1500 ℃高溫陶瓷抗折試驗(yàn)機(jī)技術(shù)方案

一、方案信息

標(biāo)題:1500 ℃高溫陶瓷抗折試驗(yàn)機(jī)技術(shù)方案

型號(hào):STR HTR-4M-2025

版本號(hào):V1.0

日期:2025-10-05

編制:洛陽(yáng)賽特瑞技術(shù)研發(fā)中心

二、概述簡(jiǎn)介

STR HTR-4M-2025 高溫陶瓷抗折試驗(yàn)機(jī)是專為先進(jìn)陶瓷、耐火材料、結(jié)構(gòu)陶瓷、電子陶瓷等在高溫環(huán)境(最高 1500 ℃)下進(jìn)行三點(diǎn)/四點(diǎn)抗折強(qiáng)度測(cè)試而開發(fā)的精密機(jī)電一體化設(shè)備。整機(jī)采用雙立柱門式結(jié)構(gòu),伺服電機(jī)+滾珠絲杠加載,高溫爐體與力學(xué)加載系統(tǒng)分離設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高溫下抗折性能的高精度、高重復(fù)性測(cè)試,是科研院所、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、先進(jìn)陶瓷企業(yè)研發(fā)與質(zhì)控的關(guān)鍵基礎(chǔ)裝備。

三、遵循標(biāo)準(zhǔn)

四、用途

精細(xì)陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷、電子陶瓷、耐火材料、高溫涂層、陶瓷基復(fù)合材料等在室溫～1500 ℃范圍內(nèi)的三點(diǎn)或四點(diǎn)抗折強(qiáng)度測(cè)定;

高溫彈性模量、斷裂韌性(配合夾具)輔助研究;

材料開發(fā)、工藝優(yōu)化、質(zhì)量抽檢、仲裁檢驗(yàn)。

五、原理

采用伺服電機(jī)+減速機(jī)+滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)垂直方向恒速率位移加載;試樣置于高溫爐均溫區(qū)內(nèi),通過(guò)高溫抗折夾具(三點(diǎn)或四點(diǎn))施加載荷;高精度載荷傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量力值,高溫引伸計(jì)/位移傳感器測(cè)量跨距中心撓度;控制系統(tǒng)自動(dòng)繪制力-位移曲線,按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算抗折強(qiáng)度(MOR)、彈性模量等參數(shù),并在試樣斷裂時(shí)自動(dòng)返回、停機(jī)、保存數(shù)據(jù)。

六、主要技術(shù)參數(shù)

七、可增選配置

八、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

八、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1. 主機(jī)框架

高剛度雙立柱門式結(jié)構(gòu),整體鑄造底座+厚壁鋁梁,剛度≥300 kN/mm,最大限度減小彈性變形對(duì)強(qiáng)度結(jié)果的影響;

表面噴塑+高溫烤漆,耐化學(xué)腐蝕,易清潔。

2. 加載系統(tǒng)

日本安川 400 W 伺服電機(jī)+德國(guó) NEUGART 行星減速機(jī)+臺(tái)灣 TBI C3 級(jí)滾珠絲杠,保證0.5 % 以內(nèi)速率精度;

采用雙螺母預(yù)緊,消除反向間隙,壽命≥20 000 h;

配置S 型雙彎曲梁載荷傳感器(美國(guó) Transducer Techniques),溫度補(bǔ)償 150 ℃,長(zhǎng)期穩(wěn)定性 0.01 %FS/年。

3. 高溫爐體(分離式)

三段獨(dú)立控溫,硅鉬棒(Kanthal Super-1900)12 支,熱端直徑 6 mm;

輕質(zhì)多晶纖維爐膛,密度 260 kg/m3,熱容小、升溫快;

爐襯梯度保溫結(jié)構(gòu):高鋁層+纖維層+空氣夾層,外殼溫升 ≤45 ℃;

左右對(duì)開式,氣動(dòng)彈簧支撐,一鍵開門,開門斷電;

爐體底部陶瓷導(dǎo)軌,快速定位至加載中心,重復(fù)定位精度±0.2 mm;

預(yù)留觀察窗(φ50 mm,石英玻璃),可選高溫?cái)z像接口。

4. 高溫夾具

三點(diǎn)/四點(diǎn)可換式,上壓刀口與下支輥均采用99 % 高純剛玉,表面粗糙度 Ra≤0.4 μm;

支輥?zhàn)杂蓾L動(dòng),摩擦系數(shù)≤0.05,跨距塊采用氧化鋯定位銷,更換無(wú)需工具;

最高工作溫度 1500 ℃,熱震殘余強(qiáng)度保持率≥90 %;

標(biāo)配熱膨脹補(bǔ)償墊片,自動(dòng)修正高溫下跨距變化(≤0.02 mm)。

5. 測(cè)量與控溫

B 型雙熱電偶,一支控溫,一支冗余保護(hù);

PID+模糊自整定,過(guò)沖≤1 ℃,穩(wěn)定時(shí)間≤15 min;

控溫儀表RS-485與 PC 軟件雙向通訊,支持 20 段程序升溫;

溫度曲線與力-位移曲線同步記錄,時(shí)間戳精度 1 ms。

6. 軟件功能

向?qū)街形慕缑?一鍵生成 GB/T、ISO、ASTM 報(bào)告;

實(shí)時(shí)顯示溫度、力、位移、應(yīng)力、應(yīng)變、時(shí)間;

斷裂自動(dòng)判斷(力值下降 30 % 或絕對(duì)下降 5 N),自動(dòng)回位;

數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)(SQLite),支持局域網(wǎng)多機(jī)聯(lián)網(wǎng);

用戶權(quán)限管理,操作記錄可追溯;

九、標(biāo)準(zhǔn)配置清單

十、易損件清單(建議 1 年備量)

十一、使用壽命

主機(jī)框架:20 年(無(wú)塑性變形)

滾珠絲杠:≥20 000 h(免維護(hù)潤(rùn)滑脂)

硅鉬棒:1500 h(連續(xù) 1500 ℃)

剛玉夾具:5000 次(避免沖擊)

傳感器:10 年(額定載荷內(nèi))

十二、售后質(zhì)保

十三、包裝運(yùn)輸

• 主機(jī):熏蒸實(shí)木箱+真空鋁塑袋+防震泡沫,六面防震;

• 爐體:可拆卸式木框+纖維板包裹,硅鉬棒單獨(dú)珍珠棉固定;

• 電腦打印機(jī):原廠紙箱+木箱;

• 物流:德邦/順豐大件,全程 GPS 跟蹤,保價(jià) 120 % 貨值;

• 出口:免熏蒸膠合板+英文標(biāo)識(shí)+危險(xiǎn)品 UN 編號(hào)(含熱電偶)。

十四、使用環(huán)境要求

十五、使用注意事項(xiàng)(含加熱元件)

硅鉬棒為脆性材料,嚴(yán)禁碰撞、快速冷卻(≥10 ℃/min)會(huì)斷裂;

升溫速率≤10 ℃/min,800 ℃以下可略快,800 ℃以上必須**≤5 ℃/min**;

爐膛必須清潔干燥,試樣不得含揮發(fā)性粘結(jié)劑,防止污染棒體;

B 型熱電偶為貴金屬,禁止彎折<15 mm 半徑;

剛玉刀口為脆性,安裝必須輕拿輕放,跌落即報(bào)廢;

試樣必須對(duì)稱放置,偏心≤0.5 mm,防止側(cè)向力損壞傳感器;

最高溫度禁止空爐運(yùn)行>30 min,防止?fàn)t膛過(guò)燒;

斷電>10 min必須重新校準(zhǔn)溫度;

試驗(yàn)結(jié)束必須爐溫≤300 ℃方可關(guān)閉排風(fēng),防止熱震;

嚴(yán)禁在爐體上方放置易燃物品;

緊急停機(jī):拍下急?！P(guān)閉電源→開啟爐門→自然冷卻。

十六、操作方法(SOP 級(jí))

1 開機(jī)前檢查

1.1 檢查電源、地線正常;

1.2 檢查急停已復(fù)位;

1.3 檢查爐膛清潔、硅鉬棒無(wú)裂紋、熱電偶插入深度 25 mm;

1.4 檢查夾具刀口無(wú)崩缺、支輥滾動(dòng)靈活;

1.5 檢查電腦、軟件、通訊線連接正常。

2 試樣安裝

2.1 用游標(biāo)卡尺測(cè)量跨距、寬度、厚度,輸入軟件;

2.2 將下支輥放入跨距塊定位孔,輕推到位;

2.3 用陶瓷鑷子將試樣居中放置,長(zhǎng)軸垂直于支輥;

2.4 關(guān)閉爐門,旋緊壓緊輪(聽到“咔噠”聲)。

3 程序設(shè)定

3.1 打開HTFlex 軟件→新建試驗(yàn)→選擇標(biāo)準(zhǔn) GB/T 6569;

3.2 輸入試樣尺寸、跨距、加載速率(0.5 mm/min);

3.3 設(shè)定溫度曲線:室溫→10 ℃/min→1200 ℃→保溫 10 min;

3.4 勾選自動(dòng)返回、斷裂判斷 30 %、保存數(shù)據(jù)。

4 啟動(dòng)試驗(yàn)

4.1 點(diǎn)擊**“開始”→系統(tǒng)自動(dòng)升溫→實(shí)時(shí)顯示溫度/力值;

4.2 到達(dá)目標(biāo)溫度后自動(dòng)進(jìn)入保溫**→保溫結(jié)束提示;

4.3 點(diǎn)擊**“繼續(xù)”→加載頭下降→力-位移曲線實(shí)時(shí)繪制;

4.4 試樣斷裂→自動(dòng)停機(jī)→自動(dòng)回位→彈出結(jié)果;

4.5 記錄抗折強(qiáng)度、最大力、斷裂撓度**。

5 關(guān)機(jī)

5.1 爐溫≤300 ℃方可關(guān)閉軟件→關(guān)閉總電源;

5.2 清理爐膛→用剛玉刷輕掃碎屑→關(guān)閉排風(fēng);

5.3 填寫使用記錄(日期、操作人、試樣編號(hào)、異常描述)。

十七、重要聲明

本高溫陶瓷抗折試驗(yàn)機(jī)設(shè)備需由受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)、具備材料力學(xué)與高溫設(shè)備操作資質(zhì)的人員操作使用。嚴(yán)禁未經(jīng)培訓(xùn)人員上機(jī)!高溫、高電壓、脆性材料多重風(fēng)險(xiǎn)并存,違規(guī)操作將導(dǎo)致人身傷害及設(shè)備損壞!

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