專利名稱：一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)定非金屬材料力學(xué)性能的設(shè)備。具體涉及一種測(cè)定非金屬材料常溫或高溫 扭矩的設(shè)備。
背景技術(shù)：
非金屬材料的常溫、高溫扭矩性能是非金屬材料的一項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)。用傳統(tǒng)的方法加熱材 料以測(cè)定材料的扭矩值，如使用電爐絲作為發(fā)熱體，其升溫速率慢，測(cè)定溫度低；如用貴金
屬做發(fā)熱體，如鉑金絲、鉑銠帶，價(jià)格昂貴，測(cè)試溫度可以提高，升溫速率依然很慢，并且 貴金屬發(fā)熱體極易損壞。如用碳化硅棒或硅鉬棒做測(cè)定材料的加熱源，由于發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的原 因，加熱設(shè)備需做的很大。
上述設(shè)備由于發(fā)熱體的原因，只能在氧化氣氛下工作，不能在真空或保護(hù)性氣體氣氛下 工作，因此由上述發(fā)熱元件制成的高溫扭矩設(shè)備限制了設(shè)備的使用范圍，使許多在高溫下易 氧化的材料或需要在真空或保護(hù)性氣體氣氛下工作的材料無法測(cè)定高溫扭矩性能。 發(fā)明內(nèi)容-
本發(fā)明旨在解決上述問題，目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加熱裝置小、升溫速率快、使用 溫度高、維護(hù)工作量少、能在空氣氣氛下工作同時(shí)也能在真空或保護(hù)性氣體氣氛下工作的測(cè) 定高溫扭矩的設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在水冷密封室的一側(cè)設(shè)置有石英玻璃窗， 石英玻璃窗的外部設(shè)有紅外測(cè)溫儀，紅外測(cè)溫儀的接收端對(duì)準(zhǔn)待測(cè)試樣，紅外測(cè)溫儀的輸出 端與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)的控溫程序與感應(yīng)爐的控制端連接，抽真空裝置、氣源分別與水 冷密封室的內(nèi)部相通。
在水冷密封室箱體的一側(cè)設(shè)置有扭矩機(jī)，扭矩機(jī)的扭矩軸通過水冷密封室的密封圈和水 冷密封室內(nèi)的水冷活動(dòng)支座與水冷活動(dòng)夾樣座聯(lián)接；待測(cè)試樣的兩端分別置入水冷活動(dòng)夾樣 座和水冷固定夾樣座并夾緊，扭矩機(jī)的控制端與計(jì)算機(jī)連接；待測(cè)試樣的外部同心設(shè)置有石 墨環(huán)，在石墨環(huán)外同心套有感應(yīng)線圈，石墨環(huán)與感應(yīng)線圈的軸向長(zhǎng)度相等，感應(yīng)線圈通過水 冷密封室的絕緣墊圈與感應(yīng)爐的輸出端連接。其中-
所述的扭矩機(jī)或?yàn)闄C(jī)械式電動(dòng)游碼扭矩機(jī)、或?yàn)殡妱?dòng)扭矩機(jī)；所述的石墨環(huán)的壁厚為2
20mm，在石墨環(huán)的環(huán)壁中部的一側(cè)開有一直徑為10 15mm的圓孔；石墨環(huán)的長(zhǎng)度為待測(cè)試 樣橫截面邊長(zhǎng)的1 2倍，待測(cè)試樣的四角與石墨環(huán)內(nèi)壁的間隙為1 5mm;石墨環(huán)與感應(yīng)線 圈的間隙為2 10mm。
所述的感應(yīng)爐或?yàn)橹蓄l感應(yīng)爐、或?yàn)槌纛l感應(yīng)爐，功率為1 100KW，工作電壓為380V， 升溫速率為1 15(TC/分，加熱溫度為室溫 200(TC;中頻感應(yīng)爐的工作頻率為200 2600HZ; 超音頻感應(yīng)爐的工作頻率為10 45KHZ。
本發(fā)明的使用方法是非金屬材料扭矩的測(cè)定或在空氣常壓常溫、或在空氣常壓高溫、 或在高溫真空，或在高溫保護(hù)性氣氛下進(jìn)行；測(cè)定非金屬材料扭矩或在指定溫度下測(cè)定、或
在給定預(yù)扭矩并在指定溫度下測(cè)定、或在給定預(yù)扭矩并在指定溫度下保溫設(shè)定的時(shí)間后測(cè)定。
測(cè)定非金屬材料扭矩的過程是先打開水冷密封室，在感應(yīng)線圈內(nèi)放入石墨環(huán)，在石墨 環(huán)內(nèi)裝入待測(cè)試樣，水冷固定夾樣座和水冷活動(dòng)夾樣座分別夾緊待測(cè)試樣；再關(guān)閉水冷密封 室的水冷密封門，打開冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管；然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的控溫程序，接通 感應(yīng)爐和紅外測(cè)溫儀的電源開關(guān)，以5 12(TC/分的升溫速率對(duì)待測(cè)試樣進(jìn)行加熱，紅外測(cè)溫 儀監(jiān)控升溫過程，當(dāng)溫度達(dá)到指定溫度和保溫時(shí)間時(shí)，開啟計(jì)算機(jī)控制的扭矩機(jī)測(cè)定扭矩， 記錄并保存測(cè)定結(jié)果，與計(jì)算機(jī)連接的顯示器顯示測(cè)定的過程和結(jié)果。其中
保護(hù)性氣氛的氣源16為N2、 Ar、 C02氣體中的一種或一種以上；真空為水冷密封室內(nèi) 的剩余壓力小于2500Pa。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱裝置小、升溫度速率快、使用溫度 高、維護(hù)工作量少、能在空氣氣氛下工作同時(shí)也能在真空或保護(hù)性氣體氣氛下工作的測(cè)定高 溫扭矩的特點(diǎn)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中固定夾樣座、試樣、石墨加熱環(huán)、感應(yīng)線圈、活動(dòng)夾樣座的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩的說明 實(shí)施例1
一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖l所示在水冷密封室3的一側(cè)設(shè)置有石
英玻璃窗14，石英玻璃窗14的外部設(shè)有紅外測(cè)溫儀15，紅外測(cè)溫儀15的接收端對(duì)準(zhǔn)待測(cè)試 樣5，紅外測(cè)溫儀15的輸出端與計(jì)算機(jī)2連接，計(jì)算機(jī)2內(nèi)的控溫程序與感應(yīng)爐7的控制端
連接，抽真空裝置17、氣源16分別與水冷密封室3的內(nèi)部相通。
在水冷密封室3箱體的一側(cè)設(shè)置有扭矩機(jī)13，扭矩機(jī)13的扭矩軸11通過水冷密封室3 的密封圈12和水冷密封室3內(nèi)的水冷活動(dòng)支座10與水冷活動(dòng)夾樣座9聯(lián)接，待測(cè)試樣5的 兩端分別置入水冷活動(dòng)夾樣座9和水冷固定夾樣座4并夾緊，扭矩機(jī)13的控制端與計(jì)算機(jī)2 連接；待測(cè)試樣5的外部同心設(shè)置有石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6外同心套有感應(yīng)線圈8，石墨環(huán)6 與感應(yīng)線圈8的軸向長(zhǎng)度相等，感應(yīng)線圈8通過水冷密封室3的絕緣墊圈與感應(yīng)爐7的輸出
端連接。其中
石墨環(huán)6的壁厚為8 10mm，在石墨環(huán)6的環(huán)壁中部的一側(cè)開有一直徑為10 mm的圓孔， 石墨環(huán)6的長(zhǎng)度為待測(cè)試樣5的橫截面邊長(zhǎng)的1.2 1.5倍，待測(cè)試樣5為40X40X 160mm的 長(zhǎng)方體、材質(zhì)為鎂碳質(zhì)，該長(zhǎng)方體橫截面四角與石墨環(huán)6內(nèi)壁的間隙為2 4mm;石墨環(huán)6 與感應(yīng)線圈8的間隙為3 5mm。
所述的感應(yīng)爐7為中頻感應(yīng)爐，其功率為30 50KW、工作頻率為2000~2500HZ、工作電 壓為380V、升溫速率為1(M2(TC/分、加熱溫度為1600。C。
本實(shí)施例的使用方法是非金屬材料扭矩的測(cè)定在高溫真空下進(jìn)行，扭矩機(jī)13為機(jī)械式 電動(dòng)游碼扭矩機(jī)。測(cè)定非余屬材料扭矩是在給定的預(yù)扭矩為lN.m、指定溫度為160(TC時(shí)測(cè) 定。其測(cè)定過程是先打開水冷密封室3的水冷密封門，在感應(yīng)線圈8內(nèi)放入石墨環(huán)6，在 石墨環(huán)6內(nèi)裝入待測(cè)試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動(dòng)夾樣座9夾緊待測(cè)試樣5;再關(guān)閉 水冷密封室3的水冷密封門，開啟抽真空裝置17，抽真空至水冷密封室3內(nèi)剩余壓力小于 2500Pa，打開冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管。然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)2內(nèi)的控溫程序，接通感應(yīng)爐 7和紅外測(cè)溫儀15的電源開關(guān)，以10 5(TC/分的升溫速率對(duì)待測(cè)試樣5進(jìn)行加熱，紅外測(cè)溫 儀15監(jiān)控升溫過程。當(dāng)溫度達(dá)到1600'C時(shí)，開啟計(jì)算機(jī)2控制的扭矩機(jī)13測(cè)定扭矩，記錄 并保存測(cè)定結(jié)果，與計(jì)算機(jī)2連接的顯示器1顯示測(cè)定的過程和結(jié)果。
實(shí)施例2
一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該設(shè)備的使用方法是非金屬材 料扭矩的測(cè)定在空氣常溫下進(jìn)行，待測(cè)試樣5為40X40X160mm的長(zhǎng)方體、材質(zhì)為粘土質(zhì)。 其測(cè)定過程是先打開水冷密封室3，水冷固定夾樣座4和水冷活動(dòng)夾樣座9夾緊待測(cè)試樣5。 然后開啟計(jì)算機(jī)2控制的機(jī)械式電動(dòng)游碼扭矩機(jī)測(cè)定扭矩，計(jì)算機(jī)2記錄并保存測(cè)定結(jié)果， 與計(jì)算機(jī)2連接的顯示器1顯示測(cè)定的過程和結(jié)果。其他同實(shí)施例1所述。實(shí)施例3
一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實(shí)施例的使用方法是非金屬 材料扭矩的測(cè)定在保護(hù)性氣氛下進(jìn)行，待測(cè)試樣5為40X40X 160mm的長(zhǎng)方體、材質(zhì)為鋁碳 化硅碳質(zhì)澆注料。測(cè)定非金屬材料扭矩是在給定的預(yù)扭矩為lN.m并在145(TC保溫1小時(shí)時(shí) 測(cè)定，扭矩機(jī)13為機(jī)械式電動(dòng)游碼扭矩機(jī)。其測(cè)定過程是先打開水冷密封室3，在感應(yīng)線 圈8內(nèi)放入石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6內(nèi)裝入待測(cè)試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動(dòng)夾樣座9 夾緊待測(cè)試樣5，再關(guān)閉水冷密封室3的水冷密封門。抽真空至水冷密封室3內(nèi)的剩余壓力 小于2500Pa，充入保護(hù)性氣氛N2，打開冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管。然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)2 內(nèi)的控溫程序，接通感應(yīng)爐7和紅外測(cè)溫儀15的電源開關(guān)，以10 50'C/分的升溫速率對(duì)待測(cè) 試樣5進(jìn)行加熱，紅外測(cè)溫儀15監(jiān)控升溫過程。當(dāng)溫度達(dá)到145(TC保溫1小時(shí)時(shí)，開啟計(jì) 算機(jī)2控制的扭矩機(jī)13進(jìn)行扭矩的測(cè)定，記錄并保存測(cè)定結(jié)果，與計(jì)算機(jī)2連接的顯示器1 顯示測(cè)定的過程和結(jié)果。
其中石墨環(huán)6的壁厚為5 8mm,在石墨環(huán)6的環(huán)壁中部的一側(cè)開有一直徑為10mm 的圓孔，石墨環(huán)6的長(zhǎng)度為待測(cè)試樣5橫截面邊長(zhǎng)的1.2 1.5倍；該長(zhǎng)方體橫截面四角與石 墨環(huán)6內(nèi)壁的間隙為2 4mm;石墨環(huán)6與感應(yīng)線圈8的間隙為3 5mm;感應(yīng)爐7為超音頻 感應(yīng)爐，其功率為30~50KW、工作頻率為25 35KHZ、工作電壓為380V。其他同實(shí)施例1 所述。
實(shí)施例4
一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實(shí)施例的使用方法是扭矩機(jī)
13為機(jī)械式電動(dòng)游碼扭矩機(jī)，待測(cè)試樣5為40X40X160mm的長(zhǎng)方體、材質(zhì)為鎂碳質(zhì)，非
金屬材料扭矩是在指定溫度下測(cè)定。其測(cè)定過程是先打開冷密封室3的水冷密封門，在感
應(yīng)線圈8內(nèi)放入石墨環(huán)6,在石墨環(huán)6內(nèi)裝入待測(cè)試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動(dòng)夾樣 座9夾緊待測(cè)試樣5。再關(guān)閉水冷密封室3的水冷密封門，打開冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水 管。然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)2內(nèi)的控溫程序系統(tǒng)，接通感應(yīng)爐7和紅外測(cè)溫儀15的電源開關(guān)，以 10 5(TC/分的升溫速率對(duì)待測(cè)試樣5進(jìn)行加熱，紅外測(cè)溫儀15監(jiān)控升溫過程。當(dāng)溫度達(dá)到1300 "C時(shí)，開啟計(jì)算機(jī)2控制的扭矩機(jī)進(jìn)行扭矩的測(cè)定，記錄并保存測(cè)定結(jié)果，與計(jì)算機(jī)2連接 的顯示器1顯示測(cè)定的過程和結(jié)果。
其中所述的感應(yīng)爐7為中頻感應(yīng)爐，其功率為30 50KW、工作頻率為2000~2500HZ、 工作電壓為380V、升溫速率為10 5(TC/分、加熱溫度為1300°C。其他同實(shí)施例1所述。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，在水冷密封室3的一側(cè)設(shè)置有石英玻璃窗14，石英玻璃窗14的外部設(shè)有紅外測(cè)溫儀15，紅外測(cè)溫儀15的接收端對(duì)準(zhǔn)待測(cè)試樣5，紅外測(cè)溫儀15的輸出端與計(jì)算機(jī)2連接，計(jì)算機(jī)2內(nèi)的控溫程序與感應(yīng)爐7的控制端連接，抽真空裝置17、氣源16分別與水冷密封室3的內(nèi)部相通，其特征在于在水冷密封室3箱體的一側(cè)設(shè)置有扭矩機(jī)13，扭矩機(jī)13的扭矩軸11通過水冷密封室3的密封圈12和水冷密封室3內(nèi)的水冷活動(dòng)支座10與水冷活動(dòng)夾樣座9聯(lián)接，待測(cè)試樣5的兩端分別置入水冷活動(dòng)夾樣座9和水冷固定夾樣座4，扭矩機(jī)13的控制端與計(jì)算機(jī)2連接；待測(cè)試樣5的外部同心設(shè)置有石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6外同心套有感應(yīng)線圈8，石墨環(huán)6與感應(yīng)線圈8的軸向長(zhǎng)度相等，感應(yīng)線圈8通過水冷密封室3的絕緣墊圈與感應(yīng)爐7的輸出端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其特征在于所述的扭矩機(jī)13或 為機(jī)械式電動(dòng)游碼扭矩機(jī)、或?yàn)殡妱?dòng)扭矩機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其特征在于所述的石墨環(huán)6的壁 厚為2 20mm，在石墨環(huán)6的環(huán)壁中部的一側(cè)開有一直徑為10 15 mm的圓孔；石墨環(huán)6 的長(zhǎng)度為待測(cè)試樣5橫截面邊長(zhǎng)的1 2倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其特征在于所述的待測(cè)試樣5的 四角與石墨環(huán)6內(nèi)壁的間隙為1 5 mm;石墨環(huán)6與感應(yīng)線圈8的間隙為2 10mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備，其特征在于所述的感應(yīng)爐7或?yàn)?中頻感應(yīng)爐、或?yàn)槌纛l感應(yīng)爐，功率為K100KW，工作電壓為380V，升溫速率為1~150 tV分，加熱溫度為室溫 200(TC;中頻感應(yīng)爐的工作頻率為200-2600HZ;超音頻感應(yīng)爐的 工作頻率為10 45KHZ。
6、 一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備使用方法，其特征在于非金屬材料扭矩的測(cè)定或在空 氣常壓常溫、或在空氣常壓高溫、或在高溫真空、或在高溫保護(hù)性氣氛下進(jìn)行；測(cè)定非金屬 材料扭矩或在指定溫度下測(cè)定、或在給定的預(yù)扭矩并在指定溫度下測(cè)定、或在給定的預(yù)扭矩 并在指定溫度下保溫設(shè)定的時(shí)間后測(cè)定。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的非金屬材料扭矩的設(shè)備使用方法，其特征在于所述的測(cè)定非金 屬材料扭矩的過程是，先打開水冷密封室3，在感應(yīng)線圈8內(nèi)放入石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6內(nèi)裝 入待測(cè)試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動(dòng)夾樣座9夾緊待測(cè)試樣5;再關(guān)閉水冷密封室3 的水冷密封門，打開冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管；然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)2內(nèi)的控溫程序，接通感應(yīng)爐7和紅外測(cè)溫儀15的電源開關(guān)，以5 120'C/分的升溫速率對(duì)待測(cè)試樣5進(jìn)行加熱， 紅外測(cè)溫儀15監(jiān)控升溫過程；當(dāng)溫度達(dá)到指定溫度和保溫時(shí)間時(shí)，開啟計(jì)算機(jī)2控制的扭矩 機(jī)13測(cè)定扭矩，記錄并保存測(cè)定結(jié)果，與計(jì)算機(jī)2連接的顯示器1顯示測(cè)定的過程和結(jié)果。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的非金屬材料扭矩的設(shè)備使用方法，其特征在于所述的保護(hù)性氣 氛的氣源16為N2、 Ar、 C02氣體中的一種或一種以上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的非金屬材料扭矩的設(shè)備使用方法，其特征在于所述真空為水冷 密封室3內(nèi)的剩余壓力小于2500Pa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)定非金屬材料扭矩的設(shè)備。其方案是在水冷密封室3一側(cè)設(shè)置的石英玻璃窗14的外部設(shè)有紅外測(cè)溫儀15，紅外測(cè)溫儀15接收端對(duì)準(zhǔn)待測(cè)試樣5，輸出端與計(jì)算機(jī)2接，計(jì)算機(jī)2內(nèi)的控溫程序與感應(yīng)爐7的控制端連接。水冷密封室3一側(cè)設(shè)置有扭矩機(jī)13，扭矩軸11通過水冷活動(dòng)支座10與水冷活動(dòng)夾樣座9聯(lián)接，待測(cè)試樣5的兩端分別置入水冷活動(dòng)夾樣座9和水冷固定夾樣座4，扭矩機(jī)13的控制端與計(jì)算機(jī)連接。待測(cè)試樣5的外部同心設(shè)置有石墨環(huán)6、感應(yīng)線圈8，感應(yīng)線圈8與感應(yīng)爐7的輸出端連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱裝置小，升溫速率快，使用溫度高，維護(hù)工作量少、能在或空氣、或真空、或保護(hù)性氣體氣氛下測(cè)定非金屬材料的扭矩。
文檔編號(hào)G01N3/26GK101183060SQ200710053798
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者尹玉成, 山 葛 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)