高温持久蠕变试验机

一、适用范围:

HY-50高温持久蠕变试验机主要用于高温合金、钛合金、其它黑色金属、有色金属材料力学性能的检测，测定稳态蠕变速率、蠕变极限、蠕变伸长率、持久断裂时间、持久强度极限。

可进行常规蠕变、持久试验、氢脆试验、应力松弛试验、高温短时拉伸试验、周期加载试验（载荷谱试验）、低周循环等试验。

二、主要指标:

三、主要配置:

计算机控制系统部分：                                  注:多台可共用1套计算机系统

四、结构原理及性能特点

试验机主要由主机、全数字测量控制器、（手控盒）、集中控制系统、蠕变持久松弛专用试验软件，光栅尺引伸计等部分组成。

1 主机

上横梁与台面用两根立柱相连，构成门式高刚度框架，台面中央装有电动加载缸。交流伺服电机的转动经同步带和减速机减速后带动滚珠丝杠旋转，丝杠螺母安装在电动加载缸活塞上，活塞在滚动式防转导向机构约束下做直线运动。活塞端安装负荷传感器，下拉杆通过万向球座与负荷传感器连接，夹头与下拉杆连成一体，活塞的运动带动夹头上下移动，对试样施加试验力。电动加载缸装有行程开关，用于保护夹头的行程极限；伺服电机上的光电编码器，用于移动夹头位移的检测及试验速度的反馈，速度控制采用了进口全数字交流伺服系统。通过高精度反馈构成全闭环控制。

夹头与上拉杆用球形支座与横梁联接。上下两球座间距大，自动调心，试样仅受轴向拉力。

主机具有如下特点：

1.1 主机刚度高。采用无间隙传动，传动平稳，响应速度快；

1.2 上、下拉杆均设有自动对中的球座，有效地保证上下夹头的同轴度。

1.3 各执行机构之间设有位置限定开关或报警控制及互锁保护。

1.4 采用触控屏+软件双控，触控屏可独立试验。

2 高温及温度测量控制系统

高温系统由高温炉、测温热电偶、冷端温度补偿器、温度测量控制仪等组成。

2.1 高温炉

我公司生产的高温炉对开式结构。

对开式高温炉配有转动式支架（俗称转臂），安装在主机立柱上，装卸试样方便；圆筒式高温炉配有电动升降机构，对中性和保温性好，连续做试验时不降温可装卸试样，但竖向占用空间大。

高温炉采用新型材料HREφ5mm炉丝。炉丝直径大，寿命长。供电电压仅为24伏左右（大电流低电压），用多段多路可控硅移相式控制。

炉体采用双层不锈钢壳体，上部和下部开有通风孔，有利于热气散热。保温材料选择陶瓷纤维，分界面材料采用陶瓷纤维真空成形板。

2.2 温度控制器

温度控制采用了日本岛电温度控制仪表，该表是智能型温度调节仪。高温炉每一段炉丝，由一路温度控制器控制，试验温度和设定参数均可显示，并且有上、下限保护功能。

2.3 热电偶

高温炉带有热电偶，用于测量试样标距内温度（直接捆绑在试样上），并同时进行自动控温。用于测温的热电偶与试样捆绑牢固，并用保温材料加以屏蔽，不受炉丝直接热辐射影响。

热电偶冷端进入冷端自动补偿器的铜电阻盒内，以消除室温变化对测量结果的影响，这样可保证冷端温度偏差在0.5℃以下，从铜电阻盒内用补偿导线接入测温仪表。

系统具有如下特点：

2.3.1 粗炉丝型高温炉，低电压（约24V）供电，电炉寿命长、安全，且绝缘要求低。

2.3.2 装卸试样方便，快捷。

2.3.3 保温性能好，炉表温度控制在90℃以下。

2.3.4 可控硅移相过零控制炉温，防止升温过冲不超过3℃，并且温度梯度小。

2.3.5 日本岛电温度控制仪，性能可靠，使用方便，精度高。

3 高温拉杆及高温夹头

提供φ5（M12）棒材螺纹试样、φ10（M16）棒材螺纹试样、1-3mm厚板材试样夹头各1套，共3套。夹具符合GB/T2039、HB5150、HB5151标准，适配0℃～1000℃工况。

高温拉杆及高温夹头由高温合金制造，耐200-1200℃温度，可在高温、高应力水平下长期连续使用（连续或间歇试验，在1000℃条件下使用累计5万小时无失效现象）。

夹头螺纹按7H精度制造，螺纹中心与夹头同轴度不超过0.01mm,拉杆和夹头的同轴度不超过0.03mm，并具有互换性。

板材夹具槽的两平面对其纵轴中心的平行度在全长范围内不大于0.05mm;夹头槽的对称平面与其纵轴中心线重合，对称度不超过0.05mm;销孔轴线与夹具的纵轴中心线应垂直相交，对称度和垂直度均不大于0.05mm,销孔轴线对槽的两平面垂直度不超过0.03mm。

4 测量控制系统

GT650测量控制器与伺服系统、测力传感器、光栅尺引伸计、位移传感器等部件构成全数字测控系统。

4.1 测量控制器                                                   

GTC650型测量控制器（安装在机座内） 用于高温持久蠕变试验机等各种试验机，它是集数据采集、数据处理、过程控制一体化的新型测控器。它采用了目前最先进的ARM系统和基于FPGA的DSP技术,并采用以太网总线通讯。

测量部分包括：测力单元、变形测量单元及其相配的传感器。

在试验过程中所测量的试验力、变形、位移经GTC650测量控制器数据的采集、标度变换及处理，在计算机屏幕上数字实时直读和曲线显示。根据试验方法要求，通过计算机控制系统运算后得到控制信号，再经调速系统放大后驱动电机。具有试验力、变形、位移闭环控制功能，真正实现匀试验力速率，匀变形速率，匀速控制，并在试验过程中无冲击切换。

测控系统具有如下特点：

4.1.1 有高速处理能力，低噪音、高抗干扰，高采样频率1000次/s.

4.1.2 力、测变形分辨力高,且内外不分档，全程分辩力不变化。

4.1.3 自动调零、自动标定等功能。

4.1.4 传感器通道频带宽度可达25HZ，所测得的试验数据和曲线真实。

4.1.5 测控器配有触摸屏操作盘，既独立操作试验机，也可以与计算机联机操作。

4.2 测力单元

力传感器采用美国世铨公司产品，它与测控器组成测力单元。其特点是：

4.2.1 分辨力高达1/500000，测量范围宽1-100%FS。

4.2.2 测量精度高且长时间稳定性好。

4.2.3 考虑传感器本身产生蠕变，选择了二倍于额定试验力的传感器。

4.3 测变形单元

支持单机独立运行、电脑联机运行；配置全数字测量控制器、蠕变持久松弛专用试验软件，配置0-10mm光栅尺引伸计2只，光栅尺引伸计与测控器组合成测变形单元。其特点是：

4.3.1 分辨力高，测量范围宽。

4.3.2 测量精度高（0.5%）, 长期稳定性好，几乎无漂移。

4.3.3 双边引伸计所测量的变形值真实。

4.3.4 引伸杆导向部分刚度好；滚动轴承，导向灵活自如，摩擦力小。

4.3.5 配备引出式变形测量系统，适配棒材、板材蠕变试验，支持3000小时以上长时试验，长时变形控制稳定性±0.5%

5 集中控制系统

5.1系统构成

TestSoft RDW V3.0,由‘控制软件系统’和‘分析软件系统’两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。

5.2运行环境

操作系统:简体中文Windows

5.3集散控制系统 （DCS）

支持多任务分配、合理使用CPU资源.。

支持硬件故障监视和诊断。

完整功能的独立单元，进一步分散危险性。

开放式网络、数据传输自由。

本系统由多台蠕变持久试验机的测控器、温度控制仪、计算机部分组成。系统具有如下功能：

5.3.1 测量控制器与计算机组成集散式控制系统，测量控制器作为下位机可完成试验的所有功能，可储存试验数据，可随时与计算机联机或脱开，通过网络接口接收或传送数据；数据采集间隔可根据变形变化量、试验力变化量任意设定。采样开始后具有变形清零密码保护功能，防止误操作造成的数据丢失。

5.3.2 控制系统具有强大的扩展能力，通过网络集成等技术，可由一台主控计算机与多台下位机组成集散式控制系统；控制器可以与计算机联机使用，也可以脱离计算机独立操作。计算机再联机时，控制器自动把数据传给计算机。通过控制器或计算机都可以设定试验所需的试验力、变形和加载速度，完成试验控制。

5.3.3 控制器可以与温控器进行通讯，并且对其控制，保证整个实验过程不受人为干扰，根据实验条件自动升温，当达到设定的环境温度时能自动进行规定的试验。

5.3.4 每台试验机可预设多个PID参数与功率控制参数，与温度相对应，当试验过程中以不同的试验温度进行试验时，系统将会自动选用所对应的PID参数与功率控制参数，避免更换试验温度时重新自整定炉温。

5.3.5 配有计时装置，试验时负荷达到设定值时开始计时并显示。

5.3.6 无人值守功能。试验机自动控制，反应灵敏、准确度高，当超出调整范围时用声光报警提醒操作人员，并自动停机，试验开始后不需要人看守。

5.3.7温度控制器与计算机完成对温度的控制和监测，对每台试验机高温炉数据进行实时显示、报警、控制。

MR13是日本岛电公司的产品，该产品即可作为独立的三回路，又可实现多温区的闭环自动调节，带模拟遥控输入/输出及232/485通讯接口。四排四位显示，是一款功能非常强大稳定的仪器仪表。

MR13的工作方式如下：

独立的三回路，定值调节方式。

a) 第一回路程序控制，二，三回路定值调节方式。

b) 二，三回路跟踪一回路设定值的三温区方式。

c) 第一回路定值程序，二，三回路跟踪一回路设定值后测量值三输出方式。

d) 模拟遥控用于群控或配比调节。

MR13带有RS485或RS232数字通讯接口。通讯距离最长达到1000米，利用址

号区分技术，在同一通讯线路上可控制100台MR13。MR13有LOC和COM两种工作方式，存储方式可达10万次。

6 试验软件

6.1 功能

a) 测量通道数据用户权限可自行设定；

b) 实时反馈数据监视；

c) 服务器端可以进行控制画面的实时图像监视；

d) 委托单位的信息参数可以根据用户的权限自行设定；

e) 满足各种材料形状的尺寸信息录入；

f) 可以对控温系统进行温控参数的设定，各段温度曲线的绘制，各段温度通道信号的显示；

g) 报警处理系统根据应变反馈信号模块自动报警并生成报警记录，以便操作人员定期查询；

h) 独立的数据处理系统形成局域网络进行所有控制台的数据处理；

i) 在主界面上，可以观察到系统内各台机器的试验情况：机器是否进行试验；正在试验的机器的主要参数（试验温度、试验力、试验时间、蠕变变形）；

j) 单台机器的试验界面，在主界面上双击机号的机器图标，就进入该机器的试验界面，在此可以看到该机器试验的详细情况，包括委托单位的信息、试样的信息、试验温度、试验力、试验方案、蠕变变形等详细信息；

k) 试样信息和试验温度、负荷、变形、时间等数据能够存储并输出，便于保存并且可以随时查阅。

6.2 性能

a) 在正常情况下，能够同时任意控制器中一台或多台试验机进行蠕变、持久试验，且互不干扰；

b) 完成单台或多台（自由组合）蠕变、持久试验机温度、变形等数据的自动测量与采集，对每台试验机数据进行实时监测，实时显示、报警；

c) 试验过程中实时显示温度-时间曲线、变形-时间曲线，试验结束后可再现数据曲线并可放大和缩小；

d) 图形界面直观、简洁，可对全部设备进行监控，以不同颜色、图标醒目标识，进行警示与报警；

e) 软件登陆及相关操作界面均有密码管理，避免误操作造成的试验数据丢失；

f) 对采集到的数据进行处理，按照标准的规定要求计算试验结果并绘制相应的试验曲线，生成用户所需报告；

g) 自动记录并保存数据，可对试验数据的历史资料进行查询，可按试样编号自动查询任意已经完成试验的原始数据或试验报告；

h) 设备可以根据试验方案的要求自动进行加温、保温、加载、数据记录等工作；

i) 图形处理功能强大，具有曲线放大、曲线遍历。曲线坐标移动。曲线叠加。曲线添加标注及曲线打印等功能；

k) 软件具有断点恢复、曲线自动刷新、故障自诊断等功能；

l) 具有报警提示功能，报警提示显示于控制台中，可显示温度异常、仪表通讯出错、电源未接通、电偶断裂等，并有报警声发出；

m) 具有超限报警、故障报警等安全保护功能；

n) 系统有良好的可维护性，主控计算机故障时，试验机不受主控计算机的影响，可完成试验的所有功能，且不丢失试验数据；

O) 监测系统软件菜单式操作，主页面可显示试样编号、试样尺寸、试验温度、试验应力、试验时间、加载方式（分级加载和一次加载）、升温和保温时间、加载时间、结束时间、温度曲线、加载曲线；

P） 具有试验数据存储、整理、回归处理、外推计算、试验结果曲线绘制功能；

q) 自动处理和储存试验数据，定期备份或还原试验数据，具有检索、分析和修改功能；

r) 可绘制蠕变曲线（可显示单边蠕变曲线和平均变形蠕变曲线）；

s) 试验报告根据用户格式设计，数据可导入Excel文档进行处理；

t) 报告自动生成，根据用户意愿编辑、打印试验报告。

6.3 特点

安装简单: 软件安装时内部不需要注册文件，初始参数全部封装在安装包中。

软件界面：操作简捷、结构清晰。

特殊计算：蠕变试验过程中实时计算特殊点功能(计算弹性延伸率、多点塑性延伸率)，使科研周期时间便于掌握(科研人员根据计算出的这些值可提前结束试验)。

通讯校验：多台试验机可同时混合做持久、蠕变、松弛、周期试验。通讯校验是试验中一个巡检控制的过程，在巡检过程中上下位机交互式的命令比较多，所以下位机没有开放出校验功能。试验中要是不做校验，就有可能会没有全部按照试验的设置来进行试验，从而造成试验失败。我们在软件中设置了通讯校验线程，避免下位机出现反馈控制参数信息的漏动。

干忧处理：软件自动处理乱码而引起的死机问题。

批量录入：试验前可批量进行同时录入试验信息及尺寸信息、试验过程中可任意查看试验的所有录入的信息。

多种报警：试验过程中出现异常时或是试验结束时会以多种声音提示，同时还有文字提示，双重的提示信息。

多种结束方式：断裂结束、手动结束、条件保护结束、时间到达结束

多种结束状态：根据不同的结束方式对应不同的结束状态，分别为保持结束、位置结束。

数据存贮：完全根据试验方法和材料本身的变形而定的，科学合理的存贮模式。

试验详单：记录试验过程中每根试样的试验信息、尺寸信息、控制信息

异常信息短信功能：可以通过手机进行收发试验参数值(报警、周期发送试验参数)。

温度控制：真正的实现了试验前自动升温、试验结束后自动降温功能。

周期波形：三角波、梯形波、矩形波、正弦波

数据报表：数据历史报表(试验力变化、变形变化、时间变化进行间隔打印)、数据特殊点报表、常规报表

数据上传：试验结束后自动上传数据，试验结束后手动单一上传和手动批量上传。

工具软件：初始化数据库，根据需要任意（全部/分段）备份数据，备份到本地/内网中任一位置。

量程扩大： 在做蠕变试验时为了避免材料变形量超过引伸计的量程，设置了一个单独的变形传感器扩大量程模块。

断点恢复：在试验过程中如果出现断电情况或其它异常情况导致计算机关机，

重新启动时，可以续接以前的试验，保证试验的完整性和连续性。

最全曲线：在试验过程中可以显示当前试验的所有曲线，如应变-时间、应力-时间、应力-应变、变形-时间、力-时间曲线，温度(上中下)三段时间曲线