Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов

Авторы патента:

G01N3/18 - при высокой или низкой температуре

Владельцы патента RU 2510005:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки. Опорная площадка выполнена в виде разрезного кольца для размещения в отверстии образца. Разрезанные части кольца последовательно соединены между собой упругими элементами с возможностью радиального перемещения. Фрикционный элемент выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения и осевого перемещения. Технический результат - проведение исследования свойств материалов в новых условиях термомеханического нагружения при подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия. 1 ил.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №1610382, кл. G01N 3/18, 1990), содержащий фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки.

Недостаток термонагружателя состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только тех участков образца, через которые передается механическая нагрузка. Подвод термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществим.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №1603224, кл. G01N 3/10, 1990), содержащий фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только тех участков образца, через которые передается механическая нагрузка. Подвод термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществим.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов (патент РФ, №2367926, кл. G01N 3/18, 2008), принимаемый за прототип. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки. Данный термонагружатель позволяет термически нагружать любые участки поверхности образца независимо от мест приложения механической нагрузки.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только поверхности образца. Подводить термическую нагрузку через отверстия в образце на данном устройстве также невозможно. Это ограничивает объем информации при исследованиях, поскольку не позволяет термически нагружать разные части объема образца, что особенно важно при моделировании процессов энергообмена при проведении горных выработок в массиве горных пород.

Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем обеспечения термического нагружения разных частей объема образца через отверстия.

Технический результат достигается тем, что в термонагружателе к стенду для испытания образцов материалов, содержащем платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки, согласно изобретению опорная площадка выполнена в виде разрезного кольца для размещения в отверстии образца, при этом разрезанные части кольца последовательно соединены между собой упругими элементами с возможностью радиального перемещения, а фрикционный элемент выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения и осевого перемещения.

На рис.1 представлены схема термонагружателя (а) и конструкция опорной площадки (б).

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов содержит платформу 1, установленные на ней фрикционный элемент 2, привод 3 вращения фрикционного элемента, опорную площадку 4 из теплопроводного материала, приспособление 5 для предотвращения вращения опорной площадки 4 относительно платформы 1 и приспособление 6 для взаимного поджатия фрикционного элемента 2 и площадки 4.

Опорная площадка 4 выполнена в виде разрезного кольца (рис.1б), разрезанные части которого последовательно соединены между собой упругими элементами 8 с возможностью радиального перемещения. Фрикционный элемент 2 выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки 4 с возможностью вращения и осевого перемещения.

Приспособление 5 для предотвращения вращения опорной площадки 4 относительно платформы 1 выполнено в виде стержней, одним концом размещенных в прорезях 7 в частях площадки 4 без возможности осевого смещения относительно этих частей. Приспособление 6 для взаимного поджатия фрикционного элемента 2 и площадки 4 выполнено в виде пружин, расположенных на приспособлениях 5, и гаек 9, установленных на резьбе на приспособлениях 5. Осевым смещениям приспособлений 5 относительно площадки 4 препятствуют фиксаторы 10. Термонагружатель размещен в отверстии 11 образца 12.

Термонагружатель работает следующим образом.

Размещают площадку 4 с элементом 2 в отверстии 11 образца 12 в заданном положении, в котором площадка 4 находится на уровне прогреваемого сечения образца. Вращая гайки 9 через пружины 6, взаимно смещают площадку 4 и конус 2, при этом конус перемещает части площадки 4 в радиальных направлениях до поджатия их к стенкам отверстия 11 с заданным усилием. Включают привод 3 и вращают фрикционный элемент 2 относительно площадки 4, в результате чего за счет трения между площадкой и элементом 2 происходит нагрев площадки и термическое нагружение образца 12 в зоне контакта площадки 4 с образцом 12. Уровень термической нагрузки регулируется скоростью вращения элемента 2 приводом 3 и усилием взаимного поджатия площадки 4 и элемента 2 гайками 9 с пружинами 6. Изменение места термического нагружения вдоль оси отверстия 11 осуществляют перестановкой термонагружателя, как описано выше. При необходимости термонагружатель вместе с образцом размещают на прессе для механических испытаний, что позволяет исследовать роль термомеханических нагрузок в энергообмене при разрушении.

Предлагаемое устройство позволяет проводить исследования свойств материалов в новых условиях термомеханического нагружения - при подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия, что увеличивает объем информации

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов, содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, приспособление для предотвращения вращения опорной площадки относительно платформы и приспособление для взаимного поджатия фрикционного элемента и площадки, отличающийся тем, что опорная площадка выполнена в виде разрезного кольца для размещения в отверстии образца, при этом разрезанные части кольца последовательно соединены между собой упругими элементами с возможностью радиального перемещения, а фрикционный элемент выполнен в виде конуса, размещенного внутри опорной площадки с возможностью вращения и осевого перемещения.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для проведения механических испытаний материала, в частности испытаний на растяжение и ползучесть образцов в канале ядерного реактора.

Способ и устройство для динамических испытаний режущей проволоки // 2506558

Группа изобретений относится к испытательной технике и может быть использована для динамических испытаний режущей проволоки на разрыв. Согласно изобретению, способ динамических испытаний режущей проволоки включает ее растяжение в испытательной установке, при этом растяжение проводят путем протягивания проволоки через зону температурного нагрева с заданными значениями температуры и усилия натяжения.

Способ определения склонности к образованию трещин при повторном нагревании // 2502061

Использование: для определения склонности материала к образованию трещин при повторном нагревании. Сущность заключается в том, что выполняют измерение длины образца; приложение к образцу первого напряжения для достижения заданного удлинения образца; осуществление заданной термообработки образца; приложение к образцу второго напряжения до его разрушения по меньшей мере на две различные части и определение склонности разрушенного образца к образованию трещин при повторном нагревании.

Способ определения прочности соединения стоматологического восстановительного материала с твердыми тканями зуба и устройство для его реализации // 2489112

Изобретение относится к стоматологическому материаловедению и может быть использовано для определения прочности соединения стоматологических восстановительных материалов (стоматологических реставрационных материалов) с твердыми тканями зуба пациента - дентина и эмали, в т.ч.

Способ определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы // 2478928

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, температур фазовых превращений, величины эффекта памяти формы и может быть использовано в различных областях техники.

Установка для испытания образца из материала с памятью формы при сложном напряженном состоянии // 2476854

Изобретение относится к области испытаний материалов с памятью формы при циклических, тепловых и механических воздействиях. .

Установка для механических испытаний образцов из делящихся материалов при повышенных температурах // 2400728

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение материалов, кратковременную ползучесть при растяжении в вакууме при повышенных температурах. .

Устройство для исследования конструкционных материалов на возгорание в среде газообразного окислителя, содержащего частицы различных материалов (варианты) // 2398208

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам исследования образцов конструкционных материалов (КМ) в среде газообразного окислителя при различных давлениях и температурах.

Способ определения податливости стержневых или формовочных смесей // 2398207

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам технологического контроля при определении физико-механических свойств стержневых и формовочных смесей.

Способ определения долговечности конструкционных материалов в условиях воздействия агрессивных факторов и устройство для его осуществления // 2396540

Изобретение относится к методам испытаний конструкционных материалов. .

Установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве // 2515351

Изобретение относится к механическим и теплофизическим испытаниям и может быть использовано в процессе испытаний токопроводящих материалов. Заявлена установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве, содержащая рабочую вакуумную камеру с токоподводами, цанговыми зажимами для крепления образца, регистрирующую аппаратуру, нагружающий элемент, динамометр. Регистрирующая аппаратура состоит из термопар, приваренных непосредственно на рабочей части образца, датчика перемещений индуктивного коаксиального, закрепленного на средней части образца, и динамометра. Нагружающий элемент выполнен в виде тонкостенной трубы, в которой размещена тяга, жестко соединенная через цанговый зажим с образцом. Другой конец образца также через цанговый зажим соединен с динамометром, установленным шарнирно на имеющейся раме. Токоподводы установлены с возможностью нагрева образца и нагружающего элемента. Регистрирующая аппаратура связана с контрольно-измерительной аппаратурой, которая связана с ПЭВМ. Технический результат - повышение информативности данных испытаний. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Термонагружатель к стенду для исследования образцов материалов при энергообмене // 2517743

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента. Фрикционный элемент выполнен в виде витой цилиндрической пружины, одним концом соединенной с приводом вращения, опорная площадка выполнена в виде трубы для размещения в отверстии образца. Наружный диаметр пружины превышает внутренний диаметр трубы, а в трубе выполнены прорези в соответствии с зонами прогрева. Технический результат: увеличение объема информации путем обеспечения испытаний при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия. 1 ил.

Установка для испытания материалов на прочность // 2518848

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов материалов на прочность. Сущность: установка содержит основание (1), на котором установлены захваты (2, 3) для образца (4), нагружатель (5), связанный с захватами (2, 3), приспособление для нагрева в виде теплопроводного кольца (6) для закрепления на поверхности образца (4), фрикционный элемент (7), предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца (6), приспособление для поджатия фрикционного элемента (7) к кольцу (6) с упругим элементом (8) и регулятором (9) деформации упругого элемента (8), приспособление для перемещения фрикционного элемента (7) относительно кольца (6) с платформой (10) и приводом (11) вращения с валом (12). Кроме того, установка снабжена дополнительными приспособлениями (13) для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца (4). При этом каждое приспособление (13) для нагрева снабжено шкивом (14), установленным на валу (12) соответствующего привода (11) вращения. Фрикционные элементы (7) выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы (14) с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца (6, 13) с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием. Приводы (11) установлены на платформах (10). Упругие элементы (8) и регуляторы (9) деформации упругих элементов (8) соединяют платформы (10) с основанием (1). Нагружатель (5) выполнен в виде пресса для механического нагружения образца (4). Технический результат - расширение объема получаемой информации. 1 ил.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов // 2523076

Изобретение относится к средствам испытаний образцов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, опорный элемент из теплопроводного материала, устройство для взаимного перемещения фрикционного и опорного элементов с приводом вращения и приспособление для взаимного поджатия фрикционного и опорного элементов. Термонагружатель дополнительно снабжен шкивом, кинематически связанным с приводом вращения. Фрикционный элемент выполнен виде замкнутого гибкого элемента, охватывающего шкив, опорный элемент выполнен в виде набора трубок, предназначенных для размещения внутри образца вдоль линии термического нагружения. Фрикционный элемент размещен в отверстиях трубок опорного элемента. Технический результат: увеличение объема информации путем обеспечения исследований при подводе термической нагрузки к разным частям объема образца вдоль регулируемой изогнутой линии термического нагружения. 1 ил.

Способ определения критической температуры хрупкости металлов и сплавов // 2530480

Изобретение относится к испытаниям механических свойств металлов и сплавов и может быть использовано для оценки критической температуры хрупкости металла элементов нефтегазового оборудования при эксплуатации в сероводородсодержащих средах, вызывающих охрупчивание металла. Сущность: образцы отбирают из макропробы одного из элементов группы нефтегазового оборудования. Каждый образец подвергают охрупчиванию путем растяжения до одной из остаточной деформации 0, 10, 20, 30, 40%, после чего из каждого образца макропробы вырезают образцы испытаний и измеряют в них твердость при каждой из температур испытаний -60, -40, -20, 0, 10, 20°C, затем для каждой остаточной деформации и каждой температуры испытаний проводят испытания образцов на ударный изгиб. Устанавливают зависимости ударной вязкости от твердости для каждой из температур испытаний. Критическую температуру хрупкости определяют как точку пересечения кривой зависимости ударной вязкости от температуры с нормативным значением ударной вязкости для металла данной группы однотипного нефтегазового оборудования. Зависимости ударной вязкости от твердости описываются формулой KCV=A еB*H, где A и B - экспериментальные коэффициенты для каждого металла и температуры испытаний, H - твердость по Бринелю. Технический результат: повышение точности и надежности результатов, снижение трудоемкости и материалоемкости оценки критической температуры хрупкости металлов и сплавов нефтегазового оборудования при эксплуатации в сероводородсодержащих средах. 3 ил.

Способ определения предела прочности при растяжении диэлектрических материалов при индукционном нагреве // 2538419

Изобретение относится к методам определения механических характеристик диэлектрических материалов с учетом условий их применения. Сущность способа заключается в определении предела прочности при растяжении стандартных образцов при высокоинтенсивном индукционном нагреве промежуточного металлического нагревательного элемента, имеющего тепловой контакт с испытываемым образцом. Способ учитывает специфику применения материалов в изделиях с высокими тепловыми нагрузками и скоростями нагрева. В условиях эксплуатации материала в таких изделиях происходит динамический нагрев при скоростях нагрева 10-100°C/с до температуры начала деструкции при общем времени нагрева от нескольких десятков секунд до нескольких минут. Вследствие этого материал в условиях эксплуатации испытывает тепловые нагрузки меньшей длительности, чем в условиях механических испытаний образцов стандартными методами. При этом время выдержки материала при высокой температуре оказывает существенное влияние на его механические характеристики. Индукционный нагрев позволяет осуществлять быстрый нагрев промежуточного металлического нагревательного элемента с возможностью точного автоматического управления нагревом, что является существенным для реализации динамического нагрева по заданному режиму. Технический результат − уменьшение погрешности определения механических характеристик. 5 ил.

Устройство для формирования и испытания образцов тонких покрытий // 2545082

Изобретение относится к лабораторной испытательной технике, а именно к устройству для формирования и испытания образца тонких покрытий в нагрузочных устройствах, например, для испытания тонких керамических теплозащитных покрытий на механическую прочность растяжением. Устройство представляет собой предназначенный для размещения в нагрузочном устройстве разъемный узел, содержащий две цилиндрические и кольцевую детали, внешняя поверхность которых предназначена для нанесения, по меньшей мере, одного слоя тонкого покрытия и формирования образца. Одна из цилиндрических деталей имеет по оси цилиндрическую полость, а другая ответный цилиндрический выступ, размещаемый через отверстие кольца в полости и соединяющий детали. Внешняя поверхность цилиндрических деталей имеет адгезию, а поверхность кольца - без адгезии с наносимыми на них покрытиями, и служат, соответственно, для формирования образца в виде соединительного слоя и/или безадгезионного тонкого покрытия. Технический результат: повышение достоверности исследования прочностных свойств тонких покрытий путем формирования безадгезионного продольного поверхностного образца на разъемном узле, пригодном для нагружения продольным и температурным нагружениями. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ испытания стойкости оптического кабеля действию замерзающей воды в защитном полимерном трубопроводе // 2557341

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для испытания стойкости оптического кабеля (ОК), предназначенного для прокладки в защитном полимерном трубопроводе (ЗПТ), к действию замерзающей воды в ЗПТ. Отличительная особенность заявленного способа испытаний стойкости ОК действию замерзающей воды заключается в том, что для испытаний дополнительно используют демпфирующую полимерную трубку, проложенную в стальной трубе вместе с ЗПТ с образцом OK. ЗПТ и стальная труба заполнены дистиллированной водой. При этом испытаниям подвергается образец ОК в заполненном водой ЗПТ, а нагрузка на ЗПТ при замерзании воды в стальной регулируется за счет изменения избыточного давления в демпфирующей полимерной трубке. Технический результат - возможность моделирования нагрузки на ОК в промерзающем грунте в условиях, близких к условиям прокладки ОК в ЗПТ в различных категориях промерзающего грунта. 1 ил.

Способ определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов // 2564520

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов, конкретно к способам определения температуры стеклования Tc, температуры α-перехода Tα температуры начала перехода из стеклообразного состояния в высокоэластичное Tнп и теплостойкости. Сущность: образец в виде стержня постоянного сечения с шарнирно закрепленными концами подвергают продольному изгибу до заданной величины прогиба/напряжения, производят нагрев образца при постоянном прогибе с регистрацией изменения осевой силы, и температуры нагрева. Для построения термомеханической кривой и определения температуры начала перехода Tнп, температуры стеклования Tс и температуры α-перехода Tα продольное нагружение образца осуществляют до величины прогиба/напряжения, исключающих его разрушение в исследуемом диапазоне температур, соответствующих 0,05-0,1 от разрушающего прогиба/напряжения образца, а для определения теплостойкости продольное нагружение осуществляют до величины прогиба/напряжения, обеспечивающих гарантированное разрушение образца в исследуемом интервале температур, преимущественно 0,1-0,5 от разрушающего прогиба/напряжения, при этом теплостойкость образца определяют как температуру, при которой происходит его разрушение. Технический результат: обеспечение высокой достоверности получаемых результатов, а также возможность определения комплексной характеристики полимерного композиционного материала - его теплостойкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для испытания на растяжение дугообразных образцов из токопроводящего материала при повышенной температуре // 2566393

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токопроводящих материалов с целью получения диаграммы деформирования при одноосном растяжении и импульсном нагреве в вакууме или инертной среде. Устройство выполнено в виде составной круговой направляющей, образованной двумя, имеющими возможность поворота относительно общей оси, фрагментами. Их опорные поверхности совпадают по форме с вогнутой поверхностью образца и соосными шарнирными хвостовиками, соединенными с нагружающим устройством. Опорная поверхность обоих фрагментов круговой направляющей в местах контакта с образцом выполнена из токонепроводящего и теплоизолирующего материала, механизмы для крепления образца выполнены в виде токоподводов, при этом, по крайней мере, один из них электрически изолирован от фрагментов устройства. В состав устройства включены датчики усилия, деформации, температуры образца, источник электрического тока и коммутирующее устройство, а также герметичная охватывающая рабочая камера, оснащенная токовводами силовой электрической цепи нагрева образца и электрически изолированным разъемом для подключения датчиков усилия, деформации и температуры образца. Технический результат: возможность точного определения механических свойств дугообразных образцов из токопроводящих материалов при одноосном растяжении и импульсном нагреве в вакууме или инертной среде с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых материалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.