RU2400728C1 - Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах - Google Patents
Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400728C1 RU2400728C1 RU2009136009/28A RU2009136009A RU2400728C1 RU 2400728 C1 RU2400728 C1 RU 2400728C1 RU 2009136009/28 A RU2009136009/28 A RU 2009136009/28A RU 2009136009 A RU2009136009 A RU 2009136009A RU 2400728 C1 RU2400728 C1 RU 2400728C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- materials
- installation
- fissible
- working chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение материалов, кратковременную ползучесть при растяжении в вакууме при повышенных температурах. Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах содержит рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, регистрирующую аппаратуру, рубашку охлаждения, протоки охлаждения, выполненные по крайней мере в одном из захватов. При этом рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс для исследования образца из делящихся материалов, регистрирующая аппаратура установлена непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, механизм нагружения представляет собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой - с гидравлическим домкратом с клапаном, в герметичной рабочей камере в течение периода испытаний поддерживается вакуум, сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее - на ПЭВМ. Техническим результатом является возможность механических испытаний делящихся материалов при повышенных температурах, получение диаграмм деформирования и кривых ползучести со скоростями деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых делящихся материалов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям делящихся материалов на растяжение, кратковременную ползучесть при растяжении в вакууме при повышенных температурах.
Известна машина испытательная для механических испытаний материалов на растяжение (патент RU 2243535 с приоритетом от 21.04.2003, опубликован 27.12.2004, G01N 3/08), которая включает в себя нагружающее устройство, состоящее из основания, колонн, траверсы, силового привода нагружения (электрогидравлического или механического), электротензометрического датчика силы, пассивного и активного захватов, датчика деформации, датчика перемещения активного захвата, блока измерения деформации, блока управления нагружением или перемещением активного захвата и ЭВМ с программным обеспечением автоматического расчета механических характеристик материала испытываемого образца по результатам измерения параметров испытания. При этом датчик измерения деформации выполнен в виде двух метрологически идентичных и механически и электрически независимых тензопреобразователей, соединенных с блоком измерения деформации, имеющим два выхода: в виде половины суммы сигналов двух преобразователей и разности этих сигналов, по которым ЭВМ вычисляет модуль упругости материала испытуемого образца, напряжение изгиба, напряжение от осевой нагрузки и суммарное напряжение с учетом поступающих сигналов от датчика силы и заданной площади поперечного сечения образца.
Основной упор в известной испытательной машине сделан на наличие двух независимых преобразователей датчика деформации и преобразование их показаний для обработки в ПЭВМ для повышения достоверности автоматического определения характеристик материала испытуемых образцов.
Недостатком этой установки является отсутствие возможности размещения установки в герметичном перчаточном боксе для защиты персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых делящихся материалов, отсутствие рабочей камеры и нагревателя для испытаний при повышенных температурах, что не решает задачу, поставленную перед разработчиками.
Известны машины испытательные зарубежных фирм: Zwick, MFL, Schrenk (Германия), Instron (Великобритания), MTS (США), для механических испытаний материалов на растяжение, осуществляющие измерение нагрузки и деформации в процессе испытания электрическими приборами, входящими в состав машины, и автоматическое вычисление механических характеристик испытываемых материалов по результатам испытаний (Испытательная техника. Справочник в 2 т. под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1982, с.46, 54-56, 78, 83).
Недостатком этих машин является отсутствие рабочей камеры для испытания образцов делящихся материалов ввиду их высокой токсичности, пирофорности, химической и радиационной активности.
Известна установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях (патент RU 2240531 с приоритетом от 26.02.03, опубликован 20.11.2004, G01N 3/18), которая содержит рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, средства подачи газовой среды и контрольно-измерительную аппаратуру, при этом стенки и фланцы рабочей камеры снабжены рубашкой охлаждения, штанги захватов образца и тоководы нагревателя имеют протоки охлаждения, с внутренней стороны рубашки охлаждения расположена теплоизолирующая конструкция, кроме того, на входе в рабочую камеру газовой среды дополнительно введены подпитывающий расширительный бачок с поршнем и регулятором подачи управляющего газа, а нагреватель выполнен в форме спирали и расположен в рабочей камере таким образом, что образец находится внутри спирали.
Недостатком известной машины является невозможность ее использования для механических испытаний образцов делящихся материалов при повышенных температурах без ее конструктивной доработки, что повлечет за собой усложнение конструкции и удорожание испытаний.
Установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях выбрана в качестве прототипа.
Задачей, стоящей перед авторами предлагаемого изобретения, является разработка установки для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах с возможностью измерения деформаций на рабочей части образца при постоянном нарастании нагрузки с возможностью нагружения и последующей выдержкой образца под нагрузкой в течение нескольких минут, с защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых делящихся материалов.
Техническим результатом предлагаемого решения является возможность механических испытаний делящихся материалов при повышенных температурах, получение диаграмм деформирования и кривых ползучести со скоростями деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых делящихся материалов, путем двойной герметизации образцов из делящихся материалов.
Технический результат достигается тем, что в установке для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах, содержащей рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, регистрирующую аппаратуру, рубашку охлаждения, протоки охлаждения, выполненные по крайней мере в одном из захватов, согласно изобретению рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс для исследования образца из делящихся материалов, регистрирующая аппаратура установлена непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, механизм нагружения представляет собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой - с гидравлическим домкратом с клапаном, в рабочей камере в течение периода испытаний поддерживается вакуум, сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее - на ПЭВМ.
Захваты могут быть снабжены шарнирами.
Нагреватель может быть снабжен распределителем тепла для выравнивания температурного поля.
Регистрирующая аппаратура может состоять из дифференциально-трансформаторных датчиков измерения деформации и охлаждаемого тензодинамометра.
Для получения кривых кратковременной ползучести металлов и сплавов необходимо производить нагружение за время ~1-2 с, что соответствует скорости деформирования ~10-2 с-1, для исключения сопутствующей активному нагружению ползучести (Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966, 752 с.). Это требование в предлагаемом решении осуществляется применением рычага с грузами в сочетании с гидравлическим домкратом, клапаном которого производится регулирование скорости нагружения в диапазоне 10-2-10-4 с-1. Возможность проведения испытаний образцов делящихся материалов при повышенных температурах достигается применением герметичной вакуумной рабочей камеры и нагревателя, в котором для выравнивания температурного поля применен распределитель. Требуемая точность определения механических характеристик достигается за счет установки регистрирующей аппаратуры непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, соединенном непосредственно с образцом в качестве пассивного захвата, регистрацией сигналов в цифровом виде регистрирующей контрольно-измерительной аппаратурой и ПЭВМ. Необходимая соосность образца и захватов обеспечивается за счет шарнирного крепления образца. Испытание образцов именно из делящихся материалов стало возможным при размещении рабочей камеры в герметичном перчаточном боксе и создании вакуума в рабочей камере. Обработка сигналов, поступающих с регистрирующей аппаратуры на ПЭВМ через контрольно-измерительную аппаратуру, повышает достоверность определения характеристик испытуемых образцов.
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает возможность проведения механических испытаний образов из делящихся материалов при повышенных температурах со скоростями нагружения 10-2-10-4 с-1.
На чертеже показан пример конкретного исполнения установки для механических испытаний образцов делящихся материалов при повышенных температурах, где:
1 - поддон;
2 - грузы;
3 - рычаг;
4 - активный захват;
5 - образец;
6 - дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций;
7 - пассивный захват-охлаждаемый тензодинамометр;
8 - гидравлический домкрат с клапаном;
9 - шарниры;
10 - силовая рама;
11 - охлаждаемый кожух;
12 - нагреватель с распределителем;
13 - крышка;
14 - колпак.
Рабочая камера помещена в герметичном перчаточном боксе (не показан).
Работает установка следующим образом.
Нагружение образца 5 производится грузами 2, уложенными на поддон 1, через рычаг 3. В исходном состоянии вес грузов воспринимается гидравлическим домкратом с клапаном 8, вследствие чего образец 5 не нагружен. При проведении испытания гидравлический домкрат с клапаном 8 разгружается, и нагрузка плавно передается на образец 5. Образец 5 закрепляется в активном захвате 4 и пассивном захвате-охлаждаемом динамометре 7 через шарниры 9. Силовая цепь через пассивный захват-охлаждаемый динамометр 7, образец 5, активный захват 4 и раму 10 замыкается на крышку 13. Пассивный захват-охлаждаемый динамометр 7 одновременно является тензодинамометром для измерения усилия, прикладываемого к образцу. Для измерения удлинения рабочей части образца используются дифференциально-трансформаторные датчики измерения деформаций 6.
В испытаниях при повышенной температуре образца 5 применяется электрический нагреватель с распределителем 12 для создания равномерного температурного поля, что позволяет производить нагрев образца 5 в интервале температур 20-600°С. Охлаждаемый кожух 11, крышка 13 и колпак 14 образуют герметичную полость для создания вакуума, предотвращающего коррозию и возгорание образцов делящихся материалов при испытании их с повышенной температурой. При проведении испытаний с повышенной температурой во избежание нагрева пассивного захвата-охлаждаемого динамометра 7, расположенного в непосредственной близости к нагретому образцу 5, и связанного с этим искажения его показаний последний охлаждается изнутри проточной водопроводной водой (не показано). Температура образца измеряется хромель-копелевой термопарой (не показана).
Благодаря заявляемой совокупности признаков решения появляется возможность механических испытаний делящихся материалов при повышенных температурах, получение диаграмм деформирования и кривых ползучести со скоростями деформирования в диапазоне 10-2-10-4 с-1 с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых делящихся материалов путем двойной герметизации образцов из делящихся материалов.
Изготовлен опытный образец установки, испытан, результаты подтвердили работоспособность установки и получение нового технического результата.
Claims (4)
1. Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах, содержащая рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, регистрирующую аппаратуру, рубашку охлаждения, протоки охлаждения, выполненные по крайней мере в одном из захватов, отличающаяся тем, что рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс, для исследования образца из делящихся материалов, регистрирующая аппаратура установлена непосредственно на рабочей части образца и на охлаждаемом захвате, механизм нагружения представляет собой рычаг с грузом, соединенный с одной стороны с захватом, а с другой с гидравлическим домкратом с клапаном, в герметичной рабочей камере в течение периода испытаний поддерживается вакуум, сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают на контрольно-измерительную аппаратуру, а с нее на ПЭВМ.
2. Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах по п.1, отличающаяся тем, что захваты снабжены шарнирами.
3. Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах по п.1, отличающаяся тем, что нагреватель снабжен распределителем тепла для выравнивания температурного поля.
4. Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах по п.1, отличающаяся тем, что регистрирующая аппаратура состоит из дифференциально-трансформаторных датчиков измерения деформации и охлаждаемого тензодинамометра.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136009/28A RU2400728C1 (ru) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136009/28A RU2400728C1 (ru) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2400728C1 true RU2400728C1 (ru) | 2010-09-27 |
Family
ID=42940454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009136009/28A RU2400728C1 (ru) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2400728C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570103C1 (ru) * | 2014-08-26 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Установка для термомеханических испытаний |
| RU2579643C1 (ru) * | 2014-12-22 | 2016-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Установка для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов |
| RU2628036C1 (ru) * | 2016-06-29 | 2017-08-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ изучения бинарного бариево-литиевого сплава и устройство для его осуществления |
| CN109358249A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-19 | 新疆皇瑞磁元有限公司 | 一种磁性元器件热测机 |
| CN111829895A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-27 | 中国检验认证集团湖北有限公司 | 汽车用油气管与非金属管路标准接头的高温拉拔试验方法 |
| RU2778050C1 (ru) * | 2021-09-27 | 2022-08-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Камера для термомеханических испытаний |
-
2009
- 2009-09-28 RU RU2009136009/28A patent/RU2400728C1/ru active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570103C1 (ru) * | 2014-08-26 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Установка для термомеханических испытаний |
| RU2579643C1 (ru) * | 2014-12-22 | 2016-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Установка для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов |
| RU2628036C1 (ru) * | 2016-06-29 | 2017-08-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ изучения бинарного бариево-литиевого сплава и устройство для его осуществления |
| CN109358249A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-19 | 新疆皇瑞磁元有限公司 | 一种磁性元器件热测机 |
| CN111829895A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-27 | 中国检验认证集团湖北有限公司 | 汽车用油气管与非金属管路标准接头的高温拉拔试验方法 |
| RU2778050C1 (ru) * | 2021-09-27 | 2022-08-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Камера для термомеханических испытаний |
| RU2789154C1 (ru) * | 2022-03-10 | 2023-01-30 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | Способ определения модуля упругости при растяжении керамических и композиционных материалов при индукционном нагреве |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2400728C1 (ru) | Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах | |
| KR101227772B1 (ko) | 밀폐형 스프링 행거의 건전성 검사 장비 | |
| WO2016206655A1 (en) | An indentation device, instrumented measurement system, and a method for determining the mechanical properties of materials by the indentation method | |
| CN104913981A (zh) | 高温原位拉伸-疲劳测试系统及其测试方法 | |
| US5641912A (en) | Method for remote application of variable load and/or displacement to specimens, components, or systems | |
| CN101206148A (zh) | 一种能准确测量高温应力应变的方法 | |
| CN102768224A (zh) | 正反双向热流法测固-固接触热阻的测试方法 | |
| JP4441466B2 (ja) | 機械的特性試験装置 | |
| JP2014119422A (ja) | 内圧試験装置および内圧試験方法 | |
| Hyde et al. | Some considerations on specimen types for small sample creep tests | |
| US20060120431A1 (en) | Device and method for thermogravimetrically testing the behavior of a solid material | |
| RU2612197C1 (ru) | Установка для исследования твердости образца из токсичного материала | |
| CN111198131A (zh) | 一种拉伸载荷下材料体积膨胀特性的测量装置和测量方法 | |
| RU2579643C1 (ru) | Установка для механических испытаний в условиях малоциклового нагружения образцов из токсичных материалов | |
| Ivanytskyi et al. | The energy approach to the evaluation of hydrogen effect on the damage accumulation | |
| Molla et al. | Development of high temperature mechanical rig for characterizing the viscoplastic properties of alloys used in solid oxide cells | |
| CN114002083A (zh) | 金属橡胶构件高温静载蠕变试验机及其工作方法 | |
| Abbadi et al. | Fatigue crack growth in nickel-based superalloys at elevated temperatures | |
| CN114323991A (zh) | 一种高温铅铋环境蠕变疲劳试验装置 | |
| KR100729029B1 (ko) | 고온 고압 환경 피로 시험기 | |
| KR102103429B1 (ko) | 고온 압입 피로 시험 장치 | |
| KR100927738B1 (ko) | 소형 피로시편을 이용한 저주기 환경피로 실험방법 | |
| KR20010103352A (ko) | 소형펀치-크리프 시험기 및 고온부재의 크리프 특성 평가방법 | |
| CN104567746A (zh) | 一种高温法兰偏转角测试系统 | |
| Buswell | Lessons learned from health monitoring of rocket motors |