SU1180746A1

SU1180746A1 - "stress" installation for determining thermomechanical properties of ceramic materials when subjected to bending by concentrated force

Info

Publication number: SU1180746A1
Application number: SU833626199A
Authority: SU
Inventors: Валерий Георгиевич Пантелеев; Камилла Соломоновна Рамм; Владимир Ефимович Либман; Валерий Михайлович Даровский
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт фарфоро-фаянсовой промышленности
Priority date: 1983-07-26
Filing date: 1983-07-26
Publication date: 1985-09-23

Abstract

1. Установка дл определени термомеханических свойств керамических материалов при изгибе сосредоточенной силой, содержаща основание , установленную на нем первую стойку с шарнирно закрепленным на ней рычагом, на конце которого установлен груз, высокотемпаратурнзпо печь с каналом подогрева, в котором размещены транспортное устройство и опоры дл установки образца, nydHcoH, предназначенный дл взаимодействи с образцом и св занный d , и систему управлени , отличающа с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем проведени испытаний в различных режимах дл определени предела прочности, ползучести , циклической и длительной прочности, установка снабжена вто15ой стойкой с шарнирно закрепленным на ней соответствующим рычагом, установленной на основании так, что рычаги расположены параллельно один над другим, серьгой, шарнирно св за:нной с рычагами и установленной с возможностью перемещени вдоль них, и трем датчиками, два из которых расположены на нижнем рычаге с возможностью перемещени вдоль него и фиксации в заданном положении и предназначены дл взаимодействи с грузом, а третий установлен на стойке верхнего рычага с возможностью перемещени вдоль нее и фиксации 6 заданном положений и пред (Л назначен дл взаимодействи с нижс ним рычагом, выходы датчиков св заны с системой управлени , груз установлен на нижнем рычаге с возможностью перемещени вдоль него, а пуансон св зан с верхним рычагом и расположен по ту же сторону от 00 его оси вращени , что и серьга, и о вьшолнен составным по Длине из р,вух. частей. 4 2. Установка по п.1, о т л иФ ча. юща с тем, что нижн часть пуансона расположена в кайале подогрева печи и выполнена керамической , верхн часть пуансона расположена снаружи и выполнена металлической с направл ющим пазом на конце, обращенном к керамической части пуансона, а установка снабжена установленным между част ми пуансона с возможностью осевого перемещени зажимным патроном с хвостовиком на одном его конце, предназначенным дл взаимодействи с пазом, и имеет1. Installation for determining the thermomechanical properties of ceramic materials in bending by concentrated force, comprising a base, a first stand mounted on it with a lever hinged on it, at the end of which a weight is installed, a high temperature furnace with a heating channel in which the transport device and supports for installation are placed sample, nydHcoH, designed to interact with the sample and associated d, and a control system, characterized in that, with the aim of extending the functionality To carry out tests in various modes to determine the ultimate strength, creep, cyclic and long-term strength, the installation is equipped with a second stand with a corresponding lever pivotally attached to it, mounted on the base so that the levers are parallel to each other over the other; levers and mounted for movement along them, and three sensors, two of which are located on the lower lever with the possibility of moving along it and fixing in a predetermined position and position assigned to interact with the load, and the third is mounted on the upper arm strut with the ability to move along it and fixing 6 given positions and before (L is assigned to interact with the lower arm, the sensor outputs are connected to the control system, the load is mounted on the lower arm with moving along it, and the punch is connected with the upper lever and is located on the same side from 00 of its axis of rotation as the shackle, and is made composite along the Length from p, woo. parts. 4 2. Installation under item 1, about tl iF cha. The lower part of the punch is located in the heating plate of the furnace and is made of ceramic, the upper part of the punch is located outside and made of metal with a guide groove at the end facing the ceramic part of the punch, and the installation is equipped with axial displacement between the parts of the punch a clamping chuck with a shank at one end designed to interact with the groove and has

Description

глухое осевое отверстие на противоположном конце, предназначенное дл установки и фиксации в нем керамической части пуансона, накидную гайку, установленную на конце металлической части пуансона, обращенном к керамической части, с возможностью взаимодействи с зажимным патроном, и фиксирующую накладку, установленную на металлической части пуансона с возможностью взаимодействи с хвостовиком патрона.a blind axial hole at the opposite end, designed to install and fix the ceramic part of the punch, a cap nut mounted on the end of the metal part of the punch facing the ceramic part, which can interact with the clamping chuck, and a fixing plate mounted on the metal part of the punch interaction with the shank of the cartridge.

Изобретение относитс к испытательной технике, в частности к уста новкам дл определени термомеханических свойств керамических материа лов при изгибе сосредоточенной сило Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем проведени испытаний в различных режимах дл определени предела прочности, ползучести, циклической и длительной прочности. На фиг.1 изображена схема установки i на фиг.2 - соединение частей пуансона между собой. Установка содержит основание 1, на котором установлены стойки 2 и на которых шарнирно закреплены соот ветствующие рычаги 4 и 5. При этом стойки установлены на основании 1 таким образом, что рычаги 4 и 5 параллельны, а рычаг 5 расположён над.рычагом 4. На одном плече нижн го рычага 4 установлен подвижный груз 6, кинематически св занный при помощи троса 7 с механизмом 8 перемещени . Последний выполнен в виде размещенного на другом плече рычага 4 электродвигател 9, много позиционного переключател скоростей , выполненного в виде коробки 10 передач, и приводного барабана 11,предназначенного дл намотки троса 7. Плечо рьшага 4 с установленным на нем подвижным грузом 6 и соответствующее плечо рычага 5 св заны между собой при помощи серьги 12,шарнирно соединенной с плечами рычагов 4 и 5 и установленной с возможностью перемещени вдоль рычагов 4 и 5, что позвол ет обеспечить заданное соотношение их плеч. Механизм 8 перемещени одновременно служит противовесом нижнего рычага 4. На другом плече верхнего рычага 5 жестко установлен, противовес 13 и дополнительньй противовес 14, установленный с возможностью перемещени вдоль плеча рычага 5. На нижнем рычаге 4 расположены датчики 15 и 16, установленные с возможностью перемещени вдоль рычага 4 и фиксации в заданном положении и предназначенные дл взаимодействи с грузом 6, а на стойке 3 верхнего рычага 5 расположен датчик 17,установленный с возможностью перемещени вдоль стойки 3 и фиксации в заданном положении и предназначенный дл взаимодействи с плечом нижнего рычага 4, на котором установлен груз 6. Выходы датчиков 15-17 св заны с входами системы управлени , вьшолненной в виде программного блока Разрешение - запрет 18 и схем И 19. При этом другие входы схем И 19 соединены с выходами блока 18, а выходы схем И 19 - с входами триггеров 20, выходы которых соединены с цепью 21 управлени механизмом 8 перемещени груза 6. С верхним рычагом 5 св зан пуансон, расположенньй по ту же сторону от оси вращени рычага 5, что и серьга 12. При этом пуансон вьшолнен составным по длине из двух частей. Верхн часть 22, св занна с рычагом 5, выполнена металлической с направл ющим пазом 23 на ее конце г Нижн часть 24 пуансона выполнена керамической . Между част ми 22 и 24 пуансона установлен зажимной патрон 25 с хвостовиком 26 на одном его конце и глухим.осевым отверстием 27 на противоположном конце. Хвостовик 26 установлен в направл ющем пазу 23, а в отверстии 27 установлена при помощи сферического сегмента 28 и кулачков 29 керамическа часть 24The invention relates to a testing technique, in particular, to installations for determining the thermomechanical properties of ceramic materials during bending of a concentrated force. The purpose of the invention is to enhance the functionality by conducting tests in various modes to determine the tensile strength, creep, cyclic and long-term strength. Figure 1 shows a diagram of the installation i in figure 2 - the connection of the parts of the punch together. The installation contains a base 1, on which racks 2 are installed and on which the corresponding levers 4 and 5 are hinged. The racks are mounted on the base 1 in such a way that the levers 4 and 5 are parallel, and the lever 5 is located above the lever 4. On one the lower arm 4 has a movable load 6, kinematically connected by means of a cable 7 with the movement mechanism 8. The latter is made in the form of a lever 4 located on the other arm of an electric motor 9, a multi-position speed selector, made in the form of a gearbox 10, and a driving drum 11 for winding cable 7. Arm 4 with a movable load 6 mounted on it and a corresponding arm lever 5 are interconnected by means of an earring 12 pivotally connected to the arms of the levers 4 and 5 and mounted for movement along the arms 4 and 5, which allows for a predetermined ratio of their arms. The movement mechanism 8 simultaneously serves as a counterweight to the lower lever 4. On the other arm of the upper lever 5 is rigidly mounted, the counterweight 13 and an additional counterweight 14 mounted for movement along the lever arm 5. On the lower lever 4 sensors 15 and 16 are mounted that can be moved along the lever 4 and fixation in a predetermined position and designed to interact with the load 6, and on the rack 3 of the upper lever 5 there is a sensor 17 mounted for movement along the rack 3 and fixing in a predetermined position and intended to interact with the lower arm 4, on which the load 6 is mounted. The outputs of sensors 15-17 are connected to the inputs of the control system, implemented as a program block. Permission - prohibition 18 and AND 19 circuits. are connected to the outputs of block 18, and the outputs of circuits AND 19 are connected to the inputs of flip-flops 20, the outputs of which are connected to a circuit 21 controlling the load transfer mechanism 8 6. A punch, located on the same side of the axis of rotation of the lever 5, is connected to the upper lever 5, which and an earring 12. At the same time the punch is executed ostavnym along the length of the two parts. The upper part 22, which is connected with the lever 5, is made of metal with a guide groove 23 at its end g. The lower part 24 of the punch is made of ceramic. A clamping chuck 25 with a shank 26 at one end thereof and a blind axial bore 27 at the opposite end is mounted between the portions 22 and 24 of the punch. The shank 26 is installed in the guide groove 23, and in the hole 27 is installed with the help of a spherical segment 28 and cams 29 a ceramic part 24

33

пуансона. На конце металлической части 22 пуансона, обращенном к керамической части 24, установлена накидна гайка 30, взаимодействующа с патроном 25. При этом при вращении гайки 30 последний т-шеет возможность осевого перемещени , дл ограничени которого в металлической части 22 пуансона установлена фиксирующа накладка 31 с возможностью взаимодействи с хвостовиком 26 патрона 25. Керамическа часть 24 пуансона расположена в канале 32 высокотемпературной печи 33, а металлическа часть 22 снаруаш печи 33. Канал 32 подогрева выполнен в виде сообщающихс парал-° лелепипедов с соотношением их высот 1:3, что обеспечивает равномерное повьшение температуры по заданному закону. В канале 32 установлено .транспортное устройство 34, вьшол ненное в виде стола 35, предназн4 ченного дл установки перед испытанием образцов 36 с вкладышами 37, направл ющей головки 38 и колеса 39 закрепленного на ходовом винте 40. Кроме того, в канале 32 печи 33 установлена призма 41 с закрепленными на ней опорами (не показаны) дл установки образцов 36. Контроль установки последних на опорах осуществл етс при помощи устройства 42.и св занных одними концами с последним двух корундовых стержней 43, противоположные концы которых расположены в канале 32 с возможностью взаимодействи с образцами 36. Контроль силовых параметров процесса осуществл ют при помощи датчика 44 усили , установленного на механизме 8 перемещени груза 6, а контроль прогиба образцов 36 осуществл ют при помощи датчика 45, установленного с возможностью взаимодействи с образцами 36. Разгрузочное отверстие 46 вьшолнено в нижней части печи 33, сообщаетс с каналом 32 и предназначено дл удалени образцов после испытани .punch. At the end of the metal part 22 of the punch facing the ceramic part 24, a cap nut 30 is installed, which interacts with the chuck 25. At the same time, as the nut 30 rotates, the last t-axis can be axially moved, to restrict which the fixing plate 31 s is installed in the metal part 22 of the punch interaction with the shank 26 of the cartridge 25. The ceramic part 24 of the punch is located in the channel 32 of the high-temperature furnace 33, and the metal part 22 of the furnace 33. The heating channel 32 is made in the form of communicating pa alkyl lelepipedov ° with the ratio of their height of 1: 3, which provides uniform temperature povshenie by a given law. A channel 34, mounted in the form of a table 35, intended to be installed before testing samples 36 with inserts 37, a guide head 38 and a wheel 39 mounted on the lead screw 40 is installed in the channel 32. In addition, the channel 32 of the furnace 33 is installed a prism 41 with supports fixed on it (not shown) for mounting samples 36. The installation of the latter on supports is carried out using a device 42. and connected at one end to the last two corundum rods 43, the opposite ends of which are located in channel 32 s The ability to interact with the samples 36. The control of the power parameters of the process is carried out using the sensor 44 force, installed on the mechanism 8 movement of cargo 6, and the control of the deflection of the samples 36 is carried out using the sensor 45, installed with the possibility of interaction with the samples 36. The discharge opening 46 is completed at the bottom of the furnace 33, communicates with channel 32 and is intended to remove samples after testing.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

При помощи серьги 12 осуществл ю переключение рычагов 4 и 5 ни заданный диапазон нагрузок, а при помощи коробки 10 передач устанавливают заданную скорость нагружени и уравновешивают систему рычагов 4 иWith the help of the earring 12, the switching of the levers 4 and 5 does not take the specified range of loads, and with the help of the 10-gear box, the given loading speed is set and the system of levers 4 and

807464807464

5 при помощи продольного перемещени дополнительного противовеса 14. Керамическую часть 24 пуансона при помощи гайки 30 поднимают в5 by longitudinal displacement of the additional counterweight 14. The ceramic part 24 of the punch is lifted with the help of a nut 30 into

5 крайнее верхнее положение за счет осевого перемещени патрона 25, после чего устройство 42 установки образцов 36 передвигают в крайнее положение. При этом стержни 43 д т в печь 33. Затем осуществл ют подъем температуры в печи 33 с заданной скоростью. При достижении заданной температуры печи 33 враще-. нием колеса 39 осуществл ют подачу5, the extreme upper position is due to the axial movement of the cartridge 25, after which the device 42 for installing the samples 36 is moved to the extreme position. In this case, the rods 43 are d into the furnace 33. Then, the temperature in the furnace 33 is raised at a predetermined speed. At achievement of the set temperature of the furnace 33 rotations -. the wheels 39 feed

15 образцов 36 свкладышами 37, расположенньмй между ними в канале 32 подогрева. Образец 36 попадает на опоры призмы 41 и при этом толкает стержни .43.Последние подают 15 samples 36 with inserts 37, located between them in the heating channel 32. Sample 36 falls on the prism supports 41 and pushes the rods .43. The latter serve

20 сигнал на устройство f, которое отводитс в противоположное крайнее положение. После этого вращением гайки 30 опускают патрон 25 с керамической частью 24 до касани последней с образцом 36 и фиксируют положение керамической части 24 пуансона при помощи фиксирующей накладки 31.20 signal to device f, which is retracted to the opposite extreme position. After that, rotating the nut 30, lower the cartridge 25 with the ceramic part 24 until it touches the latter with the sample 36 and fix the position of the ceramic part 24 of the punch with the help of the fixing plate 31.

После этого провод т испытани After that, the test is carried out.

30 в заданном режиме. (30 in a given mode. (

При определении предела прочности на программном блоке 18 устанавливают соответствующий режим. ПриWhen determining the strength of the software unit 18 set the appropriate mode. With

5 включении механизма 8 груз 6 двигаетс с заданной скоростью и нагружает образец 36. При этом с помощью датчика 44 фиксируют усилие нагрузкенк . При разрушении образца 365, when the mechanism 8 is turned on, the load 6 moves at a predetermined speed and loads the sample 36. At the same time, the load force is recorded by means of the sensor 44. With the destruction of the sample 36

0 рычаг 4 взаимодействует с датчиком 17., подающим сигнал, в соответствии с которым груз 6 перемещаетс в обратном направлении. При взаимодействии груза 6 с датчиком 15 по0, the lever 4 interacts with the sensor 17., giving a signal in accordance with which the load 6 moves in the opposite direction. When the interaction of the load 6 with the sensor 15

5 сигналу последнего механизм 8 перемещени груза 6 Отключаетс . Затем при помощи гайки .30 поднимают патрон 25 с керамической частью 24 пуансона, предварительно удалив фиксирующую накладку 31. После этого вращением колеса 39 осзпцествл ют подачу следующего образца 36. При зтом последний при установке на опоры сбрасьгоает испытанный образец5 to the last signal, the load transfer mechanism 8 6 is turned off. Then, using a nut .30, the cartridge 25 with the ceramic part 24 of the punch is lifted, after removing the fixing plate 31. After that, turning the wheel 39 makes it possible to feed the next sample 36. At the same time, the latter resets the tested sample when installed on supports.

5 и следующий за ним вкладыш в разгрузочное отверстие 46. Установку образца осуществл ют аналогичным способом.5 and the liner next to the discharge opening 46. The installation of the sample is carried out in a similar manner.

При испытании в режиме ползучести и длительной прочности на программном блоке 18 устанавливают соответствующий режим. Предварительно устанавливают датчик 16 на рычаг ге 4 в заданном положении, соответствующем требуемой величине нагрузки. При включении механизма 8 груз 6 двигаетс с заданной скоростью до момента взаимодействи с датчиком 16. При этом по сигналу последнего, механизм 8 отключаетс .When tested in creep mode and long-term durability, a corresponding mode is established on software block 18. The sensor 16 is pre-installed on the lever 4 in a predetermined position corresponding to the required load value. When the mechanism 8 is turned on, the load 6 moves at a predetermined speed until it interacts with the sensor 16. At the same time, at the signal of the latter, the mechanism 8 is turned off.

Образец 36 вьщерживают под нагрузкой в течение заданного промежутка времени, при этом величину нагрузки фиксируют йри помощи датчика 44, а величину прогиба - при помощи 45. После окончани испытаний включают механизм 8 и перемещают груЗ б в обратном направлении до взаимодействи последнего с датчиком 15. По сигналу последнего механизм 8 отключаетс . При разрушении образца 36 раньше . установленного времени вьщержки рычаг 4 взаимодействует с датчиком 17 по сигналу которого механизм 8 перемещает груз 6 в исходное положение.Sample 36 is loaded under load for a predetermined period of time, while the load value is fixed by the sensor assisted 44, and the deflection is fixed by means of 45. After completing the tests, the mechanism 8 is switched on and the cargo b is moved in the opposite direction until the latter interacts with the sensor 15. By the signal of the latter mechanism 8 is turned off. With the destruction of sample 36 before. set time latch lever 4 communicates with the sensor 17 at a signal which mechanism 8 moves the load 6 to its original position.

При испытании в режиме щишической прочности на программном блоке 1В устанавливают соответствующий - режим.When tested in the mode of durability on the software block 1B, set the corresponding - mode.

Предварительно устанавливают датчики 15 и 16 на рычаге 4 в заданном положении, соответствующем требуемой величине нагрузки. При включении механизма 8 груз 6 двигаетс с заданной скоростью и нагружает размещенный на опорах образец 36. При взаимодействии груза 6 с датчиком 16 последний переключает механизм 8 и груз 6 двигаетс в противоположном направлении. При взаимодействии груза 6 с датчиком 15 последний вновь переключает механизм 8, и груз 6 снова перемещаетс по рычагу 4 и нагружает образец 36. После прохождени заданного числа циклов испытание заканчивают. Величину нагрузки фиксируют при помощи датчика 44, а величину прогиба - при помощи датчика 45. При разрушении образца 36Pre-install the sensors 15 and 16 on the lever 4 in a predetermined position corresponding to the desired load value. When the mechanism 8 is turned on, the load 6 moves at a given speed and loads the sample 36 placed on the supports. When the load 6 interacts with the sensor 16, the latter switches the gear 8 and the load 6 moves in the opposite direction. When the load 6 interacts with the sensor 15, the latter switches the mechanism 8 again, and the load 6 again moves along the lever 4 and loads the sample 36. After the specified number of cycles has passed, the test is completed. The load is fixed using the sensor 44, and the amount of deflection - using the sensor 45. With the destruction of the sample 36

раньше установленного числа циклов рычаг 4 взаимодействует с датчиком 17, по сигналу которого механизм 8 перемещает груз в исходное положение и отключаетс .Before the set number of cycles, the lever 4 interacts with the sensor 17, at the signal of which the mechanism 8 moves the load to the initial position and turns off.

Claims

1. Installation for determining the thermomechanical properties of ceramic materials during bending by concentrated force, containing a base, a first rack mounted on it with a lever pivotally mounted on it, at the end of which a load is installed, a high-temperature furnace with a heating channel in which the transport device and supports for installation are placed sample, a punch designed to interact with the sample and connected by a d lever, and a control system, characterized in that, in order to expand the functionality of the path m tests in various modes to determine the tensile strength, creep, cyclic and long-term strength, the installation is equipped with a second rack with a corresponding lever pivotally mounted on it, mounted on the base so that the levers are parallel to one another, an earring pivotally connected to the levers and installed with the ability to move along them, and three sensors, two of which are located on the lower arm with the ability to move along it and fix in a predetermined position and They are designed to interact with the load, and the third is mounted on the rack of the upper lever with the ability to move along it and lock in a predetermined position and is designed to interact with the lower lever, the outputs of the sensors are connected to the control system, the load is mounted on the lower lever with the ability to move along it, and the punch is connected to the upper lever and is located on the same side from its axis of rotation as the earring, and is made integral in length from two parts.

2. Installation according to claim 1, about t lich. in that the lower part of the punch is located in the heating channel of the furnace and is made of ceramic, the upper part of the punch is located outside and made of metal with a guide groove at the end facing the ceramic part of the punch, and the installation is equipped with a clamping chuck installed between the parts of the punch with axial movement with a shank at one end thereof, designed to interact with the groove, and has mo8ir ^{, n} ns

3>

a blind axial hole at the opposite end, designed to install and fix the ceramic part of the punch in it, a union nut mounted on the end of the metal part of the punch facing the ceramic part, with the possibility of interaction with the clamping chuck, and a fixing pad mounted on the metal part of the punch with the possibility of interaction with the shank of the cartridge.