RU2551694C1 - Dilatometer - Google Patents

Dilatometer Download PDF

Info

Publication number
RU2551694C1
RU2551694C1 RU2014100740/28A RU2014100740A RU2551694C1 RU 2551694 C1 RU2551694 C1 RU 2551694C1 RU 2014100740/28 A RU2014100740/28 A RU 2014100740/28A RU 2014100740 A RU2014100740 A RU 2014100740A RU 2551694 C1 RU2551694 C1 RU 2551694C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
quartz
adapter
sample
quartz tube
heating furnace
Prior art date
Application number
RU2014100740/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алмаз Муллаянович Ханов
Дмитрий Михайлович Караваев
Александр Александрович Нестеров
Луиза Евгеньевна Макарова
Александр Иванович Дегтярев
Владимир Алексеевич Москалев
Валентин Логинович Лапин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2014100740/28A priority Critical patent/RU2551694C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2551694C1 publication Critical patent/RU2551694C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: dilatometer contains a measuring unit and a heating furnace connected to a temperature registration unit and a temperature control unit. The measuring unit and the heating furnace are installed horizontally. The measuring unit comprises an indicator head with fixed and mobile axes, a pusher linked with its mobile axis and designed as a monolithic quartz cylinder with a diameter equal to the internal diameter of a quartz test tube, and with the flat lower face surface contacting to a sample, the quartz test tube for the studied sample installed in the heating furnace. In the quartz test tube the quartz thrust with a diameter equal to the internal diameter of the quartz test tube contacting to a sample is placed. The indicator head and the quartz test tube are linked by the adapter designed as a hollow cylinder. At the adapter end face from the side of fastening of the quartz test tube the limiter designed as a ring is installed. The adapter is installed with a possibility of movement along the quartz test tube axis and formation of a gap between the heating furnace and the adapter limiter.
EFFECT: improvement of accuracy of determination of temperature coefficient of linear expansion of the samples made of various materials and expansion of functionality of the device.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам, определяющим коэффициент линейного расширения образцов.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices that determine the coefficient of linear expansion of samples.

Изобретение может быть использовано для измерения линейных перемещений образца под воздействием температуры из различных материалов и для определения содержания углерода в углеродистых сталях.The invention can be used to measure linear displacements of a sample under the influence of temperature from various materials and to determine the carbon content in carbon steels.

Известен дилатометр (а.с. №200820, МПК G01B 5/02, от 28.03.66 г.), содержащий камеру для образца, печь, размещенную в камере, толкатель, крышку и измеритель перемещения. В верхней части толкателя укреплена игла, выведенная наружу через канал в крышке. Между иглой и стенкой канала имеется иммерсионный слой вакуумной замазки.Known dilatometer (AS No. 200820, IPC G01B 5/02, dated March 28, 66) containing a sample chamber, a furnace located in the chamber, a pusher, a lid and a displacement meter. In the upper part of the pusher, a needle is fixed, which is brought out through the channel in the lid. Between the needle and the wall of the channel there is an immersion layer of vacuum putty.

К недостаткам известного устройства относится то, что известное устройство ограничено функционально, так как рассчитано на использование материала образца, изменяющего длину в процессе нагрева, только при температуре выше 100°C (т.е. в основном для металлов). Кроме того, известное устройство конструктивно представляет собой неустойчивую систему установки толкателя и образца, следовательно, точность измерения недостаточна, особенно для материалов образца, меняющих объем, например, для полимеров и низкотемпературных материалов.The disadvantages of the known device include the fact that the known device is functionally limited, as it is designed to use the material of the sample, which changes the length during heating, only at temperatures above 100 ° C (i.e. mainly for metals). In addition, the known device is structurally an unstable system of installation of the pusher and the sample, therefore, the measurement accuracy is insufficient, especially for sample materials that change volume, for example, polymers and low-temperature materials.

Наиболее близким к заявляемому устройству является дилатометр (Методические указания к лабораторным работам. Составители: Ярмонов Н.А. и др. ППИ, Пермь, кафедра «Общей физики», с.42-44, 1990 г.), который выбран в качестве прототипа. Устройство содержит измерительную ячейку, индикаторную головку, печь, размещенную в металлическом цилиндре на основании, асбоцементную втулку, опору для измерительного блока, ЛАТР. Измерительная ячейка включает кварцевую пробирку, кварцевый цилиндр, устанавливаемый под образец. Образец помещен в медный цилиндр. На образце размещена кварцевая пластинка. Имеется накидная гайка, жестко соединенная с верхней частью (торцом) кварцевой пробирки. В накидной гайке завернут до упора несущий цилиндр, в полости которого перемещается промежуточный толкатель. В верхнюю часть несущего цилиндра ввернута гайка, фиксируемая винтом, внутрь которой введен хвостовик измерительной головки, зафиксированной винтом. Прибор устанавливается вертикально.Closest to the claimed device is a dilatometer (Methodological instructions for laboratory work. Compiled by: Yarmonov N.A. et al. PPI, Perm, Department of General Physics, pp. 42-44, 1990), which is selected as a prototype . The device comprises a measuring cell, an indicator head, a furnace placed in a metal cylinder on the base, an asbestos-cement sleeve, a support for the measuring unit, LATR. The measuring cell includes a quartz tube, a quartz cylinder mounted under the sample. The sample is placed in a copper cylinder. A quartz plate is placed on the sample. There is a cap nut rigidly connected to the upper part (end) of the quartz tube. In the union nut, the support cylinder is completely screwed in, into the cavity of which the intermediate pusher moves. A nut fixed by a screw is screwed into the upper part of the bearing cylinder, into which a measuring head shank fixed by a screw is inserted. The device is mounted vertically.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - измерительный узел; нагревательная печь, подключенная к блоку регистрации температуры и блоку управления температурой; измерительный узел включает индикаторную головку с неподвижной и подвижной осями; толкатель, соединенный с подвижной осью индикаторной головки; кварцевую пробирку для исследуемого образца, установленную в нагревательную печь; кварцевый упор с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, размещенный в кварцевой пробирки и контактирующий с образцом; индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены переходником, выполненным в виде полового цилиндра.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention is a measuring unit; a heating furnace connected to a temperature recording unit and a temperature control unit; the measuring unit includes an indicator head with a fixed and a movable axis; a pusher connected to the movable axis of the indicator head; a quartz tube for the test sample installed in a heating furnace; quartz stop with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube, placed in a quartz tube and in contact with the sample; the indicator head and the quartz tube are connected by an adapter made in the form of a reproductive cylinder.

К недостаткам известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство усложнено элементами взаимосвязи. Переходник состоит из двух элементов - стального несущего цилиндра и ввернутой в него стальной гайки, внутрь которой введена неподвижная ось измерительной головки и закреплена винтом; стальной несущий цилиндр и стальная гайка также закреплены винтом. Использование стали в качестве материала элементов переходника снижает точность результатов измерений. Верхняя часть кварцевой пробирки залита полиуретаном в накидной гайке, в которую до контакта со слоем полиуретана завернут несущий цилиндр, образуя неразъемное соединение. Что значительно усложняет процесс замены кварцевой пробирки в случае проведения исследований образцов с большим диаметром или при ее повреждении. Толкатель выполнен из двух элементов - собственно стального промежуточного толкателя и жестко соединенного с ним кварцевого стержня малого диаметра при помощи затяжки винта. Использование стального промежуточного толкателя снижает точность результатов измерений; винт для соединения элементов толкателя может привести к слому кварцевого стержня из-за его хрупкости. Кроме того, для исключения продавливания образца кварцевым стержнем, на верхний торец образца устанавливают кварцевую пластинку. Образец помещают внутри медного цилиндра, устанавливаемого в кварцевую пробирку (медный цилиндр служит для равномерного нагрева образца). Но так как медь сильный окислитель, то возможна реакция окисления одного из составляющих компонентов в зависимости от состава или всего исследуемого образца. Вертикальное положение измерительного узла также уменьшает точность результатов измерений для материалов с малым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), так как образец испытывает давление от элементов конструкции до проведения исследований. Толкатель и особенно подвижная ось измерительного прибора не защищены от нагрева, что сказывается на точности измерения длины образца в процессе испытаний. Устройство ограничено определением температурного коэффициента линейного расширения образца.The disadvantages of the known device adopted for the prototype include the fact that the known device is complicated by elements of the relationship. The adapter consists of two elements - a steel bearing cylinder and a steel nut screwed into it, into which a fixed axis of the measuring head is introduced and fixed with a screw; the steel bearing cylinder and the steel nut are also fixed with a screw. The use of steel as the material of adapter elements reduces the accuracy of the measurement results. The upper part of the quartz tube is filled with polyurethane in a union nut, into which the carrier cylinder is wrapped until it contacts the polyurethane layer, forming an integral connection. This greatly complicates the process of replacing a quartz tube in the case of studies of samples with a large diameter or if it is damaged. The pusher is made of two elements - the actual steel intermediate pusher and a quartz rod of small diameter rigidly connected to it by tightening the screw. The use of a steel intermediate pusher reduces the accuracy of the measurement results; a screw for connecting the pusher elements can lead to a breakdown of the quartz rod due to its fragility. In addition, to prevent the sample from being squeezed by a quartz rod, a quartz plate is mounted on the upper end of the sample. The sample is placed inside a copper cylinder mounted in a quartz tube (the copper cylinder serves to uniformly heat the sample). But since copper is a strong oxidizing agent, an oxidation reaction of one of the constituent components is possible depending on the composition or the entire sample under study. The vertical position of the measuring unit also reduces the accuracy of the measurement results for materials with a low temperature coefficient of linear expansion (TEC), since the sample is under pressure from the structural elements before the study. The pusher and especially the movable axis of the measuring device are not protected from heating, which affects the accuracy of measuring the length of the sample during the test. The device is limited to determining the temperature coefficient of linear expansion of the sample.

Задача изобретения - разработка устройства, позволяющего повысить точность определения температурного коэффициента линейного расширения образцов, изготовленных из различных материалов, и расширение функциональных возможностей устройства.The objective of the invention is the development of a device to improve the accuracy of determining the temperature coefficient of linear expansion of samples made from various materials, and expanding the functionality of the device.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном дилатометре, содержащем измерительный узел и нагревательную печь, подключенную к блоку регистрации температуры и блоку управления температурой, при этом измерительный узел включает индикаторную головку с неподвижной и подвижной осями, толкатель, соединенный с подвижной осью индикаторной головки, кварцевую пробирку для исследуемого образца, установленную в нагревательную печь, размещенный в кварцевой пробирке кварцевый упор с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, и контактирующий с образцом, при этом индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены переходником, выполненным в виде полового цилиндра, согласно изобретению измерительный узел и нагревательная печь установлены горизонтально, толкатель выполнен в виде монолитного цилиндра из кварца с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, и с плоской нижней торцевой поверхностью, контактирующей с образцом, на торце переходника со стороны крепления кварцевой пробирки установлен ограничитель, выполненный в виде кольца, переходник установлен с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки и образования зазора между корпусом нагревательной печи и ограничителем переходника, при этом переходник выполнен из кварца со сквозными радиальными отверстиями под болты, посредством которых индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены с переходником, причем переходник и кварцевая пробирка соединены болтом через металлическое кольцо, жестко закрепленное на боковой поверхности переходника, переходник и неподвижная ось индикаторной головки соединены болтом через металлическое кольцо, жестко закрепленное на внутренней поверхности переходника, при этом в металлических кольцах и боковых поверхностях переходника выполнены соосные сквозные радиальные отверстия под болт, а сквозное отверстие в кольцах имеет резьбу.The problem was solved due to the fact that in the known dilatometer containing a measuring unit and a heating furnace connected to a temperature recording unit and a temperature control unit, the measuring unit includes an indicator head with a fixed and a movable axis, a pusher connected to a movable axis of the indicator heads, a quartz tube for the test sample installed in a heating furnace, a quartz stop placed in a quartz tube with a diameter equal to the inner diameter of the quartz test tube, and in contact with the sample, while the indicator head and the quartz tube are connected by an adapter made in the form of a sex cylinder, according to the invention, the measuring unit and the heating furnace are installed horizontally, the pusher is made in the form of a monolithic cylinder of quartz with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube , and with a flat lower end surface in contact with the sample, a limiter is installed on the end face of the adapter from the side of the quartz tube fastening, made in the form of The adapter is installed with the possibility of moving along the axis of the quartz tube and the formation of a gap between the housing of the heating furnace and the adapter limiter, while the adapter is made of quartz with through radial holes for the bolts, through which the indicator head and the quartz tube are connected to the adapter, the adapter and quartz the test tube is bolted through a metal ring rigidly fixed to the side surface of the adapter, the adapter and the fixed axis of the indicator head with Uniform bolt through the metal ring is rigidly fixed to the inner surface of the adapter, wherein in the metal rings and the side surfaces of the adapter are made coaxial radial through holes for the bolt and the through hole is threaded in the rings.

Целесообразно наличие наборов кварцевых упоров и кварцевых толкателей, отличающихся друг от друга длиной, зависящей от длины испытуемого образца.It is advisable to have sets of quartz stops and quartz pushers that differ from each other in length, depending on the length of the test sample.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - измерительный узел и нагревательная печь установлены горизонтально; толкатель выполнен в виде монолитного цилиндра из кварца с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, и с плоской нижней торцевой поверхностью, контактирующей с образцом; на торце переходника со стороны крепления кварцевой пробирки установлен ограничитель, выполненный в виде кольца; переходник установлен с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки и образования зазора между нагревательной печью и ограничителем переходника; переходник выполнен из кварца со сквозными радиальными отверстиями под болты, посредством которых индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены с переходником; переходник и кварцевая пробирка соединены болтом через металлическое кольцо, жестко закрепленное на боковой поверхности переходника; переходник и неподвижная ось индикаторной головки соединены болтом через металлическое кольцо, жестко закрепленное на внутренней поверхности переходника; в металлических кольцах и боковых поверхностях переходника выполнены соосные сквозные радиальные отверстия под болт; сквозное отверстие в кольцах имеет резьбу; наличие наборов кварцевых упоров и кварцевых толкателей, отличающихся друг от друга длиной, зависящей от длины испытуемого образца.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype - the measuring unit and the heating furnace are installed horizontally; the pusher is made in the form of a monolithic quartz cylinder with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube, and with a flat lower end surface in contact with the sample; at the end of the adapter from the fastening side of the quartz tube there is a limiter made in the form of a ring; the adapter is installed with the possibility of movement along the axis of the quartz tube and the formation of a gap between the heating furnace and the adapter limiter; the adapter is made of quartz with through radial holes for the bolts, through which the indicator head and the quartz tube are connected to the adapter; the adapter and the quartz tube are bolted through a metal ring rigidly fixed to the side surface of the adapter; the adapter and the fixed axis of the indicator head are bolted through a metal ring rigidly fixed to the inner surface of the adapter; coaxial through radial holes for the bolt are made in the metal rings and lateral surfaces of the adapter; the through hole in the rings is threaded; the presence of sets of quartz stops and quartz pushers, differing from each other in length, depending on the length of the test sample.

Расположение основных элементов дилатометра - измерительного узла и нагревательной печи горизонтально значительно упрощает установку испытуемого образца в кварцевую пробирку, позволяет избежать несоосности контактирующих элементов устройства - кварцевого толкателя и кварцевого упора (при условии взаимной параллельности их торцов) и дополнительного нагружения образца элементами конструкции, повышая, тем самым точность измерения.The arrangement of the main elements of the dilatometer — the measuring unit and the heating furnace horizontally greatly simplifies the installation of the test sample in the quartz tube, avoids misalignment of the contacting elements of the device — the quartz pusher and the quartz stop (provided their ends are mutually parallel) and additional loading of the sample with structural elements, thereby increasing most accurate measurement.

Выполнение толкателя из кварца в виде монолитного цилиндра с диаметром, равным номинальному диаметру отверстия кварцевой пробирки, обеспечивает ему соосность с подвижной осью измерительного прибора, что упрощает конструкцию измерительного узла и повышает точность измерений.The implementation of the pusher of quartz in the form of a monolithic cylinder with a diameter equal to the nominal diameter of the hole of the quartz tube, ensures alignment with the movable axis of the measuring device, which simplifies the design of the measuring unit and improves the accuracy of measurements.

Наличие на торце переходника со стороны крепления кварцевой пробирки ограничителя, выполненного в виде кольца, и кварцевого упора в пробирке обеспечивает регулирование положения образца в канале нагревательной печи таким образом, чтобы разница в температуре по длине образца была минимальной, что позволяет повысить точность измерений.The presence of a limiter made in the form of a ring and a quartz stop in the tube on the end face of the adapter on the fastening side of the test tube ensures that the position of the sample in the channel of the heating furnace is regulated so that the temperature difference along the length of the sample is minimal, which makes it possible to increase the measurement accuracy.

Переходник, установленный с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки, выполненный из кварца, обеспечивает соединение кварцевой пробирки, кварцевого толкателя и измерительного прибора с образованием зазора между корпусом нагревательной печи и ограничителем переходника, изолирующего кварцевую пробирку и измерительный прибор (индикаторную головку) от теплового воздействия, что позволяет исключить влияние возможных изменений линейных размеров переходника и подвижной оси измерительного прибора на результаты измерений. Таким образом, переходник позволяет удалить зону воздействия температуры от измерительного прибора, а использование кварцевого стекла в качестве основного материала переходного элемента позволяет повысить точность измерений и облегчает визуальный контроль сборки измерительного узла.An adapter mounted for movement along the axis of the quartz tube made of quartz ensures the connection of the quartz tube, quartz pusher and measuring device with the formation of a gap between the housing of the heating furnace and the limiter of the adapter that isolates the quartz tube and the measuring device (indicator head) from heat exposure, which eliminates the influence of possible changes in the linear dimensions of the adapter and the movable axis of the measuring device on the measurement results. Thus, the adapter allows you to remove the temperature zone from the measuring device, and the use of quartz glass as the main material of the transition element allows to increase the accuracy of measurements and facilitates visual control of the assembly of the measuring unit.

Выполнение переходника со сквозными радиальными отверстиями под болты, посредством которых индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены с переходником, обеспечивает соосность и возможность перемещения вдоль оси кварцевой пробирки в случае изменения размеров образца, упора и толкателя, что расширяет возможности исследований образцов различных размеров и образцов, изготовленных из различных материалов. А также позволяет повысить точность измерений за счет удаленности индикаторной головки от печи и за счет этого снижения температурного воздействия на нее.The implementation of the adapter with through radial bolt holes, through which the indicator head and the quartz tube are connected to the adapter, provides coaxiality and the ability to move along the axis of the quartz tube in case of changing the dimensions of the sample, stop and pusher, which expands the possibilities of studying samples of various sizes and samples made from various materials. And also it allows to increase the accuracy of measurements due to the remoteness of the indicator head from the furnace and due to this reduction of the temperature effect on it.

Выполнение измерительного узла полностью разъемным значительно упрощает процесс замены кварцевой пробирки в случае проведения исследований образцов с большим диаметром или при ее повреждении.Making the measuring unit completely detachable greatly simplifies the process of replacing a quartz tube in the case of studies of samples with a large diameter or if it is damaged.

Наличие наборов толкателей и упоров функционально расширяет возможности дилатометра: подбор длин упора и толкателя позволяет устанавливать испытуемые образцы различной длины.The presence of sets of pushers and stops functionally expands the capabilities of the dilatometer: the selection of the lengths of the stop and pusher allows you to set the test samples of different lengths.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.The proposed device is illustrated by the drawings shown in figures 1-3.

На фиг.1 показан дилатометр в разрезе.Figure 1 shows a dilatometer in section.

На фиг.2 показан измерительный узел в разрезе.Figure 2 shows the measuring unit in section.

На фиг.3 показан график влияния содержания углерода в образцах из углеродистых сталей на увеличение их длины при нагреве до 1050°C.Figure 3 shows a graph of the effect of carbon content in samples of carbon steels on the increase in their length when heated to 1050 ° C.

Устройство содержит измерительный узел, нагревательную печь 1 (фиг.1), подключенную к блоку регистрации температуры и блоку управления температурой (на чертеже не показаны). Измерительный узел и нагревательная печь расположены горизонтально. Измерительный узел включает (фиг.1, 2) индикаторную головку 2 с неподвижной 3 (например, ИЧТ-10) и подвижной 4 (крепежной) осями, кварцевую пробирку 5 для исследуемого образца 6, вставленную в нагревательную печь 1. Подвижная ось 4 индикаторной головки 2 контактирует с кварцевым толкателем 7. Кварцевый толкатель 7 выполнен в виде монолитного цилиндра с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки 5, и с плоской нижней торцевой поверхностью, контактирующей с образцом 6.The device comprises a measuring unit, a heating furnace 1 (Fig. 1) connected to a temperature registration unit and a temperature control unit (not shown in the drawing). The measuring unit and the heating furnace are located horizontally. The measuring unit includes (Fig. 1, 2) an indicator head 2 with a fixed 3 (for example, IChT-10) and a movable 4 (fixing) axis, a quartz tube 5 for the test sample 6 inserted into the heating furnace 1. The movable axis 4 of the indicator head 2 is in contact with the quartz pusher 7. The quartz pusher 7 is made in the form of a monolithic cylinder with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube 5, and with a flat lower end surface in contact with sample 6.

В кварцевой пробирке 5 размещен кварцевый упор 8 с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки 5, контактирующий с образцом 6.A quartz stop 8 is placed in the quartz tube 5 with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube 5 in contact with sample 6.

Устройство может быть снабжено набором кварцевых толкателей 7 и упоров 8. Кварцевые толкатели 7 отличаются друг от друга длиной и имеют диаметр, равный внутреннему диаметру кварцевой пробирки 4, и плоскую нижнюю торцевую поверхность, контактирующую с образцом 5. Кварцевые упоры 8 отличаются друг от друга длиной, зависящей от длины испытуемого образца 5. Неподвижная ось 3 индикаторной головки 2 и кварцевая пробирка 5 соединены переходником 9, выполненным в виде полового цилиндра. На торце переходника 9 со стороны крепления кварцевой пробирки 5 установлен ограничитель 10, выполненный в виде кольца. Переходник 9 установлен с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки 5 и возможностью образования зазора между корпусом нагревательной печи 1 и ограничителем 10 переходника 9.The device can be equipped with a set of quartz pushers 7 and stops 8. Quartz pushers 7 differ from each other in length and have a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube 4, and a flat lower end surface in contact with the sample 5. Quartz stops 8 differ from each other in length , depending on the length of the test sample 5. The fixed axis 3 of the indicator head 2 and the quartz tube 5 are connected by an adapter 9 made in the form of a reproductive cylinder. At the end of the adapter 9 from the fastening side of the quartz tube 5, a limiter 10 is installed, made in the form of a ring. The adapter 9 is mounted to move along the axis of the quartz tube 5 and the possibility of a gap between the housing of the heating furnace 1 and the limiter 10 of the adapter 9.

Переходиик 9 выполнен из кварца со сквозными радиальными отверстиями под болты 11, 12, посредством которых индикаторная головка 2 и кварцевая пробирка 5 соединены с переходником 9. Переходник 9 и кварцевая пробирка 5 соединены болтом 11 через металлическое кольцо 13, жестко закрепленное на боковой поверхности переходника 9. В кольце 13 и боковой поверхности переходника 9 выполнены соосные сквозные радиальные отверстия под болт 11. Сквозное отверстие в кольце 13 имеет резьбу. Переходник 9 и неподвижная ось 3 индикаторной головки 2 соединены болтом 12 через металлическое кольцо 14, жестко закрепленное на внутренней поверхности переходника 9. В кольце 14 и боковой поверхности переходника 9 выполнены соосные сквозные радиальные отверстия под болт 12, сквозное отверстие в кольце 14 имеет резьбу.The adapter 9 is made of quartz with through radial holes for the bolts 11, 12, through which the indicator head 2 and the quartz tube 5 are connected to the adapter 9. The adapter 9 and the quartz tube 5 are connected by a bolt 11 through a metal ring 13, rigidly fixed to the side surface of the adapter 9 In the ring 13 and the side surface of the adapter 9 are made of coaxial through radial holes for the bolt 11. The through hole in the ring 13 has a thread. The adapter 9 and the fixed axis 3 of the indicator head 2 are connected by a bolt 12 through a metal ring 14, rigidly fixed to the inner surface of the adapter 9. In the ring 14 and the side surface of the adapter 9 are made coaxial through radial holes for the bolt 12, the through hole in the ring 14 has a thread.

При измерении линейных перемещений образца под воздействием температуры устройство работает следующим образом (фиг.1-2).When measuring linear displacements of the sample under the influence of temperature, the device operates as follows (Fig.1-2).

Измеряют длину исследуемого образца с точностью до ±0,01 мм. Собирают измерительный узел на базе индикатора часового типа: испытуемый образец 6 осторожно помещают в кварцевую пробирку 5 до контакта с кварцевым упором 8. В кварцевую пробирку 5 вводят кварцевый толкатель 7. Длины кварцевого упора 8 и кварцевого толкателя 7 подбирают в зависимости от длины испытуемого образца 6. Кварцевую пробирку 5 с образцом 6 и кварцевым толкателем 7 вставляют в переходник 9. В переходник 9 с другой стороны вводят подвижную 4 и неподвижную 3 ось индикаторной головки 2. Взаимным перемещением в переходнике 9 кварцевой пробирки 5 и индикаторной головки 2 приводят в контакт кварцевый толкатель 7 и подвижную 4 ось индикаторной головки 2, таким образом, чтобы малая стрелка индикаторной головки 2 установилась на делении 2 мм. Закрепляют болтами 11, 12 в переходнике 9 кварцевую пробирку 5 с образцом 6 и кварцевым толкателем 7 с помощью прижимного кольца 13 и неподвижную ось 3 индикаторной головки 2 с помощью кольца 14. Такое положение обеспечивает оптимальное усилие поджатия образца 6. Устанавливают большую стрелку индикаторной головки 2 на "0". Вводят кварцевую пробирку 5 в отверстие печи 1 до находящегося на переходнике 9 ограничителя 10. Включают печь 1 - задают требуемую температуру и мощность нагрева печи 1. Снимают и фиксируют показания через необходимые интервалы времени. После достижения установленной температуры выключают печь 1 и записывают показания при последовательном медленном охлаждении образца 6.The length of the test sample is measured with an accuracy of ± 0.01 mm. A measuring unit is assembled on the basis of a dial indicator: the test sample 6 is carefully placed in the quartz tube 5 until it contacts the quartz stop 8. The quartz pusher 7 is introduced into the quartz tube 5. The lengths of the quartz stop 8 and quartz pusher 7 are selected depending on the length of the test sample 6 A quartz tube 5 with sample 6 and a quartz pusher 7 is inserted into the adapter 9. On the other hand, a moving 4 and a fixed 3 axis of the indicator head 2 are introduced into the adapter 9 by mutual movement of the quartz tube in the adapter 9. and 5 and the indicator head 2 bring into contact the quartz pusher 7 and the movable 4 axis of the indicator head 2, so that the small arrow of the indicator head 2 is set to 2 mm. Bolt 11, 12 in the adapter 9 is secured with a quartz tube 5 with a sample 6 and a quartz pusher 7 using the clamping ring 13 and the fixed axis 3 of the indicator head 2 with the ring 14. This position provides the optimal compression force of the sample 6. Set the large arrow of the indicator head 2 to "0". A quartz test tube 5 is introduced into the opening of the furnace 1 to the limiter 10 located on the adapter 9. Turn on the furnace 1 - set the required temperature and heating power of furnace 1. Take and record readings at the required time intervals. After reaching the set temperature, turn off the furnace 1 and record the readings during successive slow cooling of sample 6.

Расчет коэффициента линейного термического расширения (ТКЛР) производят но формуле:The calculation of the coefficient of linear thermal expansion (TEC) is performed using the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔL - измеренное изменение длины образца в интересующем диапазоне температур, мм;where ΔL is the measured change in the length of the sample in the temperature range of interest, mm;

L0 - начальная длина образца, мм;L 0 is the initial length of the sample, mm;

ΔT - разность температур образца, в диапазоне которых необходимо произвести расчет ТКЛР, °С;ΔT is the temperature difference of the sample, in the range of which it is necessary to calculate the thermal expansion coefficient, ° C;

0,55·10-6 - коэффициент линейного расширения кварцевого стекла. Учитывает поправку от расширения кварцевой пробирки, которое на длине образца не компенсируется расширением кварцевого толкателя.0.55 · 10 -6 - coefficient of linear expansion of quartz glass. It takes into account the correction from the expansion of the quartz tube, which is not compensated by the expansion of the quartz pusher along the length of the sample.

Строят дилатометрические кривые.Dilatometric curves are built.

При определения содержания углерода в углеродистых сталях устройство работает следующим образом (фиг.1-2).When determining the carbon content in carbon steels, the device operates as follows (Fig.1-2).

Измеряют длину исследуемого образца 6 с точностью до ±0,01 мм. Собирают измерительный узел на базе индикатора часового типа: испытуемый образец 6 осторожно помещают в кварцевую пробирку 5 до контакта с кварцевым упором 8. В кварцевую пробирку 5 вводят кварцевый толкатель 7. Длины кварцевого упора 8 и кварцевого толкателя 7 подбирают в зависимости от длины испытуемого образца 6. Кварцевую пробирку 5 с образцом 6 и кварцевым толкателем 7 вставляют в переходник 9. В переходнике 9 с другой стороны вводят подвижную 4 и неподвижную 3 ось индикаторной головки 2. Взаимным перемещением в переходнике 9 кварцевой пробирки 5 и индикаторной головки 2 приводят в контакт кварцевый толкатель 7 и подвижную ось 4 индикаторной головки 2, таким образом, чтобы малая стрелка индикаторной головки 2 установилась на делении 2 мм. Закрепляют болтами 11, 12 в переходнике 9 кварцевую пробирку 5 с образцом 6 и кварцевым толкателем 7 с помощью прижимного кольца 13 и неподвижную ось 3 индикаторной головки 2 с помощью кольца 14. Такое положение обеспечивает оптимальное усилие поджатая образца 6. Устанавливают большую стрелку индикаторной головки 2 на "0". Вводят кварцевую пробирку 5 в отверстие печи 1 до находящегося на переходнике 9 ограничителя 10. Включают печь 1 - задают требуемую температуру и мощность нагрева печи 1. Снимают и фиксируют показания через необходимые интервалы времени. Показания индикаторной головки 2 записывают в течение времени от момента ввода образца 6 в печь 1 до выхода печи 1 на 1050°C и затем выдержки при данной температуре до момента остановки стрелки индикаторной головки 2. Выключают печь 1 и ведут запись показаний индикаторной головки 2 и температуры до снижения температуры в печи 1 до 600°C.Measure the length of the test sample 6 with an accuracy of ± 0.01 mm. A measuring unit is assembled on the basis of a dial indicator: the test sample 6 is carefully placed in the quartz tube 5 until it contacts the quartz stop 8. The quartz pusher 7 is introduced into the quartz tube 5. The lengths of the quartz stop 8 and quartz pusher 7 are selected depending on the length of the test sample 6 A quartz test tube 5 with sample 6 and a quartz pusher 7 is inserted into the adapter 9. In the adapter 9, on the other hand, the movable 4 and fixed 3 axis of the indicator head 2 are introduced. By mutual movement of the quartz test in the adapter 9 ki 5 and the indicator head 2 bring into contact the quartz pusher 7 and the movable axis 4 of the indicator head 2, so that the small arrow of the indicator head 2 is set to 2 mm. Bolt 11, 12 in the adapter 9 is secured with a quartz tube 5 with a sample 6 and a quartz pusher 7 with a clamping ring 13 and a fixed axis 3 of the indicator head 2 with the ring 14. This position ensures the optimal force of the pressed sample 6. Set the large arrow of the indicator head 2 to "0". A quartz test tube 5 is introduced into the opening of the furnace 1 to the limiter 10 located on the adapter 9. Turn on the furnace 1 - set the required temperature and heating power of furnace 1. Take and record readings at the required time intervals. The indications of the indicator head 2 are recorded over time from the moment the sample 6 is introduced into the furnace 1 until the furnace 1 exits at 1050 ° C and then the exposure at this temperature until the arrow of the indicator head 2 stops. Turn off the furnace 1 and record the indications of the indicator head 2 and temperature until the temperature in the oven 1 drops to 600 ° C.

По формуле (2) приводят удлинение образца при нагреве до 1050°C в делениях индикатора (0,01 мм) к образцу длиной 100 мм:According to the formula (2), the sample is elongated when heated to 1050 ° C in indicator divisions (0.01 mm) to a sample 100 mm long:

Figure 00000002
Figure 00000002

где ΔL - максимальная величина удлинения образца в делениях индикатора (0,01 мм);where ΔL is the maximum elongation of the sample in the divisions of the indicator (0.01 mm);

L0 - начальная длина образца, мм;L 0 is the initial length of the sample, mm;

ΔL100 - удлинение образца, приведенное к длине 100 мм.ΔL 100 - elongation of the sample, reduced to a length of 100 mm

По графику фиг.3 определяют содержание углерода в стали. Строят дилатометрические кривые. В точках перегиба кривой следует указать температуры, которые были в это время в рабочей зоне печи.The graph of figure 3 determines the carbon content in the steel. Dilatometric curves are built. At the inflection points of the curve, indicate the temperatures that were at that time in the working zone of the furnace.

По сравнению с прототипом заявляемое устройство имеет преимущества:Compared with the prototype of the claimed device has advantages:

1. позволяет более точно определять коэффициент линейного термического расширения за счет:1. allows you to more accurately determine the coefficient of linear thermal expansion due to:

- введения в конструкцию кварцевого переходника, который удаляет зону воздействия температуры от измерительного прибора и облегчает визуальный контроль сборки измерительного узла;- introducing a quartz adapter into the design, which removes the temperature affected zone from the measuring device and facilitates visual control of the assembly of the measuring unit;

- регулирования положения образца в канале нагревательной печи для его более равномерного нагрева в процессе исследования (с помощью кварцевого упора и кварцевого толкателя);- regulation of the position of the sample in the channel of the heating furnace for more uniform heating during the study (using a quartz stop and a quartz pusher);

- горизонтального расположения нагревательной печи и измерительного узла, что исключает давление на образец от элементов конструкции до проведения исследований. Это особенно важно при испытании образцов из материалов с малым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР).- horizontal arrangement of the heating furnace and the measuring unit, which excludes pressure on the sample from the structural elements to the research. This is especially important when testing samples of materials with a low temperature coefficient of linear expansion (TEC).

2. Позволяет исследовать образцы различной длины, изготовленные из различных материалов.2. Allows you to examine samples of various lengths made of various materials.

3. Измерительный узел изготовлен из кварца и включает меньше составных элементов, а значит менее материалоемок.3. The measuring unit is made of quartz and includes fewer constituent elements, which means less materials.

4. Имеет более широкие функциональные возможности (более универсально).4. Has wider functionality (more universal).

Claims (2)

1. Дилатометр, содержащий измерительный узел и нагревательную печь, подключенную к блоку регистрации температуры и блоку управления температурой, при этом измерительный узел включает индикаторную головку с неподвижной и подвижной осями, толкатель, соединенный с подвижной осью индикаторной головки, кварцевую пробирку для исследуемого образца, установленную в нагревательную печь, размещенный в кварцевой пробирке кварцевый упор с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки и контактирующий с образцом, при этом индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены переходником, выполненным в виде полового цилиндра, отличающийся тем, что измерительный узел и нагревательная печь установлены горизонтально, толкатель выполнен в виде монолитного цилиндра из кварца с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки и с плоской нижней торцевой поверхностью, контактирующей с образцом, на торце переходника со стороны крепления кварцевой пробирки установлен ограничитель, выполненный в виде кольца, переходник установлен с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки и образования зазора между нагревательной печью и ограничителем переходника, при этом переходник выполнен из кварца со сквозными радиальными отверстиями под болты, посредством которых индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены с переходником, причем переходник и кварцевая пробирка соединены болтом через металлическое кольцо, жестко закрепленное на боковой поверхности переходника, переходник и неподвижная ось индикаторной головки соединены болтом через металлическое кольцо, жестко закрепленное на внутренней поверхности переходника, при этом в металлических кольцах и боковых поверхностях переходника выполнены соосные сквозные радиальные отверстия под болт, а сквозное отверстие в кольцах имеет резьбу.1. A dilatometer comprising a measuring unit and a heating furnace connected to a temperature recording unit and a temperature control unit, wherein the measuring unit includes an indicator head with a fixed and a movable axis, a pusher connected to a movable axis of the indicator head, a quartz tube for the test sample, installed in a heating furnace placed in a quartz tube, a quartz stop with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube and in contact with the sample, while the head and the quartz tube are connected by an adapter made in the form of a sex cylinder, characterized in that the measuring unit and the heating furnace are installed horizontally, the pusher is made in the form of a monolithic cylinder of quartz with a diameter equal to the inner diameter of the quartz tube and with a flat lower end surface in contact with a sample, a stopper made in the form of a ring is installed on the end face of the adapter from the side of the quartz tube fastening, the adapter is installed with the possibility of moving along a quartz test tube and a gap between the heating furnace and the adapter stop, wherein the adapter is made of quartz with through radial bolt holes, through which the indicator head and the quartz tube are connected to the adapter, the adapter and the quartz tube being bolted through a metal ring, rigidly fixed on the side surface of the adapter, the adapter and the fixed axis of the indicator head are bolted through a metal ring rigidly fixed to the light on the internal surface of the adapter, wherein in the metal rings and the side surfaces of the adapter are made coaxial radial through holes for the bolt and the through hole is threaded in the rings. 2. Дилатометр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен наборами кварцевых упоров и кварцевых толкателей, отличающихся друг от друга длиной, зависящей от длины испытуемого образца. 2. The dilatometer according to claim 1, characterized in that it is equipped with sets of quartz stops and quartz pushers, differing from each other in length, depending on the length of the test sample.
RU2014100740/28A 2014-01-09 2014-01-09 Dilatometer RU2551694C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014100740/28A RU2551694C1 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Dilatometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014100740/28A RU2551694C1 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Dilatometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2551694C1 true RU2551694C1 (en) 2015-05-27

Family

ID=53294575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014100740/28A RU2551694C1 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Dilatometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2551694C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627180C1 (en) * 2016-06-06 2017-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Method for measuring temperature coefficient of linear expansion

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU220575A1 (en) * В. П. Клюев, О. В. Мазурин , В. Б. Сахов Институт химии силикатов QUARTZ DILATOMETER
SU390427A1 (en) * 1971-06-02 1973-07-11 Р. А. Амиров , Ф. Ю. Абзгильдин Уфимский авиациониый институт Серго Орджоникидзе DEVICE FOR AUTOMATIC RECORDING OF DILATOMETRIC GRAPHICS
SU553528A1 (en) * 1974-07-31 1977-04-05 Экспериментально-Конструкторское Бюро Центрального Научно-Исследовательского В.А.Кучеренко Dilatometer for the study of the deformability of building materials
FR2307267B1 (en) * 1975-04-08 1978-06-23 Anvar
SU830216A1 (en) * 1979-07-20 1981-05-15 Минский Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектно-Koh-Структорского Института По Автомати-Зации Предприятий Промышленностистроительных Материалов Dilatometer
SU894510A1 (en) * 1979-11-16 1981-12-30 Институт черной металлургии Differential dilatometer
SU947726A1 (en) * 1980-06-10 1982-07-30 Минский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института По Автоматизации Предприятий Промышленности Строительных Материалов Dilatometer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU220575A1 (en) * В. П. Клюев, О. В. Мазурин , В. Б. Сахов Институт химии силикатов QUARTZ DILATOMETER
SU390427A1 (en) * 1971-06-02 1973-07-11 Р. А. Амиров , Ф. Ю. Абзгильдин Уфимский авиациониый институт Серго Орджоникидзе DEVICE FOR AUTOMATIC RECORDING OF DILATOMETRIC GRAPHICS
SU553528A1 (en) * 1974-07-31 1977-04-05 Экспериментально-Конструкторское Бюро Центрального Научно-Исследовательского В.А.Кучеренко Dilatometer for the study of the deformability of building materials
FR2307267B1 (en) * 1975-04-08 1978-06-23 Anvar
SU830216A1 (en) * 1979-07-20 1981-05-15 Минский Филиал Всесоюзного Научно- Исследовательского И Проектно-Koh-Структорского Института По Автомати-Зации Предприятий Промышленностистроительных Материалов Dilatometer
SU894510A1 (en) * 1979-11-16 1981-12-30 Институт черной металлургии Differential dilatometer
SU947726A1 (en) * 1980-06-10 1982-07-30 Минский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института По Автоматизации Предприятий Промышленности Строительных Материалов Dilatometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627180C1 (en) * 2016-06-06 2017-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Method for measuring temperature coefficient of linear expansion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103235002A (en) Indoor testing apparatus for thermal expansion coefficient of rock sample
MX2017008648A (en) Reverse filling carbon and temperature drop-in sensor.
RU2551694C1 (en) Dilatometer
JP2012141283A (en) Transformation plasticity coefficient measuring apparatus and method for measuring transformation plasticity coefficient
CN201210148Y (en) Thermal analysis sample cup using armored thermocouple temperature sensor
RU2627180C1 (en) Method for measuring temperature coefficient of linear expansion
RU2409814C1 (en) Procedure for determination of temperature stability of oil lubricant
RU2568983C1 (en) Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions
US2375033A (en) Hardness testing apparatus
RU2631014C2 (en) Method of measuring parameters of dielectrics during heating and device for its implementation
RU158476U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE TEMPERATURE COEFFICIENT OF LINEAR EXPANSION OF HEAT PROTECTIVE FILM COATINGS
RU2539124C1 (en) Device to measure parameters of dielectrics at heating
RU2178884C1 (en) Installation to examine physical and mechanical properties of coal products
KR101865582B1 (en) Apparatus for Measuring the Cross-section Area and Curvature Radius of Material Tensile Test Specimen
CN109060876B (en) Method and equipment for measuring thermal conductivity
RU66055U1 (en) DEVICE FOR NON-CONTACT DETERMINATION OF THE TEMPERATURE DEPENDENCE OF THE HEAT CONDUCTIVITY COEFFICIENT OF SOLID ELECTRIC WIRING MATERIALS
RU162877U1 (en) CALORIMETER FOR DETERMINING THE SPECIFIC HEAT OF MELTING SUGARS
RU2392611C1 (en) Method of measuring coefficient of thermal expansion of film specimens
CN106323759A (en) Thermal deformation vicat measuring instrument
CN203786064U (en) Material softening temperature detecting instrument
Kumykov et al. Measuring the Temperature Coefficient of the Surface Tension of Metals in the Solid State
CN203824946U (en) Experiment instrument for determining thermal expansivity of metal
RU77443U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE SOFTENING TEMPERATURE AND ASSESSING THE VISCOSITY OF MATERIALS
CN103411697B (en) The armoured thermocouple temperature measuring equipment of material at high temperature mechanics machine
RU141298U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE HEAT CONDUCTIVITY OF DEFORMABLE MATERIALS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190110