1500 ℃高溫陶瓷抗折試驗機技術方案

一、方案信息

標題:1500 ℃高溫陶瓷抗折試驗機技術方案

型號:STR HTR-4M-2025

版本號:V1.0

日期:2025-10-05

編制:洛陽賽特瑞技術研發中心

二、概述簡介

STR HTR-4M-2025 高溫陶瓷抗折試驗機是專為先進陶瓷、耐火材料、結構陶瓷、電子陶瓷等在高溫環境(最高 1500 ℃)下進行三點/四點抗折強度測試而開發的精密機電一體化設備。整機采用雙立柱門式結構,伺服電機+滾珠絲杠加載,高溫爐體與力學加載系統分離設計,實現高溫下抗折性能的高精度、高重復性測試,是科研院所、質檢機構、先進陶瓷企業研發與質控的關鍵基礎裝備。

三、遵循標準

四、用途

精細陶瓷、結構陶瓷、電子陶瓷、耐火材料、高溫涂層、陶瓷基復合材料等在室溫～1500 ℃范圍內的三點或四點抗折強度測定;

高溫彈性模量、斷裂韌性(配合夾具)輔助研究;

材料開發、工藝優化、質量抽檢、仲裁檢驗。

五、原理

采用伺服電機+減速機+滾珠絲杠實現垂直方向恒速率位移加載;試樣置于高溫爐均溫區內,通過高溫抗折夾具(三點或四點)施加載荷;高精度載荷傳感器實時測量力值,高溫引伸計/位移傳感器測量跨距中心撓度;控制系統自動繪制力-位移曲線,按標準計算抗折強度(MOR)、彈性模量等參數,并在試樣斷裂時自動返回、停機、保存數據。

六、主要技術參數

七、可增選配置

八、結構特點

八、結構特點

1. 主機框架

高剛度雙立柱門式結構,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強度結果的影響;

表面噴塑+高溫烤漆,耐化學腐蝕,易清潔。

2. 加載系統

日本安川 400 W 伺服電機+德國 NEUGART 行星減速機+臺灣 TBI C3 級滾珠絲杠,保證0.5 % 以內速率精度;

采用雙螺母預緊,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 Transducer Techniques),溫度補償 150 ℃,長期穩定性 0.01 %FS/年。

3. 高溫爐體(分離式)

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

輕質多晶纖維爐膛,密度 260 kg/m3,熱容小、升溫快;

爐襯梯度保溫結構:高鋁層+纖維層+空氣夾層,外殼溫升 ≤45 ℃;

左右對開式,氣動彈簧支撐,一鍵開門,開門斷電;

爐體底部陶瓷導軌,快速定位至加載中心,重復定位精度±0.2 mm;

預留觀察窗(φ50 mm,石英玻璃),可選高溫攝像接口。

4. 高溫夾具

三點/四點可換式,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;

支輥自由滾動,摩擦系數≤0.05,跨距塊采用氧化鋯定位銷,更換無需工具;

最高工作溫度 1500 ℃,熱震殘余強度保持率≥90 %;

標配熱膨脹補償墊片,自動修正高溫下跨距變化(≤0.02 mm)。

5. 測量與控溫

B 型雙熱電偶,一支控溫,一支冗余保護;

PID+模糊自整定,過沖≤1 ℃,穩定時間≤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,時間戳精度 1 ms。

6. 軟件功能

向導式中文界面,一鍵生成 GB/T、ISO、ASTM 報告;

實時顯示溫度、力、位移、應力、應變、時間;

斷裂自動判斷(力值下降 30 % 或絕對下降 5 N),自動回位;

數據庫存儲(SQLite),支持局域網多機聯網;

用戶權限管理,操作記錄可追溯;

九、標準配置清單

十、易損件清單(建議 1 年備量)

十一、使用壽命

主機框架:20 年(無塑性變形)

滾珠絲杠:≥20 000 h(免維護潤滑脂)

硅鉬棒:1500 h(連續 1500 ℃)

剛玉夾具:5000 次(避免沖擊)

傳感器:10 年(額定載荷內)

十二、售后質保

十三、包裝運輸

• 主機:熏蒸實木箱+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,硅鉬棒單獨珍珠棉固定;

• 電腦打印機:原廠紙箱+木箱;

• 物流:德邦/順豐大件,全程 GPS 跟蹤,保價 120 % 貨值;

• 出口:免熏蒸膠合板+英文標識+危險品 UN 編號(含熱電偶)。

十四、使用環境要求

十五、使用注意事項(含加熱元件)

硅鉬棒為脆性材料,嚴禁碰撞、快速冷卻(≥10 ℃/min)會斷裂;

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,試樣不得含揮發性粘結劑,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,跌落即報廢;

試樣必須對稱放置,偏心≤0.5 mm,防止側向力損壞傳感器;

最高溫度禁止空爐運行>30 min,防止爐膛過燒;

斷電>10 min必須重新校準溫度;

試驗結束必須爐溫≤300 ℃方可關閉排風,防止熱震;

嚴禁在爐體上方放置易燃物品;

緊急停機:拍下急停→關閉電源→開啟爐門→自然冷卻。

十六、操作方法(SOP 級)

1 開機前檢查

1.1 檢查電源、地線正常;

1.2 檢查急停已復位;

1.3 檢查爐膛清潔、硅鉬棒無裂紋、熱電偶插入深度 25 mm;

1.4 檢查夾具刀口無崩缺、支輥滾動靈活;

1.5 檢查電腦、軟件、通訊線連接正常。

2 試樣安裝

2.1 用游標卡尺測量跨距、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,長軸垂直于支輥;

2.4 關閉爐門,旋緊壓緊輪(聽到“咔噠”聲)。

3 程序設定

3.1 打開HTFlex 軟件→新建試驗→選擇標準 GB/T 6569;

3.2 輸入試樣尺寸、跨距、加載速率(0.5 mm/min);

3.3 設定溫度曲線:室溫→10 ℃/min→1200 ℃→保溫 10 min;

3.4 勾選自動返回、斷裂判斷 30 %、保存數據。

4 啟動試驗

4.1 點擊**“開始”→系統自動升溫→實時顯示溫度/力值;

4.2 到達目標溫度后自動進入保溫**→保溫結束提示;

4.3 點擊**“繼續”→加載頭下降→力-位移曲線實時繪制;

4.4 試樣斷裂→自動停機→自動回位→彈出結果;

4.5 記錄抗折強度、最大力、斷裂撓度**。

5 關機

5.1 爐溫≤300 ℃方可關閉軟件→關閉總電源;

5.2 清理爐膛→用剛玉刷輕掃碎屑→關閉排風;

5.3 填寫使用記錄(日期、操作人、試樣編號、異常描述)。

十七、重要聲明

本高溫陶瓷抗折試驗機設備需由受過專業培訓、具備材料力學與高溫設備操作資質的人員操作使用。嚴禁未經培訓人員上機!高溫、高電壓、脆性材料多重風險并存,違規操作將導致人身傷害及設備損壞!

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