金属材料高温测试系统的设计.pdf

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1、210化工机械2015年金属材料高温测试系统的设计张阳+孙杰(辽宁石油化工大学机械工程学院)摘要设计了一种由计算机、高温加热装置、压力传感器、引伸计及数据采集卡等部分组成的金属材料高温测试系统。系统以c十十Builder6．0软件为基础进行程序开发，由计算机和智能仪表控制，实现温度的采集并对采集数据进行实时、直观的显示，目的是改造老式试验机，使其完成高温拉伸试验，提高设备利用率和实现金属材料高温测试系统的综合性能。关键词金属材料试验机高温测试系统中图分类号TQ050．4文献标识码A文章编号0254—6094(2015)02-0210-03金属

2、高温拉伸试验在工业生产中起着至关重要的作用，但一些小型企业由于资金不足，无法及时更换试验机，而老式机器不能满足现代高精度、高效率的测试需要。某些企业所配置的高温测试系统虽配有计算机控制系统，但因常年运行致使老化或技术更新缓慢已经无法达到某些金属测试的标准。老式试验机(如WE-60型液压万能试验机)测量部分主要由拉线滚筒式形变记录仪和摆锤式负荷测力系统组成⋯，不能满足自动精确测量也不符合当前高温测试的条件，因此必须进行改造，在满足高温测试条件的基础上完善高温测试系统的设计¨1。1系统总体方案高温拉伸试验机自动测试系统原理如图1所示¨‘4。。该系

3、统的改造保留油压控制部分仍由油箱、高压油泵、送油阀、回油阀、主机的工作油缸及工作活塞等部件组成”-。其中最重要的部分是在原拉伸装置部位加装高温加热设备，并且升级上、下拉伸装置，对其夹具进行改进，提高试验的稳定性与准确性。改进老式试验机测试系统的结构装置，需要有效地连接引伸计、压力传感器和计算机。将压力传感器安装于液压油管三通处测得油压变化，同样以电压的形式通过数据采集器实现信号的放大及A／D转换变成数字信号传送到计算机，再经过自动处理与分析，最后以图表、曲线的形式通过显示器与打印机显示出来。高——-{电液比例阀卜—一多温—一位移传感器卜_—一

4、功拉能计伸—一高温加热装置卜_—一数据算试采集机器验—仁巫丑一圣J机图1高温拉伸试验机自动测试系统框图压力传感器具有微型化、灵敏度高、精度高、安装简单、抗干扰能力强及使用寿命长等特点，同时它的最大运行负荷容量可以满足正常稳定的测试。在此测试系统中，除考虑液压油温的随时升高，还要考虑外部负荷的瞬时状态，压力传感器的正常稳定工作必须满足测试系统的各种试验要求。电子引伸计是感受试件变形的传感器，主要用于测量微小变形的数据量(例如规定非比例延伸强度和材料弹性模量的测定)，测量试件两点之间线变形的一种仪器，它可将位移变化转换成电压形式输出，其精确较高。

5、引伸计主要由应变片、变形传递杆、限位标距杆、弹性元件、刀刃及夹紧弹簧等部件组成¨1。测量时将引伸计装卡在}张阳，男，1989年2月生，硕士研究生。辽宁省抚顺市，113001。第42卷第2期化工机械211夹头上，为避免高温，刀刃通过弹簧圈与上、下夹头接触，感受试样的伸长率，再经过传递和放大部分以电压形式输出。2系统软件设计本测试系统采用c++Builder6．0作为软件基础进行程序开发，通过调用相关函数使其能够实现相关复杂的功能。系统软件结构如图2所示。试验机测试系统软件控制模块数据采集数据处理图形显示结果输出结果报表打印数据存储图2测试系统软

6、件结构框图其中：控制模块是对信号处理、编写算法、控制方式的初始化设置；数据采集模块是设置初始化参数，完成压力、位移及变形量等物理量信号的采集；数据处理模块是对采集到的数据自动处理进行曲线、结果分析，完成内部复杂处理；图形显示模块是根据采集数据直观的显示出应力一应变曲线或数据条形图；结果输出模块存储关键性数据和试验结果，完成试验总结并绘制相应报表。3高温装置结构与工作原理高温装置夹持在拉伸试验机支柱上配合金属拉伸装置使用，结构如图3所示。试样由石英管套住夹持在试验机上，向管内通人氩气再抽掉(目的是净化装置)，然后再次通入氩气并保持内部气体稳定。

7、经稳定调试处理，通过加热4根石英管内钨丝使温度不断上升，从而提高装置内温度，达到预期试验温度，装置内部反射屏内壁镀金以实现高效率反射和充分加热，装置四周通水冷却。固定后板与底面金属托板连接来支撑和承载加热装置。图3高温装置结构l——左右反射屏(内置水冷槽)；2——加热管固定架；3——固定后板；4，6——水冷连接管；5——安装固定锁；7——装置外壳；8——拉伸装置支撑柱；9——固定连接架；10——底面托板；¨——前后反射屏(内置水冷槽)；12——纵向连接孑L；13——加热管；14——水冷连接孑L；15——后板连接孔流动水由上拉杆冷却，经左侧引人

8、口进入装置，通过橡皮管连接绕入装置左、后反射屏，再经上夹具冷却进入右、前反射屏，通过下夹具冷却后流人下拉杆，由此形成流动水来充分实现冷却效果。多次试验后难免会出现冷