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13402079333
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No. 208, Andong Road, Cidade de Qiao, Distrito de Fengxian, Xangai
Xangai Tentech Instrumento Instrumento Tecnologia Co., Ltd.
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No. 208, Andong Road, Cidade de Qiao, Distrito de Fengxian, Xangai
Projeto estrutural da máquina de teste de resistência duradoura de alta temperatura em torno do núcleo"Estabilidade de alta temperatura a longo prazo, precisão de carga constante, monitoramento de precisão de deformação" Três necessidades principais, o todo é composto por estrutura principal, sistema de carga, sistema de forno de alta temperatura, sistema de medição de deformação, sistema de controle, sistema de proteção de segurança e sistema auxiliar sete módulos, cada módulo trabalha em conjunto para garantir a alta estabilidade e alta precisão de teste em testes de alta temperatura (temperatura ambiente ~ 1600 ° C +), longo ciclo (0 ~ 100.000 h). Aqui está a desmontagem estrutural detalhada de cada módulo:
1, estrutura principal: base de carga de alta rigidez (requisitos básicos: sem deformação, anti-vibração)
O host framework é todo o dispositivo. O "esqueleto" deve suportar uma carga constante de longo prazo (0,1 kN a 1000 kN) e a radiação térmica do forno de alta temperatura para garantir que não haja deformação mecânica durante o processo de carga e garantir a precisão da carga.
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Vigas fixas | Aço fundido de alta resistência/ Soldadura de chapa de aço (eliminação de tensão interna após tratamento eficiente) | Sistema de carga fixa, suporte inferior do forno de alta temperatura para uma base de carga estável |
| Movimento da viga | Com material de viga fixa, com deslizamento vertical | Aplique força ao mover o sistema de carga para cima e para baixo/ carga de pressão, viga transversal e coluna com intervalo ≤0.02mm para garantir a coaxialidade |
| Colunas | 4 estruturas de aço de liga de alta resistência (superfície cromada contra ferrugem) com parafusos de esferas de precisão | Conecte a viga para cima e para baixo para garantir um movimento suave da viga, ao mesmo tempo que fornece uma rigidez ultra-alta (deformação da coluna durante o carregamento)≤0.01mm / m) |
| Base | Base de aço fundido pesado (peso)≥ 1/3 do peso total do equipamento), com pé plano | Fixe o dispositivo como um todo, absorve a vibração, assegurando o nível do anfitrião através do alinhamento dos pés (graus horizontais)≤0.1mm/m）， Evite inclinações que levem a torções adicionais |
Sistema de carga: saída de carga constante precisa (requisitos básicos: estabilidade a longo prazo)≤±0,3% FS)
O sistema de carga é responsável por aplicar uma força constante à amostraCarga de pressão, de acordo com o modo de carga pode ser dividido em "servo elétrico", "tipo de mola", "tipo de mola", a corrente principal é servo elétrico, a estrutura é a seguinte:
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Carregar a autoridade executiva | Servo cilindro elétrico-hidráulico (modelos médios e grandes)Elevador de parafuso de precisão (modelo pequeno) | Servo cilindro elétrico-hidráulico impulsiona o movimento do pistão através de óleo de alta pressão para obter força de tração/ carga de pressão; Elevador de parafuso accionado por servomotor para testes de pequenas cargas |
| Sensores de carga | Tipo de coluna/ Sensor de tracção de alta precisão anel (material: liga de aço / aço inoxidável, grau de precisão 0,1) | Captura de sinais de carga em tempo real, feedback para o controlador para formar o controle de circuito fechado, gama de medição de carga em escala completa0,5% ~ 100%, estabilidade a longo prazo ≤ ± 0,3% FS |
| Mecanismo de transferência de carga | Barra de tracção de alta resistência, junção unidirecional | Adoção de barra de puxaMaterial de liga 40CrNiMo (resistência à tracção ≥1000MPa), a amostra de compensação de junção unidirecional é instalada de forma ecêntrica para evitar o teste de impacto de torque de flexão adicional |
| Componente de carga auxiliar | Grupo de calibração (opcional, para calibração)/ teste de carga estática pura), tampão | O conjunto de barras realiza uma carga estática pura através da superposição de estruturas mecânicas, com uma deriva de carga extremamente pequena (adequada para testes de ultra-longo prazo); O amortecedor absorve o impacto instantâneo da carga para evitar a sobreregulação da carga |
Sistema de forno de alta temperatura: ambiente de alta temperatura uniforme e estável (requisitos principais: precisão de controle de temperatura) ± 1 ℃, uniformidade do campo de temperatura ≤ ± 3 ℃)
O sistema de forno de alta temperatura é o núcleo do ambiente de serviço de alta temperatura do material analógico, que precisa alcançar a estabilidade de alta temperatura a longo prazo e o campo de temperatura uniforme, o foco do projeto estrutural "uniformidade de aquecimento, isolamento, resistência à temperatura":
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Casco do forno | Pulverização de chapa de aço laminada a frio (camada externa)+ Camada de isolamento (camada média) + Bilha interna (camada interna) | A carcaça protege contra a umidade, a camada de isolamento reduz a perda de calor e a bile interna fornece uma cavidade de alta temperatura |
| Camada de isolamento | Fibra cerâmica de alta densidade (condutividade térmica)≤0.03W / (m · K) + tijolo isolante de óxido de alumínio | Design de isolamento de camadas múltiplas, temperatura da superfície da carcaça do forno≤60 ℃ (temperatura de teste de 1200 ℃), para evitar o vazamento de calor para queimar o operador |
| Componentes de aquecimento | Selecionar por intervalo de temperatura:- Temperatura média (≤800 ℃): Fio de liga de níquel cromo (resistência a temperatura 850 ℃) - Alta temperatura (800 ~ 1200 ℃): barra de carbono de silício (resistência a temperatura 1400 ℃) - Ultra alta temperatura (> 1200 ℃): fio de molibdênio / barra de grafite (resistência a temperatura 1600 ~ 2000 ℃) | Distribuído uniformemente em ambos os lados do fornoEm torno (por exemplo, 6-8 arranjos simétricos), o aquecimento subregional é alcançado através da regulação PID para garantir a uniformidade do campo de temperatura |
| Bilha interna (cavidade) | Temperatura média:SUS304 aço inoxidável alta temperatura / ultra alta temperatura: tubo de cerâmica de óxido de alumínio / furno de grafite | Resistente à corrosão e às altas temperaturas, a forma do forno é cilíndrica (evitando o ângulo morto do fluxo de ar), o diâmetro interno é projetado de acordo com o tamanho da amostra (normalmente φ50 ~ 150mm) |
| Componentes de medição de temperatura | Termocouple tipo S / R (gama de temperatura 0 ~ 1600 ℃, precisão ± 0,5 ℃) | A sonda de termopar é fixada perto do segmento indicador da amostra (distância da amostra)≤5mm）， Captura em tempo real da temperatura da área da amostra e feedback para o controlador |
| Interface atmosférica (opcional) | Entrada de ar (gás inerte)/ gás de proteção), saída de ar, interface de vácuo | Adaptado para testes de materiais oxidáveis, acessível ao argãoNitrogênio (pureza ≥ 99,99%) ou vácuo de bombeamento (≤ 10-3 Pa) para evitar a oxidação à alta temperatura da amostra |
Sistema de medição de deformação: captura precisa de deformação de deslizamento (requisitos básicos: resolução)≤0.0001mm)
O sistema de medição de deformação é responsável pela monitorização em tempo real da deformação do rastreamento da amostra a altas temperaturas (incluindo o rastreamento inicial, o rastreamento de estado estável, a fase de rastreamento acelerado), é o núcleo da obtenção da curva de rastreamento e dos indicadores-chave, divididos em “Contato” e “sem contato”:
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Estensímetro de alta temperatura de contato | Resistência à temperatura: cerâmica/ Liga Inconel (resistência a temperatura ≤ 1200 ° C) Estrutura: tipo de pinça dupla, distância ajustável (25 ~ 50 mm), equipado com mecanismo de pré-aperto de mola | Fixado diretamente em ambas as extremidades do intervalo da amostra, através de um transformador diferencialA medição da deformação mecânica é convertida em sinal elétrico, a precisão da medição da deformação ≤ ± 0.001mm, a resolução ≤ 0.0001mm |
| Estensímetro a laser sem contato (opcional) | Estrutura: emissor laser+ Terminal de recepção (simétrico em ambos os lados do forno de alta temperatura), monitoramento através de janela de observação de quartzo | Com base no princípio de medição de distância triangular a laser, medir sem contato a deformação do segmento de distância da amostra para evitar a oxidação a alta temperatura, danos de choque na ruptura da amostra e adaptar-se a temperaturas ultraaltas (> 1200 ℃) ou amostras oxidáveis |
| Sensor de deslocamento | Raster (Resolução)≤0.001mm）， Instalação entre vigas móveis e fixas | Medição auxiliar do deslocamento da viga transversal para calibração de extensômetros ou monitoramento de grandes deformações (por exemplo, deformação total após a ruptura da amostra) |
| Módulo de transmissão de sinal | Cabo blindado de alta temperatura, amplificador de sinal | Proteção contra interferências eletromagnéticas e efeitos de radiação térmica no forno de alta temperatura, amplificação do sinal de deformação fraca para garantir a estabilidade da transmissão de dados |
Sistema de controle: operação do equipamento e centro de processamento de dados (requisitos principais: automação, alta confiabilidade)
O sistema de controle é o equipamento. O "cérebro", responsável pela coordenação do trabalho dos módulos para o controle preciso da temperatura, da carga e da coleta, processamento e geração de relatórios de dados, é estruturado da seguinte forma:
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Hardware do controlador | PLC + Computador Industrial (Embedded / Desktop) + Tela de operação táctil | O PLC é responsável pelo controle em tempo real (temperatura, carga, frequência de captura de deformação ≥10Hz), o computador industrial é responsável pelo armazenamento e análise de dados, a tela táctil suporta a configuração de parâmetros, monitoramento e operação em tempo real |
| Módulo de controle de temperatura | PID + algoritmo de controle de borrosidade, processo de aquecimento em etapas | Controlar a potência dos componentes de aquecimento para O processo de aquecimento de "aquecimento rápido → aproximação lenta → estabilidade termostática", precisão de controle de temperatura ≤ ± 1 ° C, para evitar a sobreregulação da temperatura |
| Módulo de controle de carga | Servo controlador elétrico-hidráulico (Moog/Atos)+ regulação de feedback em circuito fechado | Controle a pressão do servocilindro ou a velocidade do motor de parafuso para manter a carga estável nos valores definidos ±0,5% para dois modos de controle de tensão constante / carga constante |
| Módulo de coleta e armazenamento de dados | Cartão de coleta de dados de alta velocidade (taxa de amostragem)≥100Hz）、 Armazenamento em disco rígido / cartão SD | Recolha automática de dados de temperatura, carga, deformação e tempo para armazenamento contínuo≥10000h dados de teste, com função de recuperação de corte de energia (dados não são perdidos após corte de energia, chamadas de entrada são renovadas automaticamente) |
| Sistema de software | Software de teste específico (Sistemas Windows/Linux) | Funções:Definição de parâmetros (temperatura, carga, tempo de teste, condições de parada); ② Desenhar curva de rastreamento em tempo real (curva ε-t); ② cálculo automático da força de deslizamento, resistência duradoura, taxa de deslizamento e outros indicadores; Geração e exportação de relatórios (Excel/Word/PDF); ② Monitoramento remoto (suporte para o telefone celular / PC APP para ver o estado do teste) |
Sistema de proteção de segurança: garantir a segurança dos equipamentos e do pessoal (requisitos básicos: alta confiabilidade)
Dada a especificidade dos testes de alta temperatura, alta pressão e longo ciclo, o sistema de proteção de segurança deve ser coberto "Proteção contra altas temperaturas, proteção contra sobrecarga, proteção contra rupturas, proteção elétrica" e outras dimensões:
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Proteção de alta temperatura | Vidro temperado duplo+ Quadro de aço inoxidável (resistente a altas temperaturas, anti-impacto), cobrindo o lado externo do forno de alta temperatura | Evita que a radiação de alta temperatura queime o operador, ao mesmo tempo que facilita a observação do estado da amostra, com revestimento anti-névoa na superfície do vidro (para evitar a névoa de vapor de água de alta temperatura) |
| Dispositivo de proteção contra sobrecarga | Interruptor de limite mecânicoAlarme eletrônico de sobrecarga (acionado quando a carga excede 110% do alcance total) | O limite mecânico impede o movimento excessivo da viga transversal, a sobrecarga eletrônica desmonta automaticamente e alarma para evitar danos ao equipamento e à amostra |
| Proteção contra a ruptura da amostra | Algoritmo de detecção de mutações deformadas+ Válvula de desmontagem de emergência | Quando a amostra é quebrada, a deformação muda instantaneamente e o controlador aciona rapidamente as instruções de desmontagem para parar de carregar e resfriar, evitando que os fragmentos quebrem |
| Proteção Elétrica | Interruptor de proteção contra vazamento, proteção contra sobrecorrente, proteção contra terra | Prevenção de curto-circuitos elétricos, vazamentos, resistência a terra do equipamento≤4Ω |
| Outras proteções | Proteção contra desconexão (parada automática do forno ao desconectar o termopar), alarme de falha de refrigeração a água (modelo de refrigeração a água), monitoramento da pressão atmosférica (modelo atmosférico) | Responder às anomalias durante o teste para evitar danos ao equipamento ou falhas no teste |
Sistema auxiliar: garantir o funcionamento estável do equipamento a longo prazo
Os sistemas auxiliares complementam o funcionamento normal do equipamento e são opcionais de acordo com as necessidades do teste, incluindo:
| Componentes principais | Projeto de materiais e estruturas | Função |
| Sistema de refrigeração | Refrigeradores de água (refrigeradores industriais, volume de refrigeração)5 ~ 30kW) / radiador refrigerado a ar | Refrigerar a carcaça do forno de alta temperatura, o cilindro de carga, a fixação e outros componentes para evitar que a alta temperatura cause falhas nos componentes e mantenha a estabilidade operacional do equipamento |
| Sistema de controle atmosférico (opcional) | Barras de gás, válvulas de redução de pressão, medidores de fluxo, filtros de pureza de gás | Entrada de gás inerte no forno de alta temperatura (argão)/ nitrogênio), o fluxo pode ser ajustado (0 ~ 5L / min), para garantir que o teor de oxigênio dentro do forno ≤10ppm, para evitar a oxidação da amostra |
| Sistema de vácuo (opcional) | Bomba de vácuo rotativa+ Vacuometer (faixa de medição 105 ~ 10-3 Pa) | Ambiente de vácuo dentro do forno para testes de materiais especiais sensíveis à oxidação (como ligas de titânio, cerâmica de alta temperatura) |
| Aparelhos de amostra | Fixação de liga resistente a altas temperaturas (Inconel / liga de molibdênio, resistência a temperatura ≥ 80% da temperatura de teste), com fixação auto-bloqueio em forma de cunha / fixação roscada | Fixe a amostra para garantir a fixação firme e boa coaxialidade (desvio do eixo da amostra e do eixo da carga)≤0,5°), evitando o teste de impacto de torque adicional |
Esquema de layout estrutural geral (simplificado)
texto simples
[Top: vigas móveis]
↓
[Sistema de carga: Servo cilindro / elevador de parafuso + sensor de carga]
↓
[Sistema de forno de alta temperatura: corpo do forno + elemento de aquecimento + termopar + interface atmosférica]
↓
[Fixação da amostra: Fixação superior (ligação do sensor de carga) + Fixação inferior (ligação da viga fixa)]
↓
[Sistema de medição de deformação: extensímetro (segmento de medida de amostra agarrado) + emissor/receptor a laser (ambos os lados)]
↓
[viga fixa + coluna vertical + base]
↓
[Sistema de controle: tela de operação + computador industrial + controlador]
↓
[Sistema auxiliar: refrigerador de água + cilindro atmosférico + sistema de vácuo]
[Proteção de segurança: proteção contra altas temperaturas + proteção contra sobrecarga + proteção elétrica]
Resumo dos pontos-chave do projeto da estrutura central
Alta rigidez: a estrutura principal usa aço fundido pesado e liga de alta resistência para garantir a carga a longo prazo sem deformação;
Resistência a alta temperatura: forno de alta temperatura, fixação, extensômetro e outros componentes em contato direto com alta temperatura, todos os materiais resistentes à temperatura (cerâmica, liga de alta temperatura, molibdênio)grafite);
Alta estabilidade: sistema de carga com controle de circuito fechado e controle de temperaturaAlgoritmo de difusão PID +, medição de deformação com sensores de alta precisão para garantir a estabilidade dos dados de teste a longo prazo;
Segurança: design de proteção, cobrindo os pontos de risco de alta temperatura, sobrecarga, ruptura, eletricidade e outros;
Escalabilidade: Suporta configurações opcionais como controle de atmosfera, sistema de vácuo, extensômetro a laser e outros para adaptar-se a diferentes materiais e necessidades de teste.
Este projeto estrutural garante que o equipamento funcione de forma estável em condições de teste (altas temperaturas, longos ciclos, cargas elevadas), obtendo dados precisos sobre a deformação e o desempenho de durabilidade do material e fornecendo suporte confiável para o projeto e a avaliação da vida útil de componentes a altas temperaturas.