Способ и устройство для непрерывного контроля качества проволоки из сплава с памятью формы

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Способ содержит: а) подачу проволоки через несколько зон контролируемой температуры, b) измерение удлинения проволоки в каждой зоне при контролируемой температуре, с) использование данных температуры и удлинения для получения точек гистерезисной кривой материала в диаграмме зависимости удлинения от температуры. Проволоку предпочтительно подают с постоянной скоростью и с постоянным натяжением, а измерение удлинения получают посредством измерения скорости проволоки. Устройство, выполняющее способ, содержит подающие блоки (B,B',V,V'), подходящие для регулирования натяжения и скорости подачи проволоки (F) через последовательность термостатных камер (Т), содержащих направляющие шкивы (М), на которые наматывается проволока (F) без скольжения, скорость которых можно измерять, например, с помощью датчиков положения высокого разрешения. Технический результат - повышение надежности контроля. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для непрерывного контроля качества проволоки, выполненной из сплава с памятью формы (называемого в последующем также SMA). Следует отметить, что хотя в последующем делается ссылка на проволоку, которая является наиболее важным применением, способ согласно изобретению применим также к другим формам с одним практически бесконечным размером и двумя другими конечными и в основном небольшими размерами, например, лентам или тому подобному.

Как известно, явление запоминания формы состоит в том, что механическая деталь, выполненная из сплава, обладающего этим свойством, способна изменяться за очень короткое время и без промежуточных равновесных положений между двумя формами, заданными во время изготовления, в ответ на изменение температуры. Явление может проявляться в так называемом «одностороннем» режиме, когда механическая часть может деформироваться в единственном направлении в результате изменения температуры, например переходить из формы В в форму А, в то время как переход в обратном направлении от А в В требует приложения силы; и в так называемом «двустороннем» режиме, наоборот, оба перехода могут вызываться изменением температуры.

Известно, что подобные материалы изменяют свою микрокристаллическую структуру, переходя из типа, называемого мартенситным, стабильного при низких температурах, в тип, называемый аустенитным, стабильным при высокой температуре, и наоборот. Переход между двумя формами происходит в соответствии с гистерезисным циклом в диаграмме зависимости удлинения от температуры, характеризуемым четырьмя значениями температуры: во время нагревания, начиная с низкой температуры, при которой мартенситная фаза стабильна, достигается первая температура As, при которой начинается переход в аустенитную фазу, а затем вторая температура Af, которая характеризует конец перехода в аустенитную фазу. Во время охлаждения, начиная с диапазона температур, в котором аустенитная фаза стабильна, достигается третья температура Ms, при которой начинается переход в мартенситную фазу, а затем четвертая температура Mf, при которой заканчивается переход. Графики этих гистерезисных циклов можно найти, например, в патентах US 4896955 и ЕР 0807276.

Действительные температуры этих указанных выше переходов зависят от типа материала и процесса изготовления, однако для каждого материала для этих температур справедливо Mf<Ms, As<Af, хотя может быть Ms<As или, наоборот, в соответствии со скоростью перехода между двумя фазами. Примеры составов сплавов с памятью формы можно найти в патенте US 6309184 на имя заявителя, это сплавы Ni-Ti, предпочтительно с содержанием Ni 54-55,5 мас.%, остальное титан (допускаются следы других компонентов).

Для практического использования проволока из сплава с памятью формы должна иметь несколько функциональных и технологических характеристик, которые оцениваются с помощью специальных испытаний. Обычно для проверки характеристик проволоки используют следующие четыре испытания:

1. Испытание на усталостную прочность: образец проволоки (например, отрезок длиной 10 см) помещают в печь в подвешенном за один конец положении с грузом на втором конце; груз выбирают в соответствии с диаметром проволоки, и он обычно аналогичен нагрузке, которую должна выдерживать проволока при реальном применении. Посредством циклического нагревания и охлаждения образца его подвергают цикличному удлинению и сокращению вплоть до разрушения.

2. Испытание на остаточную деформацию: состоит в оценке конечной остаточной деформация образца, такого же как в предыдущем испытании, испытываемого в тех же условиях, но с числом циклов, меньшим числа циклов, вызывающих разрушение (например, 75% или 90% числа циклов, вызывающих разрушение).

3. Испытание на гистерезисный цикл: используется для проверки, действительно ли проволока совершает переходы удлинения и сокращения при температурах, ожидаемых для этого состава.

4. Испытание на величину хода: состоит в оценке процентного удлинения или сокращения образца во время перехода. Это последнее испытание проводят также в тех же условиях и в той же экспериментальной установке, что и первое испытание.

Четыре указанных испытания являются дискретными испытаниями, которые можно выполнять, например, для каждого километра проволоки, в то время как два первых испытания являются разрушительными и, таким образом, должны проводиться на образцах, предпочтительно иметь возможность выполнять испытания 3 и 4 непрерывно. В действительности выполнение этих двух последних испытаний в качестве выборочных испытаний имеет некоторые недостатки.

Первый недостаток заключается в том, что могут иметься неравномерности в характеристиках проволоки, которые не обнаруживаются из-за очень низкой частоты выборки вдоль проволоки; кроме того, в современных рабочих режимах эти испытания проводятся параллельно процессу изготовления, и тем самым приводят к увеличению времени и стоимости для отбора проб с производственной линии и выполнения испытаний вне линии; наконец, при промышленном изготовлении желательно иметь возможно длинную проволоку, в то время как выполнение указанных испытаний делает необходимым разрезание проволоки на относительно короткие части.

Поэтому целью изобретения является создание способа и устройства, которые устраняют указанные недостатки. Эта цель достигается согласно изобретению тем, что согласно первому аспекту способ непрерывного управления качеством проволоки или подобного изделия из сплава с памятью формы запоминающего форму сплава характеризуется тем, что содержит этапы:

а) подачи проволоки через устройство, в котором она подвергается резкому росту температуры, который перекрывает диапазон, содержащий характеристические температуры перехода материала, из которого изготовлена проволока;

b) измерения на непосредственно линии или изменений длины проволоки опосредованно в заданных точках указанного устройства, соответствующих различным известным температурам;

с) использования данных изменения температуры и длины для получения точек гистерезисной кривой указанного материала для диаграммы зависимости удлинения от температуры.

Главное преимущество данного способа и соответствующего устройства состоит в обеспечении проверок характеристик проволоки не посредством выборок, а непрерывно, так что контроль качества изделия выполняется во всем производстве.

Другое значительное преимущество следует из того, что этот контроль выполняется на линии, что экономит время и деньги для отбора проб и выполнения испытаний вне линии.

Эти и другие преимущества и признаки способа и устройства согласно данному изобретению следуют для специалистов в данной области техники из приведенного ниже подробного описания варианта выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - устройство для выполнения способа согласно данному изобретению на виде спереди;

фиг.2 - устройство согласно фиг.1 на виде сверху.

Данное изобретение основано на идее непрерывного прохождения проволоки через измерительное устройство, в котором оно подвергается такому резкому росту температуры, что указанные выше характеристические температуры переходов охватываются диапазоном роста, и на линии измеряют изменения длины проволоки во время роста температуры. Температура проволоки, входящей и выходящей из измерительного устройства, предпочтительно является комнатной температурой, в то время как, по меньшей мере, в одной зоне устройства проволоку нагревают до температуры, по меньшей мере, равной (но предпочтительно превышающей) Af. Внутри устройства можно иметь термический профиль, который является непрерывным или прерывистым с шаговым изменением.

В первом варианте выполнения способа можно измерять непосредственно удлинение проволоки; например, за счет скольжения проволоки по точкам опоры устройства, при этом изменения длины проволоки вызывают последовательное появление и исчезновение провисания между указанными опорными точками, и посредством измерения указанного провисания можно получать изменения длины, которое происходит между опорными точками: поскольку известны температура в этих точках и изменения длины, то есть можно получать гистерезисную кривую проволоки.

Однако, поскольку удлинения являются небольшими, трудно выполнять их прямое измерение, в частности, потому что требуется использование оптических точных инструментов с целью исключения влияния на натяжение проволоки.

Поэтому в предпочтительном варианте выполнения изобретения способ состоит в измерении изменения скорости проволоки при прохождении между зонами системы с разными температурами. С учетом того, что изменение длины можно выразить в процентах относительно исходной длины, изменение длины при прохождении из зоны с одной температуры в другую можно измерять в виде ее первой производной относительно времени, то есть скорости: а именно, в способе согласно изобретению измеряют различие скорости проволоки в нескольких точках ее прохождения через устройство, в которых имеются различные температуры. Другими словами, посредством подачи проволоки с известной фиксированной скоростью и с подходящим постоянным натяжением через последовательность зон с различными температурами и измерения скорости проволоки при каждой температуре можно получать величину удлинения (или укорочения), возникающего во время перехода от одной температуры к другой. Таким образом, посредством интегрирования изменений скорости можно получать точки гистерезисной кривой в диаграмме зависимости удлинения от температуры, а также вычислять шаг в переходе между двумя температурами.

В данном способе измерения измерение скорости проволоки является более простым, чем прямое измерение удлинения или укорочения, подлежащее выполнению в указанном выше способе с провисанием.

Согласно своему второму аспекту изобретение предлагает устройство для выполнения способа согласно изобретению.

Пример устройства, способного выполнять измерение изменений скорости, показан на фиг.1 и 2, на которых показана проволока F, разматываемая входной разматывающей машиной B и наматываемая на выходную намоточную машину B'. Натяжение проволоки F контролируется блоком V, расположенным по потоку за входной размоточной машиной B и снабженным двумя приводными роликами R, на которые проволока F намотана несколько раз, и содержащим свободный рычаг C, который измеряет натяжение проволоки. Измерение натяжения с помощью рычага C предназначено для удерживания его постоянным посредством воздействия на управляющие ролики R' блока V', который управляет скоростью проволоки и который расположен перед выходной намоточной машиной B'. Блоки V и V' соединены с общей обратной связью.

Между двумя блоками V,V' расположено несколько термостатических камер T, в каждой из которых удерживается постоянной заданная температура с помощью известных систем регулирования, с целью создания определенного температурного профиля с дискретным шагом. В показанном примере предусмотрено тринадцать камер T с температурным «шагом», то есть разницей температуры между смежными камерами, равным 20°С, сначала с увеличением, а затем уменьшением, так что получается температурный профиль 40-60-80-100-120-140-160-120-100-80-60-40°С.

В каждой камере Т расположен направляющий шкив М, выдерживаемый при температуре камеры и на который наматывается проволока F без скольжения, который используется для измерения скорости проволоки F с помощью датчика положения высокого разрешения, который точно измеряет скорость вращения шкива M. Два других шкива M с соответствующими датчиками положения также расположены, соответственно, по потоку перед и за камерами T для измерения скорости проволоки при комнатной температуре, которая обычно составляет около 20°С.

За счет измерения скорости проволоки F в различных камерах T при каждой температуре и при известном шаге P между шкивами М можно получать соотношение между температурой проволоки и ее удлинением. Измеряемые параметры непрерывно регистрируются в реальном времени с помощью подходящих известных средств, и предпочтительно предусмотрено также средство для маркировки проволоки, которое автоматически активируется, если величины измеренных параметров находятся вне допустимого диапазона допусков.

В альтернативном варианте выполнения между двумя блоками V и V' расположена единственная нагревательная камера с открытыми концами, и шкивы М можно перемещать вдоль оси указанной камеры; при доведении центральной зоны камеры до максимальной представляющей интерес температуры (160°С в указанном выше примере) тепловое рассеяние на открытых концах камеры определяет «колоколообразный» температурный профиль вдоль единственной камеры с максимумом посредине и равномерным уменьшением в направлении концов. Если температурный профиль камеры известен, то можно перемещать каждый из шкивов М в положение в камере, которое имеет желаемую температуру (например, температуру, соответствующую тринадцати камерам указанного выше варианта выполнения). Тепловой профиль камеры может быть известен посредством измерения температуры в ряде точек, расположенных вдоль камеры, например, с помощью термопар или оптических пирометров или других подходящих систем; измерение температуры в указанной последовательности точек можно выполнять во время подходящего калибровочного испытания или непрерывно во время действительного испытания по проверке проволоки. Точки, в которых измеряется температура вдоль камеры, предпочтительно соответствуют точкам, в которых расположены шкивы М.

Понятно, что варианты выполнения способа и устройства, согласно изобретению раскрытые и показанные выше, являются лишь примерами, в которых можно выполнять различные изменения. В частности, можно варьировать несколько конструктивных и рабочих параметров, таких как число камер Т, температурный «шаг» между камерами, блоки размотки, намотки и подачи проволоки; даже шаг Р между смежными шкивами М может быть не постоянным, если он известен. Кроме того, в варианте выполнения со ступенчатым температурным профилем вдоль устройства можно отказаться от камер Т посредством использования нагревания проволоки с помощью теплового действия тока (по меньшей мере, для увеличения температуры): за счет приложения различных напряжений к различным точкам, с которыми проволока приходит в контакт (это могут быть шкивы М), можно устанавливать заданные падения напряжения в отдельных частях проволоки и, таким образом, при известном сопротивлении проволоки, можно задавать известные температуры в этих частях.

Аналогичным образом, скорость можно измерять с помощью других средств, отличных от указанных выше шкивов с датчиками положения, например с помощью оптических инструментов, которые обнаруживают прохождение меток, расположенных на проволоке с постоянным интервалом, или лазерных считывающих оптических инструментов, которые не требуют присутствия оптических меток на проволоке и в которых измерение скорости проволоки основано на эффекте Доплера.

Устройство согласно изобретению в любом варианте его выполнения может дополнительно содержать средство маркировки проволоки, позволяющее маркировать части проволоки, когда измеренные на этих частях параметры выходят за допустимый диапазон допусков; эти средства маркировки обычно активируются автоматически, когда система обнаруживает, что эти части проволоки не соответствуют техническим требованиям.

Устройство и способ согласно изобретению обеспечивают единственный известный путь для обеспечения проволоки, выполненной из сплава с памятью формы, в которой 100% проволоки сертифицировано на наличие требуемых характеристик. Однако для некоторых применений, имеющих не такие строгие требования к качеству, способ и устройство согласно изобретению можно использовать для проверки не всей проволоки, например 75% проволоки. Это можно осуществлять, например, посредством непропускания части длины проволоки через систему или же посредством нерегистрации данных, измеряемых системой, в части времени; в эти периоды проволока может проходить быстрее с входной размоточной машины В к выходной намоточной машине B', что сокращает полное рабочее время. При такой работе все еще возможно иметь хорошую степень надежности относительно свойств проволоки, достаточную для применений с более низкими требованиями, при меньших затратах.

1. Способ непрерывного контроля качества проволоки или подобного изделия из сплава с памятью формы, отличающийся тем, что содержит следующие стадии:
a) подачи проволоки через устройство, в котором она подвергается резкому росту температуры, который перекрывает диапазон, содержащий характеристические температуры перехода материала, из которого изготовлена проволока;
b) измерения на линии непосредственно или опосредованно изменений длины проволоки в заданных точках указанного устройства, соответствующих различным известным температурам;
c) использования данных температуры и изменения длины для получения точек гистерезисной кривой указанного материала в диаграмме зависимости удлинения от температуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоку подают с известной скоростью и с постоянным натяжением, при этом измерение изменений длины определяют из провисания между различными опорными точками, расположенными вдоль устройства.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоку подают с известной скоростью и с постоянным натяжением, при этом измерение изменений длины определяют посредством измерения изменений скорости проволоки между различными точками устройства.

4. Устройство для непрерывного контроля качества проволоки (F) или подобного изделия из сплава с памятью формы, отличающееся тем, что содержит:
a) средства, подходящие для создания вдоль проволоки (F) известного температурного профиля в диапазоне, охватывающем характеристические температуры переходов материала проволоки;
b) средства, подходящие для измерения непосредственно или опосредованно изменения длины проволоки (F) при каждой различной температуре; и
c) блоки (B,B',V,V'), подающие проволоку (F).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что изменение длины проволоки измеряется непосредственно посредством измерения провисания проволоки между различными опорными точками, имеющими различную температуру, с помощью оптического средства.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что подающие средства (B,B',V,V') выполнены с возможностью регулирования натяжения и скорости подачи проволоки (F), при этом изменение длины проволоки измеряется опосредованно с помощью средств, подходящих для измерения скорости проволоки в различных точках, имеющих различную температуру.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанные средства, подходящие для создания известного температурного профиля вдоль проволоки, содержат точки контакта с проволокой, имеющие различный электрический потенциал.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанные средства, подходящие для создания известного температурного профиля вдоль проволоки, содержат одну или несколько термостатических камер (Т).

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что содержит несколько термостатических камер (Т), в каждой из которых с помощью автоматических систем регулирования поддерживается постоянной заданная температура, и при этом указанные средства, подходящие для измерения непосредственно или опосредованно изменения длины проволоки, расположены в каждой из указанных камер (Т).

10. Устройство по п.4, отличающееся тем, что содержит единственную термостатическую камеру (Т), нагреваемую в своей центральной зоне для создания непрерывного температурного профиля в указанном диапазоне, при этом указанные средства, подходящие для измерения непосредственно или опосредованно изменения длины проволоки, расположены в заданных точках вдоль указанной камеры (Т).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства контролирования температуры в заданных точках вдоль указанной единственной термостатической камеры (Т).

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что указанные заданные точки контролирования температуры совпадают с точками, в которых расположены указанные средства, подходящие для измерения непосредственно или опосредованно изменения длины проволоки.

13. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средства измерения скорости проволоки (F) являются направляющими шкивами (М), на которые наматывается проволока (F) без скольжения, и скорость которых измеряется с помощью датчиков положения высокого разрешения.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что шаг (Р) между шкивами (М) является постоянным.

15. Устройство по любому из пп.4-14, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство маркировки проволоки, которое автоматически активируется, если измеренные параметры достигают величин, которые находятся вне допустимого диапазона допусков.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к микроскопу с термолинзой. .

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов. .

Изобретение относится к анализатору для простого анализа и исследования малых количеств образцов. .

Изобретение относится к технике определения физико-механических свойств угольных продуктов и может быть использовано при испытании материалов футеровки алюминиевых электролизеров в условиях электролиза.

Изобретение относится к области испытательной техники и может использоваться для определения температурного коэффициента линейного расширения композиционного материала.

Изобретение относится к физике твердого тела и может быть использовано для определения достоверных значений температурного коэффициента линейной деформации (ТКЛД) металлов, сплавов и других материалов в пределах от абсолютного нуля до максимальной температуры, при которой данный материал сохраняет упругие свойства.

Изобретение относится к тепловым испытаниям материалов, а именно к способам определения коэффициента термического расширения пленочных образцов

Изобретение относится к области теплофизики и может быть использовано при определении коэффициента термического расширения твердых тел

Изобретение относится к области исследования свойств жидкости и может найти применение в нефтегазовой, химической промышленности и др. Для определения коэффициента объемного теплового расширения жидкости в ячейку калориметра помещают образец исследуемой жидкости и осуществляют ступенчатое повышение давления в ячейке с образцом исследуемой жидкости. После каждого повышения давления измеряют тепловой поток в ячейку и объем исследуемой жидкости и на основании результатов измерения теплового потока с учетом предварительно определенного эффективного объема ячейки определяют коэффициент объемного теплового расширения исследуемой жидкости. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплового объемного расширения жидкости. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений образца под воздействием температуры из различных материалов и для определения содержания углерода в углеродистых сталях. Дилатометр содержит измерительный узел и нагревательную печь, подключенную к блоку регистрации температуры и блоку управления температурой. Измерительный узел и нагревательная печь установлены горизонтально. Измерительный узел включает индикаторную головку с неподвижной и подвижной осями, соединенный с ее подвижной осью толкатель, выполненный в виде монолитного цилиндра из кварца с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, и с плоской нижней торцевой поверхностью, контактирующей с образцом, кварцевую пробирку для исследуемого образца, установленную в нагревательную печь. В кварцевой пробирке размещен кварцевый упор с диаметром, равным внутреннему диаметру кварцевой пробирки, контактирующий с образцом. Индикаторная головка и кварцевая пробирка соединены переходником, выполненным в виде полового цилиндра. На торце переходника со стороны крепления кварцевой пробирки установлен ограничитель, выполненный в виде кольца. Переходник установлен с возможностью перемещения вдоль оси кварцевой пробирки и образования зазора между нагревательной печью и ограничителем переходника. Технический результат - повышение точности определения температурного коэффициента линейного расширения образцов, изготовленных из различных материалов, и расширение функциональных возможностей устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области исследования физических свойств материалов и может быть использовано преимущественно в дилатометрии, например, для измерения коэффициента линейного расширения. Заявленный способ дилатометрии включает снятие спекл-интерферограммы поля нормальных перемещений с передней поверхности тела с отображением на экране монитора ЭВМ и определение по ней величины перемещения. При этом часть отражающих элементов спекл-интерферометра располагают за обследуемым телом, освещая и отображая невидимые спереди участки его поверхности, а зарегистрированные от них спекл-интерферограммы размещают в выделенных для них частях экрана монитора ЭВМ, не пересекающихся с отображением спекл-интерферограммы передней поверхности тела. Вычисляют разностную спекл-интерферограмму перемещений поверхностей по отношению к их исходному состоянию и определяют по ней изменение расстояния между любыми двумя точками поверхности тела. Технический результат - повышение информативности и достоверности получаемых данных за счет обеспечения возможности одновременного определения смещения нескольких поверхностей образца. 4 ил.

Изобретение относится к способу и устройству определении давления распирания угля или угольной смеси путем лабораторного исследования. Осуществляют нагревание образца в виде угля или угольной смеси в перфорированной гильзе, находящейся внутри тигля. Между наружной поверхностью гильзы и внутренней поверхностью тигля размещают гранулированный инертный материал в виде гранул коксового шлака или антрацита с размером гранул, превышающим диаметр отверстий в гильзе. Тигель располагают в электрической печи и нагревают по окружности со скоростью 3 К/мин от температуры окружающей среды до конечной температуры пластичности угля. Температуру измеряют с помощью устройства для измерения температуры, расположенного на стенке гильзы, а поршень, расположенный на образце сверху, передает силу давления распирания образца системе измерения силы, и на основе измеренной силы определяется давление распирания. Устройство состоит из электрической печи 1, внутри которой расположен тигель 2. Внутри тигля находится перфорированная гильза 3 с защищенным устройством для измерения температуры 5, располагающимся на ее поверхности. Угольный образец 4 помещен в гильзу и прижат поршнем 6, расположенным на поверхности образца и связанным с системой измерения силы 7, а система управления 8 выполнена с возможностью осуществления управления нагреванием и измерения давления. Технический результат – надежное определение значения давления распирания угля или угольной смеси путем моделирования такого поведения угля, которое наблюдается в промышленном процессе в коксовальной камере. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования механических и тепловых свойств материалов. Способ определения температурного коэффициента линейного расширения материала предусматривает перемещение относительно друг друга образца исследуемого материала и источника нагрева поверхности образца. В процессе перемещения осуществляют нагрев поверхности образца с периодическим изменением плотности мощности нагрева и измеряют амплитуду деформации поверхности образца материала в результате нагрева. По результатам измерений с учетом плотности и объемной теплоемкости образца рассчитывают значение температурного коэффициента линейного расширения. Устройство для осуществления способа содержит платформу для размещения образца, источник нагрева, выполненный с возможностью изменения плотности мощности нагрева, по меньшей мере один датчик амплитуды деформации поверхности образца и систему взаимного перемещения образца, источника нагрева и датчиков амплитуды деформации поверхности. Технический результат – повышение точности и производительности определения температурного коэффициента линейного расширения неоднородных материалов при нестационарном нагреве поверхности их образцов с одновременным получением данных об упругих и тепловых свойствах образцов в рамках того же измерения. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к устройствам для измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Дилатометр содержит камеру нагрева со съемной трубкой, в которой горизонтально установлены исследуемый образец и толкатели, плотно контактирующие с противоположными торцами образца, измерительные зеркала, закрепленные на концах толкателей и расположенные вне камеры нагрева, лазер и оптическую систему измерения удлинения образца. Толкатели и образец установлены каждый на двух симметричных опорах, расположенных от их центра на расстоянии 0,277 длины каждого из них. Для создания постоянного по величине и симметричного поджима толкателей к исследуемому образцу используется система поджима. В оптической системе для измерения удлинения образца использован четырехходовой интерферометр, включающий поляризованный светоделитель, делящий луч лазера на рабочий и опорный лучи, четвертьволновую и поляризационную пластины, два поворотных зеркала, два ретроотражателя, четыре обводных зеркала для рабочего луча и фотоприемник. Электрические сигналы от фотоприемника и термопары, регистрирующей температуру нагрева образца, передаются на ПЭВМ, где ведется их синхронная запись. Предварительно производится калибровка дилатометра с образцом из эталонного материала с известными характеристиками изменения ТКЛР в требуемом диапазоне температур. Для этого определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из измеренного общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». Заменяют эталонный образец на исследуемый. При нагреве последнего по той же программе, что и для эталонного образца, определяют его удлинение путем вычитания из общего измеренного удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» ранее полученного удлинения толкателей. По полученным данным определяют величину среднего интегрального ТКЛР. Технический результат - повышение точности измерения удлинения образца при определении ТКЛР исследуемого материала. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области исследования свойств и контроля качества полимеров в отраслях промышленности, производящих и использующих полимерные материалы, в частности для определения границ фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что исследуемый образец помещают между двумя электродами конденсатора, нагревают исследуемый образец с постоянной скоростью контактным способом, измеряют температуру и диэлектрические параметры исследуемого образца. На исследуемый образец периодически воздействуют проникающим высокочастотным электрическим полем при отключенном нагреве и одновременно регистрируют изменяющийся анодный ток работы высокочастотного оборудования, а также непрерывно фиксируют линейное тепловое расширение исследуемого образца. По полученным данным устанавливают зависимость анодного тока от температуры и зависимость линейного теплового расширения исследуемого образца от температуры и по их экстремумам определяют границы фазовых и релаксационных переходов. Причем периодическое воздействие на исследуемый образец высокочастотным электрическим полем производят кратковременно (1 секунда) после каждого повышения температуры исследуемого образца на 5°C. Технический результат – повышение точности и достоверности определения фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к способам измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Согласно заявленному способу измерения температурного коэффициента линейного расширения твердых тел изготавливают одинакового размера образцы из эталонного и исследуемого материала. В трубку дилатометра устанавливают образец из эталонного материала и два упирающихся концами в противоположные поверхности образца толкателя с установленными на их свободных концах возвращающими зеркалами интерферометра. С помощью печи дилатометра нагревают, а потом охлаждают эталонный образец по определенной программе. При этом одновременно замеряют с помощью термопары изменение температуры образца и непрерывно регистрируют общее удлинение системы «эталонный образец - толкатели». В каждый интересующий момент непрерывной регистрации определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». Заменяют эталонный образец на исследуемый образец, который нагревают и охлаждают по той же программе, что и эталонный, при этом непрерывно регистрируют общее удлинение системы «исследуемый образец - толкатели». В каждый интересующий момент регистрации определяют удлинение исследуемого образца путем вычитания из общего удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» удлинения толкателей, полученные ранее при той же температуре нагрева или охлаждения эталонного образца. По удлинению исследуемого образца и величине температуры его нагрева определяют величину среднего интегрального ТКЛР исследуемого материала. Значения температуры и результаты обработки интерферограмм записывают синхронно в память ПЭВМ. Линейные перемещения толкателей могут регистрироваться с помощью двух индикаторных головок, при этом общее удлинение образца и толкателей определяют как сумму показаний индикаторных головок. Технический результат - снижение погрешностей при измерении ТКЛР исследуемого материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля

Наверх