專利名稱：一種測定非金屬材料扭矩的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于測定非金屬材料力學性能的設備。具體涉及一種測定非金屬材料常溫或高溫 扭矩的設備。
背景技術：
非金屬材料的常溫、高溫扭矩性能是非金屬材料的一項力學指標。用傳統(tǒng)的方法加熱材 料以測定材料的扭矩值，如使用電爐絲作為發(fā)熱體，其升溫速率慢，測定溫度低；如用貴金
屬做發(fā)熱體，如鉑金絲、鉑銠帶，價格昂貴，測試溫度可以提高，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定材料的加熱源，由于發(fā)熱體結構的原 因，加熱設備需做的很大。
上述設備由于發(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備限制了設備的使用范圍，使許多在高溫下易 氧化的材料或需要在真空或保護性氣體氣氛下工作的材料無法測定高溫扭矩性能。 發(fā)明內容-
本發(fā)明旨在解決上述問題，目的是提供一種結構簡單、加熱裝置小、升溫速率快、使用 溫度高、維護工作量少、能在空氣氣氛下工作同時也能在真空或保護性氣體氣氛下工作的測 定高溫扭矩的設備。
為實現上述任務，本發(fā)明采用的技術方案是在水冷密封室的一側設置有石英玻璃窗， 石英玻璃窗的外部設有紅外測溫儀，紅外測溫儀的接收端對準待測試樣，紅外測溫儀的輸出 端與計算機連接，計算機內的控溫程序與感應爐的控制端連接，抽真空裝置、氣源分別與水 冷密封室的內部相通。
在水冷密封室箱體的一側設置有扭矩機，扭矩機的扭矩軸通過水冷密封室的密封圈和水 冷密封室內的水冷活動支座與水冷活動夾樣座聯(lián)接；待測試樣的兩端分別置入水冷活動夾樣 座和水冷固定夾樣座并夾緊，扭矩機的控制端與計算機連接；待測試樣的外部同心設置有石 墨環(huán)，在石墨環(huán)外同心套有感應線圈，石墨環(huán)與感應線圈的軸向長度相等，感應線圈通過水 冷密封室的絕緣墊圈與感應爐的輸出端連接。其中-
所述的扭矩機或為機械式電動游碼扭矩機、或為電動扭矩機；所述的石墨環(huán)的壁厚為2
20mm，在石墨環(huán)的環(huán)壁中部的一側開有一直徑為10 15mm的圓孔；石墨環(huán)的長度為待測試 樣橫截面邊長的1 2倍，待測試樣的四角與石墨環(huán)內壁的間隙為1 5mm;石墨環(huán)與感應線 圈的間隙為2 10mm。
所述的感應爐或為中頻感應爐、或為超音頻感應爐，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;中頻感應爐的工作頻率為200 2600HZ; 超音頻感應爐的工作頻率為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，或在高溫保護性氣氛下進行；測定非金屬材料扭矩或在指定溫度下測定、或
在給定預扭矩并在指定溫度下測定、或在給定預扭矩并在指定溫度下保溫設定的時間后測定。
測定非金屬材料扭矩的過程是先打開水冷密封室，在感應線圈內放入石墨環(huán)，在石墨 環(huán)內裝入待測試樣，水冷固定夾樣座和水冷活動夾樣座分別夾緊待測試樣；再關閉水冷密封 室的水冷密封門，打開冷卻水進水管和冷卻水出水管；然后啟動計算機內的控溫程序，接通 感應爐和紅外測溫儀的電源開關，以5 12(TC/分的升溫速率對待測試樣進行加熱，紅外測溫 儀監(jiān)控升溫過程，當溫度達到指定溫度和保溫時間時，開啟計算機控制的扭矩機測定扭矩， 記錄并保存測定結果，與計算機連接的顯示器顯示測定的過程和結果。其中
保護性氣氛的氣源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 的剩余壓力小于2500Pa。
由于采用上述技術方案，本發(fā)明具有結構簡單，加熱裝置小、升溫度速率快、使用溫度 高、維護工作量少、能在空氣氣氛下工作同時也能在真空或保護性氣體氣氛下工作的測定高 溫扭矩的特點。
圖l是本發(fā)明的結構示意圖2是圖1中固定夾樣座、試樣、石墨加熱環(huán)、感應線圈、活動夾樣座的放大示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一歩的說明 實施例1
一種測定非金屬材料扭矩的設備，其結構如圖l所示在水冷密封室3的一側設置有石
英玻璃窗14，石英玻璃窗14的外部設有紅外測溫儀15，紅外測溫儀15的接收端對準待測試 樣5，紅外測溫儀15的輸出端與計算機2連接，計算機2內的控溫程序與感應爐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的內部相通。
在水冷密封室3箱體的一側設置有扭矩機13，扭矩機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內的水冷活動支座10與水冷活動夾樣座9聯(lián)接，待測試樣5的 兩端分別置入水冷活動夾樣座9和水冷固定夾樣座4并夾緊，扭矩機13的控制端與計算機2 連接；待測試樣5的外部同心設置有石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6外同心套有感應線圈8，石墨環(huán)6 與感應線圈8的軸向長度相等，感應線圈8通過水冷密封室3的絕緣墊圈與感應爐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)壁中部的一側開有一直徑為10 mm的圓孔， 石墨環(huán)6的長度為待測試樣5的橫截面邊長的1.2 1.5倍，待測試樣5為40X40X 160mm的 長方體、材質為鎂碳質，該長方體橫截面四角與石墨環(huán)6內壁的間隙為2 4mm;石墨環(huán)6 與感應線圈8的間隙為3 5mm。
所述的感應爐7為中頻感應爐，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。
本實施例的使用方法是非金屬材料扭矩的測定在高溫真空下進行，扭矩機13為機械式 電動游碼扭矩機。測定非余屬材料扭矩是在給定的預扭矩為lN.m、指定溫度為160(TC時測 定。其測定過程是先打開水冷密封室3的水冷密封門，在感應線圈8內放入石墨環(huán)6，在 石墨環(huán)6內裝入待測試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動夾樣座9夾緊待測試樣5;再關閉 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內剩余壓力小于 2500Pa，打開冷卻水進水管和冷卻水出水管。然后啟動計算機2內的控溫程序，接通感應爐 7和紅外測溫儀15的電源開關，以10 5(TC/分的升溫速率對待測試樣5進行加熱，紅外測溫 儀15監(jiān)控升溫過程。當溫度達到1600'C時，開啟計算機2控制的扭矩機13測定扭矩，記錄 并保存測定結果，與計算機2連接的顯示器1顯示測定的過程和結果。
實施例2
一種測定非金屬材料扭矩的設備，其結構如圖1所示。該設備的使用方法是非金屬材 料扭矩的測定在空氣常溫下進行，待測試樣5為40X40X160mm的長方體、材質為粘土質。 其測定過程是先打開水冷密封室3，水冷固定夾樣座4和水冷活動夾樣座9夾緊待測試樣5。 然后開啟計算機2控制的機械式電動游碼扭矩機測定扭矩，計算機2記錄并保存測定結果， 與計算機2連接的顯示器1顯示測定的過程和結果。其他同實施例1所述。實施例3
一種測定非金屬材料扭矩的設備，其結構如圖1所示。本實施例的使用方法是非金屬 材料扭矩的測定在保護性氣氛下進行，待測試樣5為40X40X 160mm的長方體、材質為鋁碳 化硅碳質澆注料。測定非金屬材料扭矩是在給定的預扭矩為lN.m并在145(TC保溫1小時時 測定，扭矩機13為機械式電動游碼扭矩機。其測定過程是先打開水冷密封室3，在感應線 圈8內放入石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6內裝入待測試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動夾樣座9 夾緊待測試樣5，再關閉水冷密封室3的水冷密封門。抽真空至水冷密封室3內的剩余壓力 小于2500Pa，充入保護性氣氛N2，打開冷卻水進水管和冷卻水出水管。然后啟動計算機2 內的控溫程序，接通感應爐7和紅外測溫儀15的電源開關，以10 50'C/分的升溫速率對待測 試樣5進行加熱，紅外測溫儀15監(jiān)控升溫過程。當溫度達到145(TC保溫1小時時，開啟計 算機2控制的扭矩機13進行扭矩的測定，記錄并保存測定結果，與計算機2連接的顯示器1 顯示測定的過程和結果。
其中石墨環(huán)6的壁厚為5 8mm,在石墨環(huán)6的環(huán)壁中部的一側開有一直徑為10mm 的圓孔，石墨環(huán)6的長度為待測試樣5橫截面邊長的1.2 1.5倍；該長方體橫截面四角與石 墨環(huán)6內壁的間隙為2 4mm;石墨環(huán)6與感應線圈8的間隙為3 5mm;感應爐7為超音頻 感應爐，其功率為30~50KW、工作頻率為25 35KHZ、工作電壓為380V。其他同實施例1 所述。
實施例4
一種測定非金屬材料扭矩的設備，其結構如圖1所示。本實施例的使用方法是扭矩機
13為機械式電動游碼扭矩機，待測試樣5為40X40X160mm的長方體、材質為鎂碳質，非
金屬材料扭矩是在指定溫度下測定。其測定過程是先打開冷密封室3的水冷密封門，在感
應線圈8內放入石墨環(huán)6,在石墨環(huán)6內裝入待測試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動夾樣 座9夾緊待測試樣5。再關閉水冷密封室3的水冷密封門，打開冷卻水進水管和冷卻水出水 管。然后啟動計算機2內的控溫程序系統(tǒng)，接通感應爐7和紅外測溫儀15的電源開關，以 10 5(TC/分的升溫速率對待測試樣5進行加熱，紅外測溫儀15監(jiān)控升溫過程。當溫度達到1300 "C時，開啟計算機2控制的扭矩機進行扭矩的測定，記錄并保存測定結果，與計算機2連接 的顯示器1顯示測定的過程和結果。
其中所述的感應爐7為中頻感應爐，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。其他同實施例1所述。
權利要求
1、一種測定非金屬材料扭矩的設備，在水冷密封室3的一側設置有石英玻璃窗14，石英玻璃窗14的外部設有紅外測溫儀15，紅外測溫儀15的接收端對準待測試樣5，紅外測溫儀15的輸出端與計算機2連接，計算機2內的控溫程序與感應爐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的內部相通，其特征在于在水冷密封室3箱體的一側設置有扭矩機13，扭矩機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內的水冷活動支座10與水冷活動夾樣座9聯(lián)接，待測試樣5的兩端分別置入水冷活動夾樣座9和水冷固定夾樣座4，扭矩機13的控制端與計算機2連接；待測試樣5的外部同心設置有石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6外同心套有感應線圈8，石墨環(huán)6與感應線圈8的軸向長度相等，感應線圈8通過水冷密封室3的絕緣墊圈與感應爐7的輸出端連接。
2、 根據權利要求1所述的測定非金屬材料扭矩的設備，其特征在于所述的扭矩機13或 為機械式電動游碼扭矩機、或為電動扭矩機。
3、 根據權利要求1所述的測定非金屬材料扭矩的設備，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)壁中部的一側開有一直徑為10 15 mm的圓孔；石墨環(huán)6 的長度為待測試樣5橫截面邊長的1 2倍。
4、 根據權利要求1所述的測定非金屬材料扭矩的設備，其特征在于所述的待測試樣5的 四角與石墨環(huán)6內壁的間隙為1 5 mm;石墨環(huán)6與感應線圈8的間隙為2 10mm。
5、 根據權利要求1所述的測定非金屬材料扭矩的設備，其特征在于所述的感應爐7或為 中頻感應爐、或為超音頻感應爐，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;中頻感應爐的工作頻率為200-2600HZ;超音頻感應爐的 工作頻率為10 45KHZ。
6、 一種測定非金屬材料扭矩的設備使用方法，其特征在于非金屬材料扭矩的測定或在空 氣常壓常溫、或在空氣常壓高溫、或在高溫真空、或在高溫保護性氣氛下進行；測定非金屬 材料扭矩或在指定溫度下測定、或在給定的預扭矩并在指定溫度下測定、或在給定的預扭矩 并在指定溫度下保溫設定的時間后測定。
7、 根據權利要求6所述的非金屬材料扭矩的設備使用方法，其特征在于所述的測定非金 屬材料扭矩的過程是，先打開水冷密封室3，在感應線圈8內放入石墨環(huán)6，在石墨環(huán)6內裝 入待測試樣5，水冷固定夾樣座4和水冷活動夾樣座9夾緊待測試樣5;再關閉水冷密封室3 的水冷密封門，打開冷卻水進水管和冷卻水出水管；然后啟動計算機2內的控溫程序，接通感應爐7和紅外測溫儀15的電源開關，以5 120'C/分的升溫速率對待測試樣5進行加熱， 紅外測溫儀15監(jiān)控升溫過程；當溫度達到指定溫度和保溫時間時，開啟計算機2控制的扭矩 機13測定扭矩，記錄并保存測定結果，與計算機2連接的顯示器1顯示測定的過程和結果。
8、 根據權利要求6所述的非金屬材料扭矩的設備使用方法，其特征在于所述的保護性氣 氛的氣源16為N2、 Ar、 C02氣體中的一種或一種以上。
9、 根據權利要求6所述的非金屬材料扭矩的設備使用方法，其特征在于所述真空為水冷 密封室3內的剩余壓力小于2500Pa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測定非金屬材料扭矩的設備。其方案是在水冷密封室3一側設置的石英玻璃窗14的外部設有紅外測溫儀15，紅外測溫儀15接收端對準待測試樣5，輸出端與計算機2接，計算機2內的控溫程序與感應爐7的控制端連接。水冷密封室3一側設置有扭矩機13，扭矩軸11通過水冷活動支座10與水冷活動夾樣座9聯(lián)接，待測試樣5的兩端分別置入水冷活動夾樣座9和水冷固定夾樣座4，扭矩機13的控制端與計算機連接。待測試樣5的外部同心設置有石墨環(huán)6、感應線圈8，感應線圈8與感應爐7的輸出端連接。本發(fā)明結構簡單，加熱裝置小，升溫速率快，使用溫度高，維護工作量少、能在或空氣、或真空、或保護性氣體氣氛下測定非金屬材料的扭矩。
文檔編號G01N3/26GK101183060SQ200710053798
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權日2007年11月8日
發(fā)明者尹玉成, 山 葛 申請人:武漢科技大學