高温蠕变持久试验机是一种用于测定金属、合金、陶瓷及复合材料在高温和恒定载荷长期作用下变形(蠕变)与断裂(持久强度)性能的专用力学试验设备,广泛应用于航空航天、能源电力、石油化工、核电装备等对材料高温服役可靠性要求高的领域。
该设备的核心功能是在设定的高温环境(通常为300℃至1200℃,部分可达1600℃以上)和恒定拉伸载荷下,长时间(数小时至数万小时)监测试样随时间发生的微小塑性变形(即蠕变)直至断裂,从而获得材料的蠕变曲线、稳态蠕变速率、持久强度极限、断裂时间等关键性能参数。这些数据是评估高温构件(如涡轮叶片、锅炉管道、紧固件等)使用寿命和安全裕度的重要依据。
高温蠕变持久试验机的组成部分:
1、主机框架:作为设备的支撑结构,主机框架通常采用高刚度门式框架设计,确保试验过程中的稳定性和准确性。框架上装有上横梁与台面,构成试验空间,并配备伺服电机、减速机、滚珠丝杠副等传动部件,实现下夹头的位置检测和试验速度的反馈。
2、加载系统:加载系统负责为试样施加恒定的应力,模拟实际工作条件下的力学环境。该系统通常由电动或气动加载装置组成,如伺服电机、液压系统或质量砝码等,能够实现精确的力加载。加载系统通过传动部件将力传递至试样,确保试验过程中应力保持恒定。
3、高温炉及温控系统:高温炉为试样提供恒定的高温环境,通常采用电阻丝或辐射加热方式,温度范围可覆盖室温至1200℃甚至更高。温控系统通过精确的PID控制器进行温度调节,确保试样温度的稳定性,控温精度可达±1℃或更高。高温炉的设计需考虑热均匀性、热效率以及试样的装卸便利性。
4、测变形系统:测变形系统用于精确测量试样在高温和加载条件下的变形量,进而计算出蠕变速率和蠕变应变。该系统通常采用高精度的位移传感器,如LVDT(线性可变差动变压器)、光学测量系统或进口光栅尺等,变形测量分辨率可达0.001mm。位移传感器实时监测试样的伸长或变形情况,并将数据传输至控制系统进行分析和处理。
5、计算机及控制系统:计算机及控制系统是试验机的核心部分,负责控制试验机的所有操作,包括温度、负载、位移等参数的设定与调节。该系统通常采用全数字化伺服系统与传感器技术,支持自动化控制与多任务并行处理。通过计算机界面,用户可以方便地设置试验参数、启动试验、监控试验过程以及生成试验报告。同时,控制系统还具备数据采集、存储和分析功能,能够实时记录各项参数并生成详细的试验报告。
6、安全保护装置:安全保护装置用于保护设备在高温和高负载条件下的安全运行,防止设备损坏和人员伤害。该装置通常包括过热保护、过载保护、急停按钮等安全功能。当设备出现异常情况时,如温度过高、负载过大或紧急情况等,安全保护装置会立即切断电源或停止试验,确保设备和人员的安全。