时间，对某试样要保温多长时间再测试。
由此可见，这个种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机有以下技术方案:
所述C(T)试样产生的mv信号，要同时连接到mv仪表及主机测控系统。
所述高温炉观察窗的中间区域为真空，以免有空气里水凝结在视窗表面。
所述主机是电子万能试验机。
所述测控软件具有自定义采样功能，能采集疲劳加载过程中特定点的数据。
所述高温炉是对开式高温炉。
所述测试控制系统及软件可设定CCD相机的时间及间隔。
所述温控箱及温控系统可设定高温炉升温起始时间，升温速率以及保温时间。
使用高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机时，先将焊接镍铬导线的试样装夹到高温夹具上，绑上测温热电偶；打开恒流电源，设定电流，启动输出；合上对开式高温炉，启动温控系统，控温到目标温度；软件编辑试验方案，设置循环次数及疲劳载荷，待温度稳定并保温结束后，点击软件运行或手控盒运行，启动试验直到试样结束(到达规定次数或试样断裂)；结束试验后，查询数据，选定对应记录，点击“数据处理”，进行裂纹数据分析处理。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，包括一台直流偏置电源、一个电压仪表、一台试验主机，其中一台试验主机包括高温CT拉伸工具、高温炉观察窗、对开式高温炉(1200℃)、高温炉旋转支架、电子万能试验主机、CCD相机旋转支架、CCD相机、高温CT拉伸工具。
2.根据权利要求1所述的一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，所述高温炉是对开式高温炉。
3.根据权利要求1所述的一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，所述C(T)试样产生的mv信号，电连接到mv仪表。
4.根据权利要求1所述的一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，所述C(T)试样产生的mv信号，电连接到主机测控系统。
5.根据权利要求1所述的一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，所述对开式高温炉安装在高温炉旋转支架上。
6.根据权利要求1所述的一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，所述CCD相机安装在CCD相机旋转支架上。
7.根据权利要求1所述的一种高精度蠕变疲劳裂纹扩展试验机，其特征在于，所述高温炉观察窗的中间区域为真空。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113533074A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 华东理工大学 材料高温疲劳门槛值测定系统及裂纹长度高精度标定方法
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