验机配有上述不同电阻加热元件的两台加热炉，该两台加热炉尺寸外形、各种接口应保持一致，满足互换性要求。
[0021]增加的真空舱为采用结构钢钢板制成的舱体，包括真空舱底座I和真空舱壁2，整体设计成单层壁椭圆柱或圆柱形。真空舱壁2侧壁上留有真空舱抽气接口 13，通过抽气管路14与真空机组15连接；下部留有充气系统进气接口，中部留有真空舱线路接口 12及真空舱线路转接座，各类动力线、信号线转接口在此集中，为避免强电对弱电的干扰，转接座可设多个，并对信号线路进行屏蔽保护。底座及伺服系统3、立柱4、上安装座8、夹持机构和加热炉6整个装于真空舱舱内，在不影响真空舱结构强度及设备可操作性的前提下，真空舱尺寸可能小，真空舱也可设计成前后两半对扣的结构，以方便设备安装及维修。真空舱正前方留有方便开启的真空舱操作门19，在不影响设备结构强度、或靠性及操作筍的前提下，操作门尺寸尽可能大，以方便试样，加热炉的装卸及设备维保养。真空舱所有对接接缝均采用橡胶密封圈或密封垫进行密封。控制及记录系统16与现有高温力学试验机的对应相同。特点是:1、试验机运动部件在真空舱室内，且与真空舱壁不发生空间干涉，运动部件不需穿过真空舱壁；2、真空舱室内只有加热炉内为高温区，加热炉外空间为常温区；3、真空舱室无动密封结构，不干涉夹持系统和施力系统的空间自由度，所有接口均采用静密封结构。
[0022]本发明提供的真空舱室方案与传统试验机的差别是:传统的高温力学试验机无法提供真空环境，这是因为进行真空系统升级时，按照传统内热式真空炉的设计思路，是对加热炉内进行抽真空。试样及夹持机构中间段在加热区内，两头在加热炉外，试样夹持机构会从上下两个方向穿过加热炉炉壁。采用传统动密封结构或者波纹管连接等方法可解决加热炉与结构试样夹持机构之间的密封性问题，然而，力学试验要求上下两端夹持机构施力方向应与试样中心线重合，夹持机构在水平方向必须保持一定的自由度，才能在施加载荷时通过迈向轴自动调节找正，保证试验及测试精度。传统思路解决加热炉与夹持系统密封性的同时限制敢上下夹持机构水平方向的自由度，妨碍了上下夹头施力过程中自动找正的功能，必然影响力学检测精度，甚至可能造成试样非正常破坏，试验数据无效。本发明突破了传统思路，采用一个包容整个加热炉、试样及夹持系统的真空舱室，真空机组对真空舱抽真空，实现试样区域真空环境的提供，从而避免加热炉与试样夹持机构之间动密封结构带来的高成本和精度降低。
[0023]充气系统由真空舱内进气通道、充气管路18及阀门系统、气源接口组成，气源接口可与一个或多个气源17连接。真空舱内进气通道由一根直径10_，壁厚1_的不锈钢管制成，紧贴沿真空舱底部圆周360°分布，一端接真空舱充气系统舱内接口。管路系统采用直径10mm，壁厚Imm的不锈钢管制成，一端接真空舱充气系统舱外接口，另一端接两个带软管的气源端口，在靠近真空舱一侧的气源接入点设置一个放气口，放气通道及放气通道旁靠近真空舱一侧的主管路上设置阀门，在靠近放气通道的两气源通道上分别设置阀门，方便在更换气瓶时排空空气。特点是:1、真空舱内进气通道由一根可多根相互连通的管道以及上面均布的小孔构成，小孔可以设计成空间上对称分布，减少舱室内气氛均匀所需的时间；2、管路及阀门具有连接进气通道和气源的功能，并可通过阀门的组合开闭实现管道内部气体排空及置换；3、气源部分可同时使用一个或多个气源，在试验条件下充入气体之间、气体与设备材料、试样材料之间不可发生剧烈化学反应，以保证需要人身和设备安全。
[0024]本发明可控气氛高温力学试验机的操作步骤:
1、根据试样尺寸特点和试验温度选择加热炉；
2、开放气阀，打开真空舱操作门，关闭放气阀，将加热炉装到上夹持机构并悬挂于上夹持机构上部；
3、装夹试样；
4、加热炉安装到位；
5、关闭真空舱操作门；
6、抽真空到所需真空度，如空气气氛则不需抽真空；
7、冲入所需气体介质，如不采用气氛控制本条不执行；
8、缓慢升温到试验温度；
9、引申计信号归零；
10、加载、记录加载过程中载荷、试样伸长量随时间的变化规律，直至试样断裂或到达规定停止试验的条件；
11、卸载、停止加热炉、自然降温至室温；
12、开放气阀，停止设备内外气压后关闭放气阀；
13、打开真空舱操作门，松开电炉固定装置，按装试样相反的步骤取下试样；
14、清理设备，将夹持机构、加热炉等选配件按定置要求整理妥当；
15、关闭操作舱门，抽真空至10_2pa以下，关闭真空机组，使设备在真空负压状态下，关闭设备电源，测试工作结束。
[0025]按照上述步骤操作，可以实现空气、真空或保护气氛环境下，结构材料1500°C以上力学性能试验及检测。本发明可保证人身和设备安全。
【主权项】
1.一种可控环境高温力学试验机，包括底座及伺服系统(3)、立柱(4)、上安装座(8)、夹持机构和加热炉(6)，立柱(4)固定于位于底座及伺服系统(3)与上安装座(8)之间，夹持机构及加热炉(6)位于底座及伺服系统(3)与上安装座(8)之间，加热炉(6)外层是炉壳(21)，中部是保温层(22)，靠近保温层的炉腔内设有加热元件(25)，其特征在于:还包括真空舱及配套的真空机组(15)、充气系统；所述加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，加热元件(25)为能耐1500°C以上高温的电阻加热元件，在加热炉两端面外均设有隔热屏，隔热屏上设有与加热炉两端面进口或出口配合的通孔；所述真空舱为采用结构钢钢板制成的舱体，舱体上留有采用静密封结构的抽气、充气、电源、传感器及控制信号进出接口，舱体上开有带密封结构的真空舱操作门(19)，底座及伺服系统(3)、立柱(4 )、上安装座(8 )、夹持机构和加热炉(6 )安装于真空舱舱内，真空机组(15 )与舱体上抽气接口(13)连接；充气系统由真空舱内进气通道、充气管路(18)及阀门系统、气源接口组成，真空舱内进气通道与充气接口(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控环境高温力学试验机，其特征在于:所述的电阻加热元件为硅钥棒加热元件，保温层为耐高温陶瓷纤维层保温层。
3.根据权利要求1所述的一种可控环境高温力学试验机，其特征在于:所述的电阻加热元件为石墨加热元件，保温层为碳毡保温层。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种可控环境高温力学试验机，其特征在于:所述的充气系统包括一个或多个气源接口。
【专利摘要】本发明的名称为一种可控环境高温力学试验机。属于结构材料力学性能试验及检测设备技术领域。它主要是解决现有力学试验机不能用于1500℃以上力学性能试验及检测的问题。它的主要特征是：加热炉炉壳及保温层还包括延伸至两端面上除进出口外的部分，加热元件为电阻加热元件，在加热炉两端面外均设有隔热屏；采用留有采用静密封结构的抽气、充气、真空舱操作门等的真空舱，底座及伺服系统、立柱、上安装座、夹持机构和加热炉安装于真空舱舱内，充气系统与舱体上充气接口连接。本发明具有能够实现试样空气、真空和可控气氛试验环境，进行1500℃~1600℃力学性能试验及检测，以及1600℃以上真空和保护气氛力学性能试验及检测的特点。
【IPC分类】G01N3-00
【公开号】CN104777030
【申请号】CN201410251893
【发明人】张清贵, 张铀, 张莹松, 薛华
【申请人】襄阳航泰动力机器厂
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年6月9日