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材料臨界溫度及連續(xù)冷卻曲線測試分析儀操作說明
、概述
材料相變分析儀采用膨脹法是用于測定金屬材料、陶瓷、耐火材料以及其它固體材料,特別是剛玉、耐火材料、精鑄用型殼及型芯材料的熱膨脹系數(shù),臨界溫度以及相變分析。為工廠、科研院校檢測金屬材料、陶瓷、釉料及無機材料制品的性能及科研教學提供*的測試手段。
二、技術(shù)參數(shù)
1、高爐溫:1000℃,冷卻曲線高溫度1000℃
2、升溫速度:高100℃/min(室溫1000℃),降溫速率:在通液氧環(huán)境條件下:從1000℃降100℃,平均30℃/S,(從700℃降100℃,平均50℃/S);在常溫冷卻氣體環(huán)境下:從1000℃降100℃,平均20℃/S(與氣體壓力有關(guān))
3、電源電壓:220V±10﹪,50HZ
4、大功耗≤6KW ,加熱方式:遠紅外加熱方式
5、膨脹值測量范圍及誤差:0--5㎜±0.1%
6、膨脹值指示方式:數(shù)字顯示
7、膨脹值測量分辨率:1um
三、儀器的組成及簡單原理
儀器由傳感器裝置、電阻爐、小車、基座、電器控制箱五部份組成。電爐升溫后爐膛內(nèi)的試樣發(fā)生膨脹,頂在試樣端部的測試桿產(chǎn)生與之等量的膨脹量(如果不計系統(tǒng)的熱變形量的話),這膨脹量由電感位移傳感器及儀表測量出來,并由儀表顯示(也可直接由千分表指示出來)。為消除系統(tǒng)熱變形量對測試結(jié)果的影響,在計算中需加上相應的補償值才是試樣的真實膨脹值。
1、位移傳感裝置中的測試桿端頂著試樣,端連著位移傳感器的鐵芯。試樣的另端頂在固定的試樣架檔板上。因而試樣在此端的自由度被限制了,所以試樣的膨脹將引起位移傳感器的鐵芯相應的位移。測試桿在導支套中移動。
2、采用紅外鍍鈦燈管反射的管式爐。為保證爐管密封材料不致燒損,水冷端蓋中通有冷卻水。
3、試樣裝在試樣管中固定不動,進出爐膛靠移動爐膛來實現(xiàn)。這樣避免了試樣受到振動,爐膛裝在小車上,小車在基座導軌上移動。
4、電氣部分:電氣控制原理見附圖,電爐采用紅外鍍鈦燈管反射爐。爐溫測定采用相應熱電偶及溫控儀。
四、使用與操作
儀器出廠時,各部分已作好調(diào)整。使用時只需要按下列程序操作:
1、將基座安放水平,調(diào)整電爐的位置,使爐膛與試樣管相對運動自如,要防止它們相互發(fā)生擦、碰現(xiàn)象。調(diào)整、移動電阻爐時定要緩慢,以防損壞爐膛和試樣管。調(diào)好后將止動螺釘緊固好,將電爐固定在小車上。再調(diào)整定位腳在導軌上的位置,使小車靠住定位腳時,電爐端面導支套端面距離約為30㎜,然后固緊定位腳。這樣就能保證測試時試樣處于爐膛均溫區(qū)之中。
2、導支套之間須注入適量的機油(用粘度盡量小的潤滑油,以盡可能減少磨擦阻力)。注入測試桿端部兩小孔,使測試桿具有良好的隨動性。
3、當測試桿和試樣接觸后,膨脹值顯示可能不指示“零”位,此時可調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕,使儀表指示在“零”位。
4、檢查各部分的連線,確認各儀表性能正常。
5、電控箱:
(1)按電氣接線圖接好電源、電爐和電偶等連接線。
(2)升溫控制可仔細閱讀配套AI708說明書,利用該控溫儀可手動、自動升溫,如要求速度較慢,可將輸出功率限在30左右,可減少程序升溫的超差,如速度跟蹤不上,可適當增大輸出功率。
(3)隨著爐溫的升高,將試樣膨脹變形值,通過電感位移傳感器將其變化數(shù)值在儀表上指示,或直接在千分表上指示。量程在出廠前已調(diào)好,用戶般不要調(diào)整。
(4)儀器使用完畢,將各開關(guān)撥原位,以免下次開機時造成誤動作而損壞儀器。
6、膨脹系數(shù)計算方法:
試樣升溫達到測試溫度后,根據(jù)記錄結(jié)果,按下式計算出試樣加熱t℃時的線膨脹百分率和平均線膨脹系數(shù):
△Lt-Kt
線膨脹百分率計算公式:δ=———————×100﹪
L
△Lt-Kt
平均線膨脹系數(shù)計算公式:α=——————
L(t-to)
兩公式中:L為試樣室溫時的長度(㎜);
△Lt為試樣加熱t℃時測得的線變量值(mm)(儀表示值), △Lt數(shù)值正負表示試樣的膨脹與負膨脹(收縮);
Kt為測試系統(tǒng)t℃時補償值(mm);
t為試樣加熱量溫度(℃);
t0為試樣加熱前的室溫(℃)。
儀器的補償值Kt需要用戶自己預先測定和計算。求補償值Kt方法是:1000℃以下用石英標樣;1000℃以上用高純剛玉標樣作試樣,進行升溫測試,儀表中數(shù)值包含了標樣、試樣管及測試桿的綜合膨脹值。而補償值Kt應只是試樣管及測試桿在相應溫度下的綜合膨脹值,所以應將標樣在相應溫度下的膨脹值,從膨脹量中扣除后,剩下的膨脹量即為儀器在相應溫度下的補償Kt。而標樣的膨脹系數(shù)為已知的話,則Kt可用下列公式求出。即已知α標、Lt標、L標、t、t0則:
Kt=△Lt標-α標×L標×(t-t0)
石英標樣的膨脹系數(shù)取樣平均值0.55×10-6/℃;剛玉標樣的膨脹系數(shù)可在附錄表中查到。
例如:求1400℃時儀器補償值K1400,用剛玉標樣作試樣進行升溫測試,升溫前量得標樣長度L標=50.1mm,室溫t0=20℃升溫1400℃時,記錄△L1400標=0.11㎜,在表中查的1400℃時剛玉標樣的平均線膨脹系數(shù)α標=8.623×10-6/℃將上述數(shù)值代入公式中
K1400=△L1400標-α標×L標(1400-20)
=0.11-8.623×10-6× 50.1×(1400-20)=-0.408(㎜)
五、調(diào)整與校正
1、膨脹值數(shù)字顯示方式的調(diào)整與校正
①零點:膨脹值采用智能數(shù)字式儀表進行顯示,應將AI501顯示儀表按其說明調(diào)整好所需參數(shù)和量程。開啟儀表電源,并接好各線,所顯示不在“0”位,可通過調(diào)零旋鈕使其回到零點。
②量程校正:
2、升溫過程參數(shù)調(diào)整:
出廠時已對升溫過程各參數(shù)進行調(diào)整,并已鎖定。用戶若要改變,可以參閱AI810P儀表調(diào)校方法說明書。智能儀表相當于程序給定器,調(diào)節(jié)參數(shù)可任意進行,用戶在使用中可以定期對參數(shù)進行標定。
六、試樣規(guī)范及制備
1、試樣尺寸
圓柱體Φ(6~10)×50(mm)方形體(6~10)×(6~10)×50(mm)
2、試樣制備
①型殼材料試樣:用模具壓制蠟模,按型殼工藝涂掛試樣, 脫蠟后在350~400℃燒烤保溫小時,去除殘余模料,隨爐冷卻。試樣如果需要進行焙燒,可免去烘烤。
②陶芯材料試樣:用模具壓制陶芯,按陶芯制工藝燒制試樣(300℃保溫2小時,500℃保溫1小時,900℃保溫1小時,后升溫1150℃保溫2小時,然后隨爐冷卻。)
③用戶可根據(jù)自己的工藝要求制作試樣。
七、安裝、保養(yǎng)
1、儀器應安裝在穩(wěn)定的基礎上,周圍無震動源,機械主機的工作臺高度應低于800㎜。
2、儀器使用過程中,須用氬氣瓶、冷卻水,因而要考慮裝置的擺放和連接。用戶訂購的測溫在1000℃以下的儀器及儀器不需要氬氣保護。
3、試驗完畢后,應及時清潔儀器。
八、產(chǎn)品成套覽表
規(guī)格 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 備 注 |
主 機 | 機械主機 |
| 臺 | 1 | 1000℃以上另配剛玉標樣壹只.用戶可按實際情況將橡皮管剪成六段 |
電 控 箱 |
| 臺 | 1 | ||
附 件 | 石英標樣 | Ф8×50 | 件 | 1 | |
技術(shù)文件 | 產(chǎn)品說明書 |
| 份 | 1 | |
控溫表說明書 | AI708P | 份 | 1 | ||
產(chǎn)品合格證書 |
| 份 | 1 |
九、高純剛玉標樣線膨脹系數(shù)
溫度(℃) | 線膨脹系數(shù)(1/℃) | 溫度(℃) | 線膨脹系數(shù)(1/℃) |
室溫20 | 9.12×10-6 | 900 | 6.546×10-6 |
100 | 9.18×10-6 | 1000 | 6.508×10-6 |
200 | 7.28×10-6 | 1100 | 7.28×10-6 |
300 | 7.92×10-6 | 1200 | 7.352×10-6 |
400 | 7.88×10-6 | 1300 | 7.537×10-6 |
500 | 7.042×10-6 | 1400 | 7.607×10-6 |
600 | 6.742×10-6 | 1500 | 7.828×10-6 |
700 | 6.72×10-6 | 1600 | 8.253×10-6 |
800 | 6.64×10-6 | 1700 | 8.325×10-6 |