JPH08128934A - Hot bending strength testing device - Google Patents
Hot bending strength testing deviceInfo
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- JPH08128934A JPH08128934A JP26872194A JP26872194A JPH08128934A JP H08128934 A JPH08128934 A JP H08128934A JP 26872194 A JP26872194 A JP 26872194A JP 26872194 A JP26872194 A JP 26872194A JP H08128934 A JPH08128934 A JP H08128934A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は超高温耐火物の開発に資
することができる無酸化雰囲気下における熱間曲げ強度
試験装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for hot bending strength test under non-oxidizing atmosphere which can contribute to the development of ultra high temperature refractory materials.
【０００２】[0002]
【従来の技術】耐火物の熱間曲げ試験において、無酸化
雰囲気で試験するため試料をサヤに入れて曲げ試験がで
きるように支持し、ブリーズ詰めしたもの３個を、発熱
体として炭化珪素を用いた箱型電気炉中にセットして１
４００℃程度にまで加熱し、サヤを順次試験点に押し込
んで荷重を加えて試験し、得られた荷重データから手計
算で曲げ強さを求めるものが既に提案されている（実開
平２ー６５１４５号公報参照）。また、二珪化モリブデ
ンヒータを使用し、試験片をプッシャーにより押し込む
方式のトンネルタイプの加熱炉で、無酸化雰囲気試験の
場合には窒素ガスを流し、１４００〜１５００℃までの
温度で試験できるようにした自動熱間曲げ強さ測定装置
も知られている。2. Description of the Related Art In a hot bending test of a refractory material, a sample is put in a sheath so as to be tested in a non-oxidizing atmosphere and supported so that the bending test can be performed. 1 in the box type electric furnace used
It has already been proposed to heat up to about 400 ° C, push the sheath into the test points one by one, apply a load and test, and obtain the bending strength by hand calculation from the obtained load data (Actual Kaihei 2-65145). (See the official gazette). Also, using a molybdenum disilicide heater, a tunnel-type heating furnace in which the test piece is pushed in with a pusher, in the case of non-oxidizing atmosphere test, nitrogen gas is flowed so that the test can be performed at a temperature of 1400 to 1500 ° C. An automatic hot bending strength measuring device is also known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、無酸化雰囲気
で試験するため試料をサヤ詰めする方式では、サヤ詰め
が煩雑で能率が悪く、試験できる試料数が１回３個と少
なく、処理能力が大幅に不足し、研究開発等の要請に十
分な対応ができず、また、人が付いて作業する必要があ
り、試料の入ったサヤの押し込みは高熱下での作業とな
り作業条件に問題があった。二珪化モリブデンヒータを
使用したものでは、炉の気密性を考慮していないため、
多量の雰囲気ガスが必要になるとともに、多量のガスを
流しても完全な無酸化雰囲気にならず、試料が酸化して
しまう。このような試験片の酸化は表面より進み、曲げ
試験時引っ張り応力の生じる側の表面状態が曲げ強さに
大きな影響を及ぼしてしまう。また、多量の雰囲気ガス
を必要とすることから、安価な窒素ガスを用いており、
珪素やアルミ等の金属を含有する耐火物では、含有金属
が容易に窒化物を生成してしまうために組成変化が生
じ、試験片本来の強度特性と異なったものとなってしま
う。また、試験片の移動が平面的なため広い設置スペー
スが必要となってしまう。また、最近の各窯炉では、部
分的ではあるものの１６５０℃以上の超高温下で使用さ
れる場合が多く、耐火レンガに予測できない損傷が見ら
れることがあり、特に黒鉛含有耐火物は、超高温部への
適用が進められていることから超高温下における熱間曲
げ強さ試験が重要となっているが、上記従来のものは、
いずれも最高温度が１４００〜１５００℃程度と低く、
最近の試験の高温化に対応できなかった。However, in the method in which the sample is packed in the sheath for testing in the non-oxidizing atmosphere, the sheath packing is complicated and inefficient, and the number of samples that can be tested is as small as 3 at a time, and the processing capacity is small. There was a significant shortage, and we were not able to adequately respond to requests for research and development, etc., and it was necessary to work with a person, and pushing the sheath containing the sample was a work under high heat, and there were problems with working conditions. It was The one using a molybdenum disilicide heater does not consider the hermeticity of the furnace.
A large amount of atmospheric gas is required, and even if a large amount of gas is flowed, a completely non-oxidizing atmosphere is not obtained and the sample is oxidized. Oxidation of such a test piece progresses from the surface, and the surface state on the side where tensile stress is generated during the bending test greatly affects the bending strength. Also, since a large amount of atmospheric gas is required, inexpensive nitrogen gas is used,
In a refractory containing a metal such as silicon or aluminum, the contained metal easily forms a nitride, which causes a change in composition, resulting in a strength characteristic different from the original strength of the test piece. In addition, since the test piece moves flatly, a large installation space is required. In recent kiln furnaces, although partially used, they are often used at ultrahigh temperatures of 1650 ° C or higher, and unpredictable damage may be seen on refractory bricks. Since the application to the high temperature part is being promoted, the hot bending strength test under super high temperature is important.
In both cases, the maximum temperature is as low as 1400 to 1500 ° C,
It was not possible to cope with the high temperature in recent tests.
【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、試料の酸化を完全に防止するとともに、金属含有耐
火物の窒化物の生成をなくし、最高１８００℃の超高温
下での試験を可能にし、また、省スペース化を図ること
ができる熱間曲げ強度試験装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to completely prevent the oxidation of the sample, eliminate the formation of nitrides of the metal-containing refractory, and perform the test at an ultrahigh temperature of up to 1800 ° C. In addition, it is an object of the present invention to provide a hot bending strength test apparatus capable of saving space.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、アルゴンガス
が満たされて超高温まで加熱される加熱炉と、シーケン
サでタイミング制御され、試料及びスペーサを加熱炉内
へ搬送する試料搬送機構と、加圧棒により炉体を貫通し
て試料に対して荷重を加えるとともに、荷重信号、変位
信号を検出する荷重負荷機構と、シーケンサ、荷重負荷
機構を制御するとともに、荷重信号、変位信号、加熱炉
内温度信号等を取り込んでデータ処理するコンピュータ
を備え、高温下における試料の熱間曲げ強度を測定する
熱間曲げ強度試験装置であって、前記加熱炉は、少なく
ともエアーシリンダにより開閉され、Ｏリングで気密性
が保持される入口扉と、前記入口扉が開く前に動作して
入口付近へアルゴンガスを供給するガスカーテン機構
と、入口扉から試験位置まで延びる黒鉛からなるレール
板及びレールと、加熱炉を超高温まで加熱するための黒
鉛ヒーターと、加圧棒と加熱炉間に設けられて気密性を
保持するための金属ベローズとを備えたことを特徴とす
る。また、本発明の試料搬送機構は、第１の搬送レール
の両側に設けられ、ストッカー用の試料、スペーサスト
ッパー駆動用エアシリンダーにより駆動制御される試料
ストッカー及びスペーサストッカーと、第１の搬送レー
ルの両側に設けられ、受け取りアーム駆動用エアシリン
ダーにより起き上がり位置と水平位置をとるように駆動
制御され、起き上がり位置で傾斜位置にある試料ストッ
カー及びスペーサストッカー端部と対向して各ストッカ
ーから供給される試料及びスペーサを受け取り、水平位
置に到達する過程で搬送レール上に試料及びスペーサを
載せる試料受け取りアーム及びスペーサ受け取りアーム
と、第１の搬送レール上の試料及びスペーサを加熱炉入
口へ搬送する第１の搬送手段と、加熱炉入口へセットさ
れた試料およびスペーサを加熱炉内へ送入する第２の搬
送手段とからなることを特徴とする。また、本発明の荷
重負荷機構は、荷重負荷手段と、荷重負荷手段より荷重
検出手段を通して荷重が加えられる加圧棒と、加圧棒と
加熱炉間に設けられて気密保持するための金属ベローズ
と、荷重検出手段上部と金属べローズ上端部間に接続さ
れ、荷重検出手段を介さずに金属べローズを圧縮変形さ
せる加圧棒シール部荷重不検出機構とからなることを特
徴とする。The present invention comprises a heating furnace filled with argon gas and heated to an extremely high temperature, a sample transfer mechanism for timing-controlled by a sequencer, and transferring a sample and a spacer into the heating furnace. A pressure rod penetrates the furnace body to apply a load to the sample, and controls the load load mechanism that detects the load signal and displacement signal, the sequencer, and the load load mechanism, and also loads signal, displacement signal, and heating furnace. A hot bending strength tester equipped with a computer for fetching an internal temperature signal and processing the data and measuring the hot bending strength of a sample under high temperature, wherein the heating furnace is opened and closed by at least an air cylinder, and an O-ring. Airtightness is maintained at the entrance door, a gas curtain mechanism that operates before the entrance door opens to supply argon gas to the vicinity of the entrance, and a test from the entrance door A graphite plate for heating the heating furnace to a super high temperature, and a metal bellows provided between the pressure rod and the heating furnace to maintain airtightness. It is characterized by Further, the sample transport mechanism of the present invention is provided on both sides of the first transport rail, and includes a sample for stocker, a sample stocker and a spacer stocker which are driven and controlled by a spacer stopper driving air cylinder, and the first transport rail. Samples supplied from each stocker that are provided on both sides and are driven and controlled by the air cylinders for driving the receiving arm so as to take a rising position and a horizontal position, facing the end of the sample stocker and spacer stocker that are in a tilted position at the rising position. And a spacer receiving arm that receives the spacer and places the sample and the spacer on the transfer rail in the process of reaching the horizontal position, and a first transfer mechanism that transfers the sample and the spacer on the first transfer rail to the heating furnace inlet. Conveyance means and samples and spaces set at the furnace inlet Characterized in that comprising a second conveying means for fed into the heating furnace to. Further, the load applying mechanism of the present invention includes a load applying means, a pressure rod to which a load is applied from the load applying means through the load detecting means, and a metal bellows provided between the pressure rod and the heating furnace to keep airtight. And a pressure rod seal portion load non-detection mechanism that is connected between the upper portion of the load detection means and the upper end portion of the metal bellows and compressively deforms the metal bellows without the load detection means.
【０００６】[0006]
【作用】本発明は、試料加熱炉を完全な気密構造として
Ａｒ雰囲気ガスを使用し、レール及びレール板、ヒータ
ーを黒鉛製とすることにより超高温を達成するととも
に、試料の酸化を完全に防止し、かつ窒化物の生成を防
止する。また、本発明は、試料ストッカーとスペーサス
トカットーとを立体構造に構成し、試料ストッカーとス
ペーサストカットーとで試料とスペーサを並置して加熱
炉入口へ搬送した後、試料、スペーサの順に加熱炉内へ
送入する２段階動作で試料搬送を自動化して省スペース
化を図るとともに、試験処理能力を大幅に向上させる。
また、本発明は、加圧棒と加熱炉間を金属ベローズによ
り完全に気密構造とし、金属ベローズの変形に要する荷
重を荷重検出機構をバイパスさせて検出しないようにし
て試料を破断させる力のみを検出する。According to the present invention, the sample heating furnace is made completely airtight and the atmosphere of Ar gas is used. The rails, rail plates and heaters are made of graphite to achieve ultra high temperature and to completely prevent the oxidation of the sample. And prevent the formation of nitrides. Further, the present invention comprises a sample stocker and a spacer striker in a three-dimensional structure, and after transporting the sample and the spacer in parallel with the sample stocker and the spacer striker to the heating furnace inlet, the sample and the spacer are heated in this order in the heating furnace. The two-step operation of feeding the sample into the chamber will automate the sample transportation to save space and significantly improve the test processing capacity.
Further, the present invention is a completely airtight structure between the pressure rod and the heating furnace by the metal bellows, only the force to break the sample by not detecting the load required to deform the metal bellows by bypassing the load detection mechanism. To detect.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の熱間曲げ強度試験装置の全体構成
を説明するためのブロック図である。図中、１０はコン
ピュータ、２０は荷重制御盤、３０は試料搬送シーケン
サー、４０は温度計、５０はプリンタ、１００は加熱
炉、２００は試料搬送機構、３００は荷重負荷機構を示
している。試料が入れられる加熱炉１００は、後述する
ように、入り口扉をＯリングで、炉体と加圧棒を金属ベ
ローズでシールした気密構造に構成され、炉内の温度は
熱電対等からなる温度計４０で測定し、温度信号をＲＳ
２３２Ｃデジタル信号としてコンピュータ１０に転送し
ている。試料搬送機構２００における加熱炉１００への
試料の搬入は、プログラム変更が容易に行える試料搬送
シーケンサー３０により制御されるエアシリンダーによ
り自動的に行われる。即ち、スペーサストッカー２１
０、試料ストッカー２３０から供給される試料およびス
ペーサは、試料セットシリンダー２５０により加熱炉入
口へ送られ、試料検出器２７０により加熱炉入口にセッ
トされたことが確認されると、送り込みシリンダー２６
０により炉内へ押し込まれる。これらの一連の動作は、
コンピュータ１０で制御されるシーケンサー３０で試料
検出信号を取り込みながらタイミング制御されている。
炉内に挿入された試料は、レーザ光源２８０、受光素子
２９０で試験位置にセットされたか否か検出される。コ
ンピュータ１０は試料が試験位置にセットされたことを
示す信号を受け取ると、荷重制御盤２０に負荷スタート
信号を送り、荷重制御盤２０からの制御信号で荷重負荷
機構３００により試料に対して荷重が加えられる。荷重
負荷機構３００は油圧ユニット３１０からの油圧で油圧
シリンダー３１１を動作させ、ロードセル３２０を介し
て加圧棒３３０より試料に荷重を加えるようになってお
り、炉壁を通して上下動する加圧棒と炉体間は後述する
金属ベローズにより気密に保たれている。ロードセル３
２０で検出された荷重信号（０ー５Ｖ）、変位検出器３
２１で検出された変位信号（０ー５Ｖ）は荷重制御盤２
０を介してコンピュータ１０へ転送され、測定結果はプ
リンタ５０によりプリントアウトされる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram for explaining the overall configuration of the hot bending strength test apparatus of the present invention. In the figure, 10 is a computer, 20 is a load control panel, 30 is a sample transfer sequencer, 40 is a thermometer, 50 is a printer, 100 is a heating furnace, 200 is a sample transfer mechanism, and 300 is a load applying mechanism. As will be described later, the heating furnace 100 in which the sample is placed has an airtight structure in which the entrance door is an O-ring and the furnace body and the pressure rod are sealed with a metal bellows, and the temperature inside the furnace is a thermometer such as a thermocouple. 40, measure the temperature signal by RS
It is transferred to the computer 10 as a 232C digital signal. The loading of the sample into the heating furnace 100 in the sample transport mechanism 200 is automatically performed by the air cylinder controlled by the sample transport sequencer 30 which can easily change the program. That is, the spacer stocker 21
0, the sample and spacers supplied from the sample stocker 230 are sent to the heating furnace inlet by the sample setting cylinder 250, and when it is confirmed that they are set at the heating furnace inlet by the sample detector 270, the sending cylinder 26
It is pushed into the furnace by 0. These series of operations are
The timing is controlled by the sequencer 30 controlled by the computer 10 while taking in the sample detection signal.
The sample inserted into the furnace is detected by the laser light source 280 and the light receiving element 290 whether it is set at the test position or not. When the computer 10 receives the signal indicating that the sample is set at the test position, it sends a load start signal to the load control board 20, and the load control mechanism 20 sends a load signal to the sample by the load applying mechanism 300. Added. The load applying mechanism 300 operates the hydraulic cylinder 311 by the hydraulic pressure from the hydraulic unit 310 to apply a load to the sample from the pressurizing rod 330 via the load cell 320. The space between the furnace bodies is kept airtight by the metal bellows described later. Load cell 3
Load signal (0-5V) detected at 20, displacement detector 3
The displacement signal (0-5V) detected at 21 is the load control panel 2
The measurement result is transferred to the computer 10 via 0, and the measurement result is printed out by the printer 50.
【０００８】次に、図２〜図４により本発明で使用する
トンネルタイプの加熱炉について説明する。図２は加熱
炉の側断面図で、入口扉１１０は閉じた状態で気密が保
たれる構造である。図３に示すように、入口扉１１０は
炉枠に回動可能に取り付けられたエアシリンダー１１１
に接続された棒１１２の先端部に取り付けられ、ロッド
１１２は炉枠に回動可能に取り付けられた２つのアーム
１１３、１１４が連結されている。そのため、エアシリ
ンダー１１１の伸縮によりロッド１１２がアーム１１
３、１１４の支点を中心に回動しながら上下動し、エア
シリンダー１１１が伸びた状態で入口扉１１０は炉の入
口を閉鎖する。このとき、入口扉１１０はエアシリンダ
ー１１１の力及びバネ１１５の力により炉入口側に押し
つけられ、Ｏリング１１６により完全に気密が保持され
る。なお、炉入口部分には水冷枠１１７を設けて冷却
し、Ｏリングの熱による劣化を防ぐようにしており、ま
た、扉を開いたときはガスカーテン機構１７０を通して
炉入口に雰囲気ガスを供給している。なお、炉入口には
送り込みシリンダー２６０が対向配置されて入口から試
料を炉内へ送入するようになっている。Next, a tunnel type heating furnace used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a side sectional view of the heating furnace. The inlet door 110 has a structure in which airtightness is maintained in a closed state. As shown in FIG. 3, the inlet door 110 is an air cylinder 111 rotatably attached to the furnace frame.
Is attached to the tip of a rod 112 connected to the rod 112. The rod 112 is connected to two arms 113 and 114 that are rotatably attached to the furnace frame. Therefore, the expansion and contraction of the air cylinder 111 causes the rod 112 to move into the arm 11.
The doors 110 move up and down while rotating around the fulcrums 3 and 114, and the inlet door 110 closes the inlet of the furnace with the air cylinder 111 extended. At this time, the inlet door 110 is pressed to the furnace inlet side by the force of the air cylinder 111 and the force of the spring 115, and the O-ring 116 keeps the airtightness completely. A water cooling frame 117 is provided at the furnace inlet to cool the furnace to prevent deterioration of the O-ring due to heat. Also, when the door is opened, atmospheric gas is supplied to the furnace inlet through the gas curtain mechanism 170. ing. A feeding cylinder 260 is arranged opposite to the furnace inlet to feed the sample into the furnace through the inlet.
【０００９】炉内奥域の中央部には炉壁を通してプレス
孔１３０が設けられ、このプレス孔を通して荷重負荷機
構３００の加圧棒が挿入されて上下動する。入口からプ
レス孔の位置まで２本のレール１２０が設けられてい
る。このレールは、試料の送入抵抗を小さくするための
もので、入口側断面図である図４（ａ）、（ｂ）に示す
ように、丸棒を使用し、これを台１２３上に設けられた
レール板１２１に嵌め込んだものである。この丸棒を定
期的に回転して使用することで、レールの摩耗による送
入抵抗の増加を最小限に押さえることができる。なお、
レール板およびレールの材質としては、熱間強度が大き
く、滑りが良くて送入抵抗が小さい黒鉛を使用し、炉内
にＯ2 があった場合にこれと結合してＣＯガスを発生
し、試料の酸化防止が図れるようにしている。また、炉
内の試験位置には覗窓１４０、試料が試験位置へセット
されたか否かを検出するためのレーザ検知口１４１が設
けられ、炉後部には炉内温度を測定するための測温孔１
５０が設けられている。試験が終わった試料は試料ポケ
ット１６０に落とされ、テスト終了後出口扉１６１を通
して取り出される。なお、出口扉１６１も気密構造とな
っている。入口側に設けられたガスカーテン機構１７０
から炉内に導入されたカーテンガス及び雰囲気ガス導入
口１５１より入った雰囲気ガスは、炉口上部の排気孔１
８０から排気される。加熱炉の発熱体としては黒鉛ヒー
タを使用し、レール板、レールと同様に、炉内にＯ2 が
あった場合にこれと結合してＣＯガスを発生し、試料の
酸化防止が図れるようにしている。A press hole 130 is provided through the furnace wall in the center of the inner area of the furnace, and the pressurizing rod of the load-loading mechanism 300 is inserted through the press hole to move up and down. Two rails 120 are provided from the entrance to the position of the press hole. This rail is for reducing the sample feeding resistance. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) which are cross-sectional views on the inlet side, a round bar is used and this rail is provided on the table 123. It is fitted into the rail plate 121. By regularly rotating and using this round bar, it is possible to minimize the increase in feeding resistance due to wear of the rail. In addition,
As the material of the rail plate and the rail, graphite having high hot strength, good slippage, and low inflow resistance is used, and when O 2 is present in the furnace, it is combined with graphite to generate CO gas, It is designed to prevent oxidation of the sample. A test window 140 and a laser detection port 141 for detecting whether or not a sample is set at the test position are provided at the test position in the furnace, and a temperature measuring device for measuring the temperature inside the furnace is provided at the rear of the furnace. Hole 1
50 are provided. The sample after the test is dropped in the sample pocket 160 and taken out through the exit door 161 after the test is completed. The exit door 161 also has an airtight structure. Gas curtain mechanism 170 provided on the inlet side
The curtain gas introduced from the inside of the furnace into the furnace and the atmosphere gas entering from the atmosphere gas inlet 151 are exhaust gas 1 at the upper part of the furnace mouth.
Exhausted from 80. A graphite heater is used as the heating element of the heating furnace, and like the rail plate and rail, when O 2 is present in the furnace, it is combined with this to generate CO gas and prevent oxidation of the sample. ing.
【００１０】このように、炉自体を気密構造とし、さら
に試料搬送用のレール、レール支持板、ヒータを黒鉛と
し、さらに、必要に応じて炉内にカーボン粉末を撒いた
りすることにより、炉内を無酸化雰囲気化して試料の酸
化を防止することができる。また、気密構造とすること
により、雰囲気ガスの使用量が従来の１／５程度にする
ことができるため、高価なＡｒガスの使用も可能であ
り、窒素ガスを使用しないですむため、金属含有耐火物
であっても窒化物の生成がなく、試験片本来の強度特性
を持った状態での試験を行うことができる。なお、本加
熱炉の内張は、高アルミナレンガおよびセラミックボー
ドでおこなっているが、内張材に黒鉛断熱材を使えば一
層無酸化雰囲気にすることができる。As described above, the furnace itself has an airtight structure, and the rail for carrying the sample, the rail support plate and the heater are made of graphite, and carbon powder is sprinkled into the furnace if necessary, whereby Can be made non-oxidizing atmosphere to prevent the sample from being oxidized. Also, by using an airtight structure, the amount of atmospheric gas used can be reduced to about 1/5 of the conventional amount, so expensive Ar gas can also be used, and nitrogen gas can be omitted. Even if it is a refractory material, no nitride is formed, and the test can be performed in a state having the original strength characteristics of the test piece. The lining of the heating furnace is made of high-alumina brick and ceramic board, but if a graphite heat insulating material is used as the lining material, a more non-oxidizing atmosphere can be obtained.
【００１１】また、ガスカーテン機構１７０は、入口扉
開閉用エアーシリンダー１１１の動作信号を利用し、入
口扉が開く直前から雰囲気ガスを流し、入口扉が閉じた
後も炉内圧の低下を回復させるため、数秒間ガスを流
し、また、内圧はプラス圧になるようにして酸素の侵入
を防止する。Further, the gas curtain mechanism 170 uses the operation signal of the air cylinder 111 for opening and closing the inlet door to allow the atmospheric gas to flow immediately before the inlet door is opened and to recover the decrease in the furnace pressure even after the inlet door is closed. Therefore, the gas is allowed to flow for several seconds, and the internal pressure is set to a positive pressure to prevent oxygen from entering.
【００１２】後述するように、炉内へは試料と同数のス
ペーサが入り、この試料とスペーサをできるだけ均一な
温度に保つため、加熱炉を３ゾーンに分割し、それぞれ
に温度コントロールを行うようにする。本来は、３ゾー
ンの温度はすべて均一にするのが望ましいが、入口近く
のゾーンは、扉を開いて試料を送入する際、カーテンガ
ス等による熱放散で温度が低下し易く、また、常温の試
料を送入する場合、試料の熱による影響を最小限にする
ため、入口側の温度を加熱ゾーン、試験ゾーンより５〜
２０％程度低く設定するのが望ましい。As will be described later, the same number of spacers as the sample is put in the furnace, and in order to keep the temperature of the sample and the spacers as uniform as possible, the heating furnace is divided into three zones, and temperature control is performed for each zone. To do. Originally, it is desirable to make the temperature in all three zones uniform, but in the zone near the entrance, when the door is opened and the sample is introduced, the temperature tends to decrease due to heat dissipation by curtain gas, etc. In order to minimize the influence of the heat of the sample, the temperature on the inlet side should be 5 to 5% higher than that of the heating zone and the test zone.
It is desirable to set it lower by about 20%.
【００１３】次いで、試料搬送機構について説明する。
図５は試料及びスペーサを搬送する立体方式の機構を示
す図である。試料に荷重を負荷するための加圧棒のエッ
ジ部の幅は、加圧棒の機械的強度、試料の寸法誤差、熱
膨張による位置ずれ等に対して対応できるように、試料
の幅より広くする必要がある。従って、試料のみを連続
して送ると、試験試料の１個手前の試料も同時に破断さ
せてしまうため、試料と試料の間を一定に保つためスペ
ーサを送入する。この場合、加圧棒のエッジが触れない
ように、曲げ試験において試料に接触してから試料が破
断するまでの加圧棒の下降距離よりも大きい間隔だけ、
スペーサは試料に対して低くしておく必要がある。この
ようなスペーサを試料間に入れると、例えば、２０個の
試料を連続して試験しようとすると、２０個の試料と２
０個のスペーサが供給されるため、合計４０個分をスト
ックしなければならない。Next, the sample transport mechanism will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a three-dimensional system mechanism for transporting the sample and the spacer. The width of the edge part of the pressure rod for applying a load to the sample is wider than the width of the sample so that it can cope with mechanical strength of the pressure rod, dimensional error of the sample, misalignment due to thermal expansion, etc. There is a need to. Therefore, if only the sample is continuously sent, the sample immediately before the test sample is also broken at the same time, and therefore the spacer is sent in order to keep the space between the samples constant. In this case, in order to prevent the edge of the pressure bar from touching, only a distance larger than the descending distance of the pressure bar from contact with the sample in the bending test until the sample breaks,
The spacer needs to be low relative to the sample. If such a spacer is inserted between the samples, for example, when 20 samples are continuously tested, 20 samples and 2
Since 0 spacers are supplied, a total of 40 spacers must be stocked.
【００１４】図５に示すように、試料搬送レール２０２
（図の紙面に垂直方向に延びる）の両側に、スペーサス
トッカー２１０と試料ストッカー２３０が備えられてい
る。スペーサストッパーアーム２１６は軸受２１１で、
試料ストッパーアーム２３６は軸受２３１でそれぞれ枠
２０１に対して回動可能に取り付けられている。また、
枠２０１に回動可能に取り付けられたエアシリンダー２
１２、２３２がスペーサストッパーアーム２１６と試料
ストッパーアーム２３６に連結されており、各ストッパ
ーアームはエアシリンダーを伸ばすとスペーサ２２０、
試料２２０を開放し、縮めると送り出す１個前のスペー
サ、試料を拘束する。また、試料搬送レール２０２の両
側には受け取りアーム２１３、２３３が枠２０１に回動
可能に取り付けられ、また、枠２０１に回動可能に取り
付けられたエアシリンダー２１５、２３５が受け取りア
ーム２１３、２３３に連結されている。受け取りアーム
２１３はバネ２１４により反時計方向に、受け取りアー
ム２３３はバネ２３４により時計方向にそれぞれ付勢さ
れており、エアシリンダーを伸ばすと試料搬送レール側
に傾斜したストッカーと対向するように起き上がり、エ
アシリンダーを縮めるとバネ力に抗して試料搬送レール
側に水平に倒れるようになっている。As shown in FIG. 5, the sample transfer rail 202
A spacer stocker 210 and a sample stocker 230 are provided on both sides (extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing). The spacer stopper arm 216 is a bearing 211,
The sample stopper arms 236 are rotatably attached to the frame 201 by bearings 231. Also,
Air cylinder 2 rotatably attached to the frame 201
12, 232 are connected to a spacer stopper arm 216 and a sample stopper arm 236, and each stopper arm has a spacer 220 when the air cylinder is extended.
When the sample 220 is opened and contracted, the spacer and the sample immediately before being sent out are restrained. The receiving arms 213 and 233 are rotatably attached to the frame 201 on both sides of the sample transport rail 202, and the air cylinders 215 and 235 rotatably attached to the frame 201 are attached to the receiving arms 213 and 233. It is connected. The receiving arm 213 is urged counterclockwise by the spring 214 and the receiving arm 233 is urged clockwise by the spring 234. When the air cylinder is extended, the receiving arm 213 rises so as to face the stocker inclined toward the sample transfer rail side, and the air is moved. When the cylinder is contracted, it will fall horizontally against the sample transfer rail side against the spring force.
【００１５】この立体方式において、ストッカーからレ
ールへの供給動作を、図６を参照してスペーサストッカ
ーを例にして説明する。まず、受け取りアーム２１３を
回動させるエアシリンダー２１５の動作について説明す
ると、受け取りアーム２１３はバネ力により起き上がる
ように付勢されているため、エアシリンダー２１５のピ
ストン２１６は上方へ力を受けている。受け取りアーム
を水平にする場合、電磁弁２１８よりエアー導入速度制
御バルブ２１９を通してエアシリンダー上方よりエアー
を入れてピストンを下降させ、受け取りアーム２１３を
起き上がらせる場合は、エアシリンダー下方よりエアー
を導入する。なお、スペーサ受け取りアームの衝撃的な
動作を回避し、微妙な動きを可能にするように、排気エ
アー用スピードコントロールバルブ２１７、エアー導入
速度制御バルブ２１９を設けてエアシリンダーにゆっく
りエアーを送入し、ゆっくりと排気するようにしてい
る。前述したように、スペーサストッパー２２１はエア
シリンダー２１２を縮めるとスペーサ２２０を開放す
る。この直前にエアシリンダー２１５を伸ばして受け取
りアーム２１３を起き上がらせてスペーサストッカー２
１０と対向させ、スペーサ２２０を受けられる状態にし
ておく。スペーサストッカー２１０には、例えば２０個
のスペーサ２２０が積まれており、ストッパ２２１によ
り送り出す１個前のスペーサを拘束し、受け取りアーム
２１３で受けた１個のスペーサのみが送り出し可能とな
る。残りのスペーサはストッパ２２１で受け止められ
る。次いで、エアシリンダー２１５を縮めて水平にし、
その過程でスペーサ２２０は搬送レール２０２に渡され
る。試料ストッカー側も全く同様に動作し、搬送レール
２０２上にスペーサと試料とを同時に供給する。In this three-dimensional system, the supply operation from the stocker to the rail will be described with reference to FIG. 6 by taking the spacer stocker as an example. First, the operation of the air cylinder 215 that rotates the receiving arm 213 will be described. Since the receiving arm 213 is urged to rise by the spring force, the piston 216 of the air cylinder 215 receives a force upward. When the receiving arm is made horizontal, air is introduced from above the air cylinder through the air introduction speed control valve 219 from the solenoid valve 218 to lower the piston, and when raising the receiving arm 213, air is introduced from below the air cylinder. It should be noted that an exhaust air speed control valve 217 and an air introduction speed control valve 219 are provided to slowly send air into the air cylinder so as to avoid a shocking operation of the spacer receiving arm and enable a delicate movement. , I try to exhaust slowly. As described above, the spacer stopper 221 opens the spacer 220 when the air cylinder 212 is contracted. Immediately before this, the air cylinder 215 is extended and the receiving arm 213 is raised to raise the spacer stocker 2
It is made to face 10 and is ready to receive the spacer 220. For example, 20 spacers 220 are stacked on the spacer stocker 210, and the spacer 221 restrains the previous spacer to be sent out by the stopper 221, and only one spacer received by the receiving arm 213 can be sent out. The remaining spacers are received by the stopper 221. Next, the air cylinder 215 is contracted to be horizontal,
In the process, the spacer 220 is transferred to the transport rail 202. The sample stocker side operates in exactly the same manner, and simultaneously supplies the spacer and the sample onto the transport rail 202.
【００１６】図１の試料搬送機構の拡大図である図７を
参照すると、スペーサストッカー２１０、試料ストッカ
ー２３０より１個づつスペーサ２２０、試料２４０が搬
送レール２０２上に同時に供給されて並べられる。並置
されたスペーサと試料は試料セットシリンダー２５０で
送られて入口搬送レール２０３上に置かれる。このと
き、加熱炉側から試料、スペーサの順に置かれ、これら
が所定位置にセットされたことが試料検出器２７０で検
出されると、送り込みシリンダー２６０が動作して加熱
炉内へ送入される。即ち、加熱炉内では試料−スペーサ
−試料−スペーサ……のように並ぶことになる。図８
（ａ）に示すように、スペーサは試料に対して高さが低
くなっているため、図８（ｂ）に示すように、レーザ光
がスペーサよりも高い位置で、試料よりも低い位置を通
るように設定しておけば、スペーサのときはレーザ光が
受光され、試料のときはレーザ光が受光されないため、
図８（ｃ）に示すように試料あり、試料なしの信号を検
出することができる。Referring to FIG. 7, which is an enlarged view of the sample transport mechanism of FIG. 1, the spacers stocker 210 and the sample stocker 230 respectively supply the spacers 220 and the samples 240 one by one on the transport rail 202 at the same time and arrange them. The spacer and the sample that are juxtaposed are sent by the sample setting cylinder 250 and placed on the entrance transfer rail 203. At this time, the sample and the spacer are placed in this order from the heating furnace side, and when it is detected by the sample detector 270 that these are set at predetermined positions, the feed cylinder 260 operates and is fed into the heating furnace. . That is, in the heating furnace, they are arranged like sample-spacer-sample-spacer .... FIG.
Since the height of the spacer is lower than that of the sample as shown in FIG. 8A, the laser light passes through a position higher than the spacer and lower than the sample as shown in FIG. 8B. If you set it like this, the laser light will be received when the spacer is used and not received when the sample is used.
As shown in FIG. 8C, a signal with and without a sample can be detected.
【００１７】次に、図９、図１０により荷重負荷機構に
ついて説明する。図９は荷重機構を説明する図で、油圧
シリンダー３１１のピストンロッドに荷重検出器３２０
を介して連結されている加圧棒固定金具３３１に、加圧
棒延長金具３３２を介して加圧棒３３０が取り付けられ
ている。上下動する加圧棒３３０と加熱炉１００との間
は、金属ベローズ３３４により気密が保たれており、加
圧棒は中空として、ここに水冷ボックス３３３を設け、
また炉壁部分にも水冷ボックスを設けてＯリングが熱劣
化しないように冷却している。試験時に試料が載せられ
る抗折台３４５は抗折台受け煉瓦３４４上に置かれ、抗
折台受け煉瓦３４４は抗折台レベル調節ハンドル３４１
を介して抗折台ベース３４０に固定されて高さ調節がで
きるようになっている。また、抗折台受け煉瓦３４４と
加熱炉１００との間は、金属ベローズ３４３を設けて気
密を保持している。Next, the load applying mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram for explaining the load mechanism, in which the load detector 320 is attached to the piston rod of the hydraulic cylinder 311.
The pressure rod 330 is attached to the pressure rod fixing metal member 331 connected via the pressure rod via the pressure rod extension metal member 332. Between the vertically moving pressure rod 330 and the heating furnace 100, airtightness is maintained by the metal bellows 334, the pressure rod is hollow, and the water cooling box 333 is provided here.
A water cooling box is also provided on the furnace wall to cool the O-ring so as not to be thermally deteriorated. The folding table 345 on which the sample is placed during the test is placed on the folding table receiving brick 344, and the folding table receiving brick 344 is held by the folding table level adjusting handle 341.
It is fixed to the folding table base 340 via the so that the height can be adjusted. Further, a metal bellows 343 is provided between the folding table receiving brick 344 and the heating furnace 100 to maintain airtightness.
【００１８】このように、加圧棒のシール、抗折台部分
のシールに金属ベローズを使用することにより、気密性
を完全に保つことができる。しかし、金属ベローズは荷
重機構の力で圧縮変形を受けるため、加圧棒上部に設け
た荷重検出器により荷重として検出され、これが試験時
に実際試料を破断させる力にプラスして出るため、真の
曲げ強さより高く検出してしまうことになる。そこで、
本発明においては、図１０に示すように加圧棒シール部
荷重不検出機構を設けている。図１０（ａ）に示すよう
に、荷重検出器３２０の上部と金属ベローズ上端が取り
付けられている金具間に４本の荷重不検出用ロッド３５
０を設ける。図１０（ｂ）の拡大図に示すように、金属
ベローズ３３４が取り付けられ、荷重不検出用ロッド３
５０が接続される金具は加圧棒との間及び各金具間はＯ
リングでシールされている。こうして油圧シリンダー３
１１からの力を荷重検出器３２０を介さずに、これをバ
イパスして４本のロッドで直接金属ベローズに伝えて変
形させることにより、荷重検出器３２０は金属ベローズ
を圧縮変形させるための力を荷重として検出することは
なく、試料を破断させる力のみを検出する。As described above, by using the metal bellows for the seal of the pressure rod and the seal of the folding base, the airtightness can be completely maintained. However, since the metal bellows is compressed and deformed by the force of the load mechanism, it is detected as a load by the load detector installed on the top of the pressure rod, and this is added to the force that actually breaks the sample at the time of testing, so it is true. It will be detected higher than the bending strength. Therefore,
In the present invention, a pressure rod seal portion load non-detection mechanism is provided as shown in FIG. As shown in FIG. 10A, four load non-detection rods 35 are provided between the upper portion of the load detector 320 and the metal fitting to which the upper end of the metal bellows is attached.
0 is set. As shown in the enlarged view of FIG. 10B, the metal bellows 334 is attached, and the load non-detection rod 3 is attached.
The metal fitting to which 50 is connected is O between the pressure rod and each metal fitting.
It is sealed with a ring. Thus hydraulic cylinder 3
By bypassing the force from the load detector 320 without passing through the load detector 320 and directly transmitting the force to the metal bellows by the four rods to deform the load detector 320, the load detector 320 generates a force for compressing and deforming the metal bellows. It is not detected as a load but only the force that breaks the sample.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料加熱
炉を完全な気密構造としてＡｒ雰囲気ガスの使用を可能
とし、レール及びレール板、ヒーターに黒鉛を使用する
ことにより試料の酸化を完全に防止するとともに、窒化
物の生成を防止して超高温における正確な試験データを
得ることが可能となる。また、試料搬送装置を立体式に
構成して試料とスペーサの搬送を自動化することによ
り、省スペース化を図るとともに、最高１８００℃で１
回に最高２０個の試料の試験を全自動で行うことがで
き、試験処理能力を大幅に向上させることができる。ま
た、加圧棒と加熱炉間を金属ベローズにより完全に気密
構造とし、金属ベローズの変形に要する荷重を検出しな
いような機構を設けるようにしたので、試料を破断させ
る力のみを検出することができる。As described above, according to the present invention, the sample heating furnace is made completely airtight so that Ar atmosphere gas can be used, and graphite is used for the rails, rail plates and heaters to oxidize the sample. It is possible to completely prevent the formation of nitrides and obtain accurate test data at ultrahigh temperatures. In addition, the sample transfer device is configured in a three-dimensional manner to automate the transfer of the sample and the spacer, thus saving space and at the maximum of 1800 ° C.
A maximum of 20 samples can be tested automatically at one time, and the test throughput can be greatly improved. In addition, the pressure bell and the heating furnace are completely airtight with a metal bellows, and a mechanism that does not detect the load required to deform the metal bellows is provided, so only the force that breaks the sample can be detected. it can.
【図１】 本発明の熱間曲げ強度試験装置の全体構成を
説明するためのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram for explaining an overall configuration of a hot bending strength test device of the present invention.
【図２】 加熱炉の側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of a heating furnace.
【図３】 入口扉開閉機構を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an entrance door opening / closing mechanism.
【図４】 加熱炉入口側断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a heating furnace inlet side.
【図５】 立体式の試料及びスペーサ供給機構を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a three-dimensional sample and a spacer supply mechanism.
【図６】 スペーサ受取アームエアシリンダーの構成を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a spacer receiving arm air cylinder.
【図７】 試料搬送機構を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a sample transport mechanism.
【図８】 試料検出信号を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a sample detection signal.
【図９】 荷重負荷機構を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a load applying mechanism.
【図１０】 加圧棒シール部荷重不検出機構を説明する
図である。FIG. 10 is a view for explaining a load non-detection mechanism for a pressure rod seal portion.
１０…コンピュータ、２０…荷重制御盤、３０…試料搬
送シーケンサー、４０…温度計、５０…プリンタ、１０
０…加熱炉、１０１…黒鉛ヒータ、１１０…入口扉、１
２０…レール、１２１…レール板、１３０…プレス孔、
１４０…覗窓、１４１…レーザ検知口、１５０…測温
孔、１５１…ガス導入口、１６０…試料ポケット、１６
１…出口扉、１７０…ガスカーテン機構、１８０…排気
孔、２００…荷重負荷機構、３００…試料搬送機構。10 ... Computer, 20 ... Load control panel, 30 ... Sample transfer sequencer, 40 ... Thermometer, 50 ... Printer, 10
0 ... Heating furnace, 101 ... Graphite heater, 110 ... Entrance door, 1
20 ... Rail, 121 ... Rail plate, 130 ... Press hole,
140 ... Peep window, 141 ... Laser detection port, 150 ... Temperature measuring hole, 151 ... Gas inlet port, 160 ... Sample pocket, 16
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exit door, 170 ... Gas curtain mechanism, 180 ... Exhaust hole, 200 ... Load mechanism, 300 ... Sample conveyance mechanism.
Claims (4)
熱される加熱炉と、シーケンサでタイミング制御され、
試料及びスペーサを加熱炉内へ搬送する試料搬送機構
と、加圧棒により炉体を貫通して試料に対して荷重を加
えるとともに、荷重信号、変位信号を検出する荷重負荷
機構と、シーケンサ、荷重負荷機構を制御するととも
に、荷重信号、変位信号、加熱炉内温度信号等を取り込
んでデータ処理するコンピュータを備え、高温下におけ
る試料の熱間曲げ強度を測定する熱間曲げ強度試験装置
であって、 前記加熱炉は、少なくともエアーシリンダにより開閉さ
れ、Ｏリングで気密性が保持される入口扉と、 前記入口扉が開く前に動作して入口付近へアルゴンガス
を供給するガスカーテン機構と、 入口扉から試験位置まで延びる黒鉛からなるレール板及
びレールと、 加熱炉を超高温まで加熱するための黒鉛ヒーターと、 加圧棒と加熱炉間に設けられて気密性を保持するための
金属ベローズとを備えたことを特徴とする熱間曲げ強度
試験装置。1. A heating furnace, which is filled with argon gas and heated to an ultrahigh temperature, and timing-controlled by a sequencer,
A sample transport mechanism that transports the sample and spacers into the heating furnace, a load load mechanism that penetrates the furnace body by a pressure rod to apply a load to the sample, and detects load signals and displacement signals, a sequencer, and a load. A hot bending strength tester for controlling the load mechanism and having a computer for processing load signals, displacement signals, temperature signals in a heating furnace, etc., and measuring the hot bending strength of a sample at high temperature. An inlet door that is opened and closed by at least an air cylinder to maintain airtightness with an O-ring; a gas curtain mechanism that operates before the inlet door opens to supply argon gas to the vicinity of the inlet; A rail plate and a rail made of graphite extending from the door to the test position, a graphite heater for heating the heating furnace to an extremely high temperature, and a heating rod provided between the pressure rod and the heating furnace. Hot bending strength test apparatus characterized by comprising a metal bellows for holding the hermeticity Te.
搬送機構は、 第１の搬送レールの両側に設けられ、ストッカー駆動用
エアシリンダーにより水平位置と傾斜位置をとるように
駆動制御される試料ストッカー及びスペーサストッカー
と、 第１の搬送レールの両側に設けられ、受け取りアーム駆
動用エアシリンダーにより起き上がり位置と水平位置を
とるように駆動制御され、起き上がり位置で傾斜位置に
ある試料ストッカー及びスペーサストッカー端部と対向
して各ストッカーから供給される試料及びスペーサを受
け取り、水平位置に到達する過程で搬送レール上に試料
及びスペーサを載せる試料受け取りアーム及びスペーサ
受け取りアームと、 第１の搬送レール上の試料及びスペーサを加熱炉入口へ
搬送する第１の搬送手段と、 加熱炉入口へセットされた試料およびスペーサを加熱炉
内へ送入する第２の搬送手段とからなることを特徴とす
る熱間曲げ強度試験装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the sample transport mechanism is provided on both sides of the first transport rail, and is driven and controlled by a stocker driving air cylinder so as to have a horizontal position and an inclined position. The stocker and spacer stocker are provided on both sides of the first transport rail, and are driven and controlled by the air cylinders for driving the receiving arm to take the rising position and the horizontal position, and the sample stocker and the spacer stocker end in the inclined position at the rising position. The sample receiving arm and the spacer receiving arm that receive the sample and the spacers supplied from each stocker in opposition to the section and place the sample and the spacer on the transport rail in the process of reaching the horizontal position, and the sample on the first transport rail. And first transfer means for transferring the spacer to the heating furnace inlet, and heating Hot bending strength test apparatus characterized by comprising a second conveying means for fed the set sample and spacers to the inlet into the heating furnace.
記荷重負荷機構は、 荷重負荷手段と、荷重負荷手段より荷重検出手段を通し
て荷重が加えられる加圧棒と、 加圧棒と加熱炉間に設けられて気密保持するための金属
ベローズと、 荷重検出手段上部と金属べローズ上端部間に接続され、
荷重検出手段を介さずに金属べローズに荷重を加える加
圧棒シール部荷重不検出機構とからなることを特徴とす
る熱間曲げ強度試験装置。3. The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the load applying mechanism includes a load applying means, a pressure bar to which a load is applied from the load applying means through the load detecting means, and between the pressure bar and the heating furnace. And a metal bellows for keeping airtightness, connected between the load detecting means upper part and the metal bellows upper end,
A hot bending strength test apparatus comprising a pressure rod seal portion load non-detection mechanism that applies a load to a metal bellows without using a load detection means.
棒は中空構造であり、該中空部に水冷手段を設けたこと
を特徴とする熱間曲げ強度試験装置。4. The hot bending strength test apparatus according to claim 3, wherein the pressure bar has a hollow structure, and water cooling means is provided in the hollow portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26872194A JP2693121B2 (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Hot bending strength tester |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26872194A JP2693121B2 (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Hot bending strength tester |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128934A true JPH08128934A (en) | 1996-05-21 |
| JP2693121B2 JP2693121B2 (en) | 1997-12-24 |
Family
ID=17462428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26872194A Expired - Lifetime JP2693121B2 (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Hot bending strength tester |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2693121B2 (en) |
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-
1994
- 1994-11-01 JP JP26872194A patent/JP2693121B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2693121B2 (en) | 1997-12-24 |
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