[发明专利]超小型微创高温蠕变疲劳试验机及其应用

摘要

本发明公开了超小型微创高温蠕变疲劳试验机及其应用，主要驱动系统、加载装置、恒温大气炉、温控系统、高温气体保护系统、测量控制系统和水冷系统构成。本发明的加载方式为顶部垂直加载，试样位于上下固定平台之间，加载时，利用伺服电机控制下加载杆向上运动，通过冲杆与上加载杆相接触，冲杆的下端通过压头，进而冲压试样。本发明针对高温下的在役结构、微区结构，用以获得材料的各种高温性能，对高温结构的剩余寿命蠕变以及安全运行状态等进行评估。该试验机操作方便，试验温度均匀，试验精度高，可以实现材料多种高温性能的测试如高温蠕变性能、高温松弛性能、高温蠕变疲劳性能以及高温断裂韧性等。

主权项

超小型微创高温蠕变疲劳试验机，包括机架、驱动系统、温控系统、高温气体保护系统、测量控制系统、加载装置和水冷系统，其中：机架包括底板、中台板、上横梁以及连接它们的立柱支撑，其中底板用于安装和固定伺服电机和减速机；中台板用于安装和固定传感器和流量计；上横梁用于和上加载杆固定连接；立柱支撑用于将底板、中台板和上横梁的连接和加固；驱动系统包括伺服电机、减速机和传动机构，其中伺服电机用于产生加载的原始动力，经过减速机后通过传动机构向传动杆输出动力；其特征在于，温控系统包括加热炉、热电偶、固定套和温度控制器，其中加热炉用于产生高温环境，炉腔内设置加载系统和石英管；固定套用于安装和固定加热炉，其一端可与加热炉固定，另一端和机架的立柱连接在一起；热电偶的一端穿过下密封套筒进入石英管中靠近试样放置位置的地方，另一端与温度控制器相连；温度控制器根据热电偶采集的温度信号，对加热炉的加热进行控制，以实现对炉腔温度的控制；高温气体保护系统包括上密封套筒、下密封套筒、石英管、气瓶和流量计，其中上密封套筒、下密封套筒分别设置上下加载杆上，且与石英管的两端相连；石英管的长度稍大于加热炉的炉腔长度；气瓶中充满惰性气体，通过气体管路和流量计通过下密封套筒的气体流入孔进行石英管内；下密封套筒与下加载杆紧密连接的同时，上密封套筒与上加载杆的连接可以保证气体的流出；流量计根据需要调整惰性气体的流入量；加载装置包括上下加载杆、压杆、压球、锁紧螺母、导向块、上下固定平台和加载杆连接夹具，其中上加载杆的一端固定在上横梁上，另一端穿过上密封套筒进入石英管内部再与压杆相连；压杆穿过锁紧螺母和导向块，与上固定平台相接触，其顶端与压球相接触；压球位于待测试试样的表面上，且与压杆的顶端和上固定平台相接触；在上下固定平台之间放置待测试的试样，并通过锁紧螺母和加载杆连接夹具固定在一起，加载杆连接夹具通过螺纹连接在下加载杆上，下加载杆穿过下密封套筒与传动杆相连，加载杆连接夹具上设置有夹具进气孔，以实现惰性气体进行夹具，为测试提供惰性气体氛围；水冷系统包括水箱、水泵、循环管路和传动杆，在位于传感器之上的传动杆上设置进水和出水口，通过水箱、水泵和循环管路实现水循环对传动杆的降温，避免温度升高对下部传感器的影响；测量控制系统包括测量控制器、载荷传感器、位移传感器和数据采集卡，其中载荷传感器直接与传动机构相连，通过导线与测量控制器相连以采集加载载荷的信息；位移传感器采用线性差动位移传感器，其固定在中台板上，测量头垂直接触固定在传动杆上的测量片，同时位移传感器通过导线与测量控制器相连，以采集位移的信息；测量控制器用于采集载荷和位移的信息，并反馈控制伺服电机，以实现载荷和位移的控制；测量控制器与数据采集卡相连，既可以实现在电脑屏幕上的时时显示，又可以对试验数据进行存储。