1600℃高溫陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)

高溫陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)技術(shù)方案

方案信息

標(biāo)題:高溫陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)技術(shù)方案

型號(hào):STR HMOR-1602QP

版本號(hào):V2.1

日期:2025-10-05

編制:洛陽(yáng)賽特瑞技術(shù)部

概述簡(jiǎn)介

STR HMOR-1602QP高溫陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)是專為陶瓷材料在高溫環(huán)境下進(jìn)行抗彎強(qiáng)度測(cè)試而設(shè)計(jì)的精密設(shè)備。

該1600℃高溫陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)?采用先進(jìn)的電加熱技術(shù)和高精度載荷控制系統(tǒng),能夠在室溫至1600℃范圍內(nèi)對(duì)陶瓷試樣進(jìn)行三點(diǎn)或四點(diǎn)彎曲測(cè)試,為陶瓷材料的研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

遵循標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 14390-2008《精細(xì)陶瓷高溫彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法》

ASTM C1161-18《Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature》

ASTM C1211-18《Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Elevated Temperatures》

ISO 17565:2003《Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Test method for flexural strength of monolithic ceramics at elevated temperatures》

用途

本設(shè)備主要用于:

陶瓷材料研發(fā)階段的高溫力學(xué)性能評(píng)估

陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量控制和批次檢驗(yàn)

高溫環(huán)境下陶瓷材料的失效分析

陶瓷材料工藝優(yōu)化研究

原理

采用三點(diǎn)或四點(diǎn)彎曲加載方式,將標(biāo)準(zhǔn)尺寸的陶瓷試樣置于高溫環(huán)境中,通過(guò)精密加載系統(tǒng)施加恒定速率載荷,記錄試樣斷裂時(shí)的最大載荷,結(jié)合試樣尺寸計(jì)算抗彎強(qiáng)度。設(shè)備集成高溫爐、精密加載系統(tǒng)、位移測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境下的精確力學(xué)測(cè)試。

主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名稱:高溫陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)

英文名稱:High Temperature Ceramic Flexural Strength Testing Machine

設(shè)備型號(hào):STR HMOR-1602QP

設(shè)備結(jié)構(gòu):門式框架結(jié)構(gòu),集成高溫爐、加載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

最大試驗(yàn)力:10kN

試驗(yàn)力測(cè)量范圍:0.4%-100%FS

試驗(yàn)力示值相對(duì)誤差:±0.5%

試驗(yàn)力分辨力:1/500000FS

位移測(cè)量范圍:0-200mm

位移示值相對(duì)誤差:±0.5%

位移分辨力:0.001mm

變形測(cè)量范圍:0-10mm

變形示值相對(duì)誤差:±0.5%

變形分辨力:0.001mm

試驗(yàn)速度范圍:0.001-500mm/min

速度控制精度:±0.5%

高溫爐溫度范圍:室溫-1600℃

溫度控制精度:±2℃

溫度均勻性:±5℃

加熱速率:0-20℃/min

均熱帶長(zhǎng)度:100mm

彎曲夾具跨距:20-150mm可調(diào)

壓頭半徑:2-10mm可選

試樣尺寸范圍:3×4×40mm至10×20×120mm

電源要求:AC380V±10%,50Hz,15kW

主機(jī)重量:約1200kg

主機(jī)尺寸:1200×800×2200mm(L×W×H)

可增選配置

四點(diǎn)彎曲夾具

高溫引伸計(jì)(1200℃/1600℃)

氣氛控制系統(tǒng)(惰性氣體/還原性氣體)

自動(dòng)送樣系統(tǒng)

高溫觀察窗

計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試軟件(CAQ)

數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)功能

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主機(jī)框架

采用高強(qiáng)度鑄鐵制造,經(jīng)時(shí)效處理,確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性。門式結(jié)構(gòu)便于試樣裝夾和高溫爐維護(hù)。

高溫爐系統(tǒng)

硅鉬棒加熱元件,最高溫度1600℃

多段PID溫度控制,確保溫度均勻性

輕質(zhì)陶瓷纖維保溫層,節(jié)能高效

水冷爐殼,確保操作安全

加載系統(tǒng)

精密滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)

伺服電機(jī)控制,速度范圍寬

高精度載荷傳感器,抗偏載能力強(qiáng)

自動(dòng)調(diào)心裝置,確保加載同軸度

控制系統(tǒng)

基于PLC的集成控制

觸摸屏人機(jī)界面

多段程序控制功能

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和顯示

安全系統(tǒng)

多重安全聯(lián)鎖

超溫保護(hù)

過(guò)載保護(hù)

緊急停止按鈕

標(biāo)準(zhǔn)配置

主機(jī)框架(含加載系統(tǒng))

高溫爐及溫控系統(tǒng)

三點(diǎn)彎曲夾具(跨距可調(diào))

載荷傳感器(10kN)

位移測(cè)量系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集和分析軟件

計(jì)算機(jī)及打印機(jī)

操作手冊(cè)和維護(hù)工具包

校準(zhǔn)證書

質(zhì)保書

易損件

硅鉬棒加熱元件(壽命約2000小時(shí))

高溫爐保溫材料

彎曲壓頭(陶瓷材質(zhì))

密封圈

保險(xiǎn)絲

使用壽命

主機(jī)框架:≥20年

加載系統(tǒng):≥10年

高溫爐:≥5年(加熱元件需定期更換)

控制系統(tǒng):≥8年

傳感器:≥5年

售后質(zhì)保

整機(jī)質(zhì)保期:1年(自驗(yàn)收合格之日起)

加熱元件質(zhì)保:6個(gè)月

軟件終身免費(fèi)升級(jí)

提供終身技術(shù)支持

響應(yīng)時(shí)間:24小時(shí)內(nèi)

現(xiàn)場(chǎng)服務(wù):48小時(shí)內(nèi)(中國(guó)大陸地區(qū))

包裝運(yùn)輸

小件(夾具、工具等):木箱包裝,內(nèi)襯防震材料

大件(主機(jī)、高溫爐等):簡(jiǎn)易包裹+防震支架+防水罩

運(yùn)輸方式:汽運(yùn)/海運(yùn)(根據(jù)客戶要求)

交貨期:合同生效后90個(gè)工作日

使用環(huán)境要求

環(huán)境溫度:10-35℃

相對(duì)濕度:≤80%RH

大氣壓力:86-106kPa

電源波動(dòng):±10%以內(nèi)

接地電阻:≤4Ω

無(wú)強(qiáng)電磁干擾

無(wú)腐蝕性氣體

基礎(chǔ)承重:≥2000kg/m2

通風(fēng)良好,必要時(shí)配備空調(diào)

使用注意事項(xiàng)(含加熱元件)

升溫速率不超過(guò)20℃/min,避免熱沖擊損壞加熱元件

1600℃使用溫度下,連續(xù)工作時(shí)間不超過(guò)4小時(shí)

定期檢查加熱元件電阻值,偏差超過(guò)20%需更換

爐內(nèi)嚴(yán)禁放置揮發(fā)性或腐蝕性物質(zhì)

降溫時(shí)需保持適當(dāng)通風(fēng),避免急冷

新加熱元件首次使用需低溫烘干(200℃保溫2小時(shí))

加熱元件更換必須由專業(yè)人員進(jìn)行

定期檢查爐襯完整性,發(fā)現(xiàn)裂縫及時(shí)修補(bǔ)

保持爐內(nèi)清潔,避免污染物影響加熱元件壽命

操作方法(SOP級(jí))

開機(jī)前準(zhǔn)備

檢查設(shè)備接地是否良好

檢查各連接線纜是否松動(dòng)

檢查高溫爐內(nèi)是否有異物

檢查冷卻水系統(tǒng)是否正常

檢查彎曲夾具是否安裝正確

準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)試樣(尺寸符合要求)

試樣安裝

將試樣置于下壓輥中心位置

調(diào)整跨距至規(guī)定值

確保試樣與壓輥接觸良好

關(guān)閉高溫爐門

參數(shù)設(shè)置

打開控制軟件

輸入試樣基本信息(尺寸、編號(hào)等)

設(shè)置試驗(yàn)溫度(室溫-1600℃)

設(shè)置升溫速率(≤20℃/min)

設(shè)置保溫時(shí)間(≥30min)

設(shè)置加載速率(通常0.5mm/min)

設(shè)置停止條件(最大載荷或位移)

開始試驗(yàn)

啟動(dòng)溫控系統(tǒng),開始升溫

達(dá)到設(shè)定溫度后,保溫至規(guī)定時(shí)間

啟動(dòng)加載系統(tǒng),開始試驗(yàn)

觀察試驗(yàn)過(guò)程,記錄異常現(xiàn)象

試樣斷裂后,系統(tǒng)自動(dòng)停止

保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)束

關(guān)閉加熱系統(tǒng),開始降溫

溫度降至200℃以下方可打開爐門

取出試樣和壓頭

清理爐內(nèi)雜物

關(guān)閉所有電源

填寫設(shè)備使用記錄

數(shù)據(jù)處理

打開數(shù)據(jù)分析軟件

導(dǎo)入試驗(yàn)數(shù)據(jù)

自動(dòng)計(jì)算抗彎強(qiáng)度

生成試驗(yàn)報(bào)告

打印或?qū)С鰯?shù)據(jù)

重要聲明

本設(shè)備需要專業(yè)人員操作使用!

操作人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)并取得操作資格證書

高溫操作存在危險(xiǎn),必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)程

設(shè)備維護(hù)必須由授權(quán)技術(shù)人員進(jìn)行

任何未經(jīng)授權(quán)的改裝或維修將導(dǎo)致質(zhì)保失效

使用中發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)并聯(lián)系技術(shù)支持

定期校準(zhǔn)是確保測(cè)試準(zhǔn)確性的必要條件

本技術(shù)方案最終解釋權(quán)歸設(shè)備制造商所有

警告:高溫陶瓷測(cè)試涉及1600℃極端溫度,操作不當(dāng)可能導(dǎo)致嚴(yán)重人身傷害或設(shè)備損壞!

凡是在“高溫下承受機(jī)械應(yīng)力、且一旦斷裂就可能引發(fā)安全事故或功能失效”的陶瓷件，都需要做高溫抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)。

陶瓷進(jìn)行高溫抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)康?

量化服役安全裕度

航空葉片、航天隔熱瓦、汽車渦輪、鋰電窯具等陶瓷部件,工作溫度常達(dá) 1000–1600 ℃;高溫抗彎強(qiáng)度是“高溫強(qiáng)度設(shè)計(jì)”最直接、最敏感的力學(xué)指標(biāo),直接決定壁厚、肋高、冷卻孔布局等關(guān)鍵尺寸。

暴露常溫下看不見(jiàn)的缺陷

晶界玻璃相軟化、微裂紋慢速擴(kuò)展、氧化誘生裂紋、晶粒異常長(zhǎng)大等損傷,只有在高溫、受載雙重刺激下才會(huì)顯現(xiàn);抗彎試驗(yàn)?zāi)茉趯?shí)驗(yàn)室里“提前”把這些隱患放大成可測(cè)量的強(qiáng)度下降。

建立材料-工藝-性能反饋閉環(huán)

原料純度、燒結(jié)助劑、保溫時(shí)間、氣氛壓力、后處理(HIP、表面涂層)等任何工藝波動(dòng),都會(huì)首先反映在強(qiáng)度上;高溫抗彎數(shù)據(jù)是工藝窗口優(yōu)化、質(zhì)量一致性控制最靈敏的“晴雨表”

陶瓷材料強(qiáng)度試驗(yàn)方法

1 范圍

本文件描述了陶瓷材料常溫抗壓強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度的測(cè)定方法。

本文件適用于陶瓷材料及其輔助材料的測(cè)定。

2 規(guī)范性引用文件

本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。

3 術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1抗壓強(qiáng)度 compressivestrength

材料在單位面積上所能承受的最大載荷。

3.2抗彎強(qiáng)度 bendingstrength

試樣受靜彎曲力作用到破壞時(shí)的最大應(yīng)力。

注:用試樣破壞時(shí)所受彎曲力距斷裂處的斷裂模數(shù)之比表示。

4 儀器設(shè)備

4.1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī):試樣充分壓碎時(shí)的壓力在試驗(yàn)機(jī)量程的10%~90%之間。試驗(yàn)機(jī)相對(duì)誤差不大

于1%,能等速加荷。其中一塊壓板裝有球形座,能補(bǔ)償試樣受壓面與壓板之間平行度的微小偏差。

4.2 抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī):相對(duì)誤差不大于1%,能夠等速加荷,加荷及支撐刀口直徑為10mm±0.1mm。

4.3 游標(biāo)卡尺:精度為0.02mm。

4.4 烘箱:能在110 ℃±5 ℃保溫。

4.5 干燥皿。

4.6 天平:精度為0.1g。

5 試樣

5.1 抗壓強(qiáng)度試樣

5.1.1 圓柱體試樣10件,直徑(d)為20mm±2mm,長(zhǎng)度(L)為20mm±2mm[粗陶試樣直徑d 為

50mm±5mm,長(zhǎng)度(L)為50mm±5mm]。

5.1.2 試樣的制備采用與該材料在實(shí)際生產(chǎn)中相同的工藝。

5.1.3 試樣加工至兩底面的不平行度小于0.1mm/mm,母線與底面的不垂直度小于1°。

5.1.4 試樣應(yīng)無(wú)明顯缺陷、表面清潔。

5.2 抗彎強(qiáng)度試樣

5.2.1 長(zhǎng)方體試樣10件,長(zhǎng)度(L)為120mm±1mm,寬度(b)為20mm±1mm,寬厚比為1∶1。

5.2.2 試樣的制備采用與該材料在實(shí)際生產(chǎn)中相同的工藝條件。

5.2.3 試樣應(yīng)加工規(guī)整,無(wú)明顯缺陷。

6 試驗(yàn)步驟

6.1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)步驟

6.1.1 將試樣置于溫度為110 ℃±5 ℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器,冷卻至室溫。

6.1.2 測(cè)量并記錄每塊試樣的直徑和長(zhǎng)度、精確至0.1mm。

6.1.3 將試樣放入抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)壓板中心,并在試樣兩受壓面墊襯1mm 厚的草板紙。

6.1.4 選擇適當(dāng)量程,以2×102 N/s(粗陶1.5×102 N/s)的速度均勻加載直至試樣破碎,記錄試樣破碎

的最大載荷。

6.2 抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)步驟

6.2.1 將試樣置于溫度為110 ℃±5 ℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器,冷卻至室溫。

6.2.2 將試樣安放在支撐刀口上,調(diào)整支撐刀口間距,使支撐刀口以外試樣的長(zhǎng)度為10mm,兩個(gè)支撐

刀口應(yīng)在同一平面內(nèi)且互相平行,并使加荷刀口位于兩支撐刀口的正中。

6.2.3 開啟抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。注意加荷刀口接觸試樣時(shí)不應(yīng)沖擊,以平均10N/s~50N/s的速度等速

加荷,(彎曲強(qiáng)度較小的試樣,選擇較低的加荷速度)直至斷裂。記錄試樣斷裂時(shí)的最大載荷。

6.2.4 用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣斷裂處的寬度和厚度,精確至0.1mm。

7結(jié)果計(jì)算及數(shù)據(jù)處理

8 試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容:

a) 試驗(yàn)依據(jù);

b) 樣品描述(名稱、數(shù)量、種類、尺寸等);

c) 抗壓強(qiáng)度的抗壓強(qiáng)度值、有效試驗(yàn)次數(shù)、最終試驗(yàn)結(jié)果;

d) 抗彎強(qiáng)度的刀口間距、加荷速度、斷面厚度、斷面寬度,抗彎強(qiáng)度值、有效試驗(yàn)次數(shù)、最終試驗(yàn)

結(jié)果;

e) 試驗(yàn)人員、試驗(yàn)日期;

f) 其他需要說(shuō)明的情況。