SU647589A1

SU647589A1 - Dilatometer

Info

Publication number: SU647589A1
Application number: SU772519079A
Authority: SU
Inventors: Рафис Ракипович Вахитов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2223
Priority date: 1977-08-15
Filing date: 1977-08-15
Publication date: 1979-02-15

Description

...Иэобрётш1ие относитс к области тепловых испытаний, а име1шо к области нсследовани термического расширени материалов, и может быть применшо в тех област х техники, где требуетс учет температурных деформаций деталей, узлов и конструкций в целом, воэиика ошкх при изменени х температуры в процессе эксплуаташга, Известны дилатометры, снабженные измерительным микроскопом дл визуального наблюдени за изменением дли образца при нагревании. ... It relates to the field of thermal testing, and has to the field of investigation of thermal expansion of materials, and can be applied in those areas of technology that require taking into account the temperature deformations of parts, components and structures in general, when the temperature changes in the process operating. Dilatometers are known that are equipped with a measuring microscope for visual observation of the change in the length of the sample when heated.

Этот метод позвол ет определить абсолютные значени темпфатурных коэффициентов линейного расширени (ТКЛр), однако он имеет существенны недостатки: .большой расход материала дл испытуемого образца, трудность получени р1авнЬмерного температурного пол на большой длине , больпше затраты тепло- н хладагента и Bp vteHH на проведение измерен й и последующие вычислени ТКЛР.This method allows one to determine the absolute values of the temporal linear expansion coefficients (TKLr), but it has significant drawbacks: d and subsequent calculations of TCLE.

Первые три недостатка исключают относительные методы измерени ТКЛР. Дилатометры, работающие по этому методу, содержат трубу, заглушенную с одного конца, опорную пластину дл образца, расположенную на дне трубы и стержень-толкатель, конец которого св зан с индикатором его перемещени относительно открытого конца трубы , при этом труба и стержень-толкатель выполнены из материала с равными ТКЛР.,..The first three drawbacks exclude relative methods for measuring thermal expansion coefficient. Dilatometers operating according to this method contain a pipe plugged at one end, a sample support plate located at the bottom of the pipe and a push rod, the end of which is connected with its movement indicator relative to the open end of the pipe, while the pipe and push rod are made from material with equal TCLE., ..

Недостатком дилатометра вл етс то, . что он фиксирует не абсолютное изменениеThe disadvantage of the dilatometer is that. what it captures is not an absolute change

длины образца, а разницу изменён ий длин образца и соответствукхде го участка трубы , это снижает точность измерений.the length of the sample, and the difference between the sample lengths and the corresponding section of the pipe, this reduces the measurement accuracy.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому иэобретендао вл етс днлатомечр, в котором термическое расш1фшше участка трубы, соответствук - liiero опине ,. компенсируетс те кшческим расш1феиием пластины. Компенсаци достигаетс тем, что труба и стержень-толкатель выполнены из материалов с равными ТКЛР, а опорна пластина вьшопнена изматериала, ТКЛР которого в рабо.чем диапазоне температур больше, чем ТКЛР материала трубы, а их темпёрйтур- ййё ёавйсйМЬсти пропорцйонаЖйЫ, при этом высота пластины и ее ТКЛР св заны соотношением егде - высота пластины; - рассто ние между опор11ыми поверхност ми пластины и стержн толкател ; oL соответственно ТКЛР трубы и пластины. Недостатком известного дилатометра вл етс то, что индикатор по называет завышенное значение изменени длины образца. Целью изобретени вл етс повыш в ние точности измерени абсолютного удлинени образна при посто нном град енте температуры вдоль его оси. Цель лГостигаетс тем, что в предла , гаемом дилатометре компенсирующа опорна пластина разделена на две рав ные части, одНа из которых помещена иа дне заглушенного конца трубки, а друга служит опорой стержн - толкател . На чертеже изображена схема предлагаемого линейного дилатометра. Дилатометр состоит из термостата 1 ,ь который помещена опорна трубка 2,имею ща на своем заглушенном конце оталифованную площадку 3, на которую установлена опорна пластина 4 дл образца 5 . Дилатометр содержит также плас тину 6, служащую опорой стержн -толкател 7, на который упрфаетс ножка измерительного индикатора 8. Измерительный индикатор на открытом конце трубки крепитс детал ми. 9, из)готовле нымн из инвара. Именэтс также термо пар1ЙГ1б и 11, служащие дл измерени температуры термостата н образпа. Устройство работает следующим образом . Перед испытанием берут отсчет по индикатору. Затем образец нагревают ИЛИ охлаждают. При нагревании образец расшвр етс , удлинение о бразаастерже толкатель 7 передает HOTtdce индикатора 8. По величине отклонени стрелки определ етс тепловое расширение обр , 3ua, С увеличением температуры рас- шир етс не только образец, но и де тали дилатометра: опорна трубка 2, стержень-толкатель 7, компенсирующие опорные пластины 4 и 6, Верхн и ижн onopHbie пластгшы расположены на уровне верхнего и нижнего конца трубки, тепловое расш1фение которой надо компенсировать (тепловое расширение остальной части трубки полностью компенсируетс тепловым расширением стержн -толкател и выступа на дне трубки), и имеют одинаковую с этими участками температуру. Нижний участок трубки расшир етс меньше верхнего его участка,также, как нижн опорна участка, также, как нижн опорйа пластина расшир етс меньше верхней, при этом достигаетс полна компенсаци удлинений передающих деталей дилатометра , и индикатору 8 передаетс удлинение только самого образца. Это можно показать следующим расчетом .. . ,. Пусть при начальной температуре, равной. 20 С Jвысоты верхней и .нижней опорных пластин равны - , рассто ние между опорными поверхност ми нижней пластины и стержн -толкател равно 6 о , ТКЛР трубки и пластин pete- ны соответственно cL и ot. Дл компенсации удлинений соотношени размеров выбраны по условию (IQ - о а пластины помещены сверху и снизу образца.. После нагрева на 1ОО С по вл етс верт$псальный перепад температур. Пусть разность температур верхнего конца верхней пластины и.нижнего конца нижней пластины и участков трубы на их уровне 3°С. ,(мы здесь рассматриваем только участок трубы, заключенный между нижней поверхностью нижней пластины и верхней поверхностью верхней пластины, так как расширение остальной его длины полностью компенсируетс расширением стержн -толкател и выступом на дне трубки). Температура опорной поверхности нижней пластины и трубки на ее уровне равна Т :120 С, температура верхней поверхности верхней пластины и трубки а ее уровне равна Тц . Этот вертикальный градиент температур не будет вли ть на результаты измерений, еслидЬ дЕИспользование дилатометра, в ко.то- ром опорные пластины помещены в крайних по высоте положени х участка тpvf5ыThe closest technical solution to the proposed ieobrendao is a dallatomechr, in which the thermal expansion of the pipe section corresponds to a liiero opine,. compensated for by the plate gap. Compensation is achieved by the fact that the pipe and the pusher rod are made of materials with equal thermal expansion coefficient, and the support plate is made of a material whose thermal expansion coefficient in the working temperature range is greater than the thermal expansion coefficient of the pipe material, and its temperature is equal to and its thermal expansion coefficient coefficient is related by the ratio of egde - plate height - the distance between the supporting surfaces of the plate and the pusher rod; oL respectively TCLE pipe and plate. A disadvantage of the known dilatometer is that the indicator calls the overestimated value of the change in the length of the sample. The aim of the invention is to improve the accuracy of the measurement of the absolute elongation at a constant temperature gradient along its axis. The goal is achieved by the fact that, in the proposed dilatometer, the compensating support plate is divided into two equal parts, one of which is placed in the bottom of the muffled end of the tube, and the other serves as the support of the rod - pusher. The drawing shows a diagram of the proposed linear dilatometer. The dilatometer consists of a thermostat 1, which has a support tube 2, a polished pad 3 at its plugged end, on which a support plate 4 is installed for sample 5. The dilatometer also contains a plate 6, which serves as a support for the pusher rod 7, on which the leg of the measuring indicator 8 is mounted. The measuring indicator at the open end of the tube is fastened with parts. 9, of) prepared nimn of invar. Names are also Thermal NiGb and 11, which are used to measure the temperature of a thermostat on a specimen. The device works as follows. Before the test, take a reading on the indicator. The sample is then heated OR cooled. When heated, the sample expands, the elongation of the brazing device, the pusher 7 transmits the HOTtdce of the indicator 8. Thermal expansion of the pattern, 3ua, is determined by the amount of arrow deflection. With increasing temperature, not only the sample but also the dilatometer details expand: -pusher 7, compensating support plates 4 and 6, Upper and onopHbie plastics are located at the level of the upper and lower ends of the tube, the thermal expansion of which must be compensated (the thermal expansion of the rest of the tube is fully compensated by vym -tolkatel extension rod and a protrusion on the bottom of the tube) and have the same temperature with these portions. The lower portion of the tube expands less than the upper portion, as well as the lower support portion, as well as the lower support plate expands less than the upper portion, with full compensation of the elongations of the transmitting parts of the dilatometer, and only the specimen itself is transmitted to the indicator 8. This can be shown by the following calculation ... , Let at the initial temperature equal to. 20 With J, the heights of the upper and lower supporting plates are -, the distance between the supporting surfaces of the lower plate and the pusher rod is 6 o, the TCLE of the tube and the plates are respectively CL and ot. To compensate for the elongations, the size ratios were selected according to the condition (IQ - o and the plates are placed on the top and bottom of the sample. After heating at 1OO C, a vertical temperature difference appears. Let the temperature difference between the upper end of the upper plate and the lower end of the lower plate and segments pipes at their level of 3 ° C., (here we consider only the pipe section enclosed between the bottom surface of the bottom plate and the top surface of the top plate, since the expansion of the rest of its length is fully compensated by the expansion of the rod, latch and protrusion on the bottom of the tube. The temperature of the support surface of the lower plate and the tube at its level is T: 120 C, the temperature of the upper surface of the top plate and the tube and its level is equal to TC. This vertical temperature gradient will not affect the measurement results if DE-USE of the dilatometer, in which the support plates are placed in the extreme positions of the height of the ppvf5 section