蠕變是固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下,應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同,塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn),而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長,它在應(yīng)力小于彈性極限施加的力時也能出現(xiàn)。
許多材料(如金屬、塑料、巖石和冰)在一定條件下都表現(xiàn)出蠕變的性質(zhì)。由于蠕變,材料在某瞬時的應(yīng)力狀態(tài),一般不僅與該瞬時的變形有關(guān),而且與該瞬時以前的變形過程有關(guān)。許多工程問題都涉及蠕變。在維持恒定變形的材料中,應(yīng)力會隨時間的增長而減小,這種現(xiàn)象為應(yīng)力松弛,它可理解為一種廣義的蠕變。
8月中旬,中國科學(xué)院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項目“蠕變試驗機(jī)液態(tài)氧控鉛合金環(huán)境試驗系統(tǒng)”通過測試驗收。該項目組成員攻堅克難,掌握了液態(tài)鉛合金氧測控、試樣應(yīng)變測量等材料蠕變性能測試所需的核心技術(shù),鉛合金氧濃度測控范圍為10-9-10-3wt%,可實現(xiàn)最高溫度600℃液態(tài)鉛合金氧濃度的精確可調(diào)可控。
鉛基反應(yīng)堆是具有重要發(fā)展前景的先進(jìn)核能系統(tǒng),基于鉛基堆技術(shù)的小型鉛基反應(yīng)堆核電源“核電寶”,具有安全、經(jīng)濟(jì)、續(xù)航強(qiáng)等優(yōu)點,有望實現(xiàn)小型高功率能源技術(shù)的革命,可廣泛應(yīng)用于多種環(huán)境,如為海島和海洋平臺提供電力和淡化海水、船舶提供電力,極地或偏遠(yuǎn)地區(qū)提供獨立分布式供電,工業(yè)園區(qū)熱電聯(lián)供等等,能夠為我國核科學(xué)技術(shù)事業(yè)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
蠕變試驗機(jī)主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮持久、蠕變、松弛試驗以及低周疲勞和蠕變疲勞試驗,試驗方法滿足GB/T2039-1997《金屬拉伸蠕變機(jī)持久試驗方法》、HB5151-1996《金屬高溫拉伸蠕變試驗方法》、HB5150-1996《金屬高溫拉伸持久試驗方法》及JJG276-88《高溫蠕變、持久強(qiáng)度試驗機(jī)》的相關(guān)規(guī)定。
蠕變持久試驗機(jī),按結(jié)構(gòu)和原理分機(jī)械式、電子式兩種,機(jī)械式為傳統(tǒng)的產(chǎn)品;電子式是開發(fā)的新產(chǎn)品。由于電子式蠕變持久試驗機(jī)與機(jī)械式相比具有獨特的優(yōu)點,市場需求量急增,尤其是蠕變性能試驗的場合。電子式蠕變持久試驗機(jī)具有如下特點:
1、不僅進(jìn)行蠕變持久試驗,還能進(jìn)行應(yīng)力松弛試驗及低周蠕變循環(huán)試驗;
2、無沖擊自動施加或卸除試驗力;
3、以多步驟方式控制恒試驗力、恒變形、勻試驗力速率、勻變形速率,其控制功能符合GB/T228標(biāo)準(zhǔn),能夠進(jìn)行金屬材料短時高溫拉伸或室溫拉伸試驗。雖然電子式試驗機(jī)具有上述優(yōu)點,但電子式試驗機(jī)測力系統(tǒng)的溫度漂移和標(biāo)
定值漂移是無法徹底消除的。所以電子式試驗機(jī)適合于較短時間試驗,長時間試驗建議使用機(jī)械式試驗機(jī)。
機(jī)械式蠕變持久試驗機(jī)主要由主機(jī)、高溫爐及溫控系統(tǒng)、測變形系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)等部分組成。試驗機(jī)可單控或群控。
主機(jī):上橫梁與臺面用兩根立柱相連,構(gòu)成門式高剛度框架,臺面中央裝有滾珠絲杠副。伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動經(jīng)減速機(jī),帶動絲杠旋轉(zhuǎn)。下拉桿上裝有行程開關(guān),用于保護(hù)下夾頭的極限位置;伺服電機(jī)上的光電編碼器用于下夾頭位置檢測及試驗速度的反饋。速度控制采用了進(jìn)口全數(shù)字交流伺服系統(tǒng),通過高精度反饋構(gòu)成全閉環(huán)控制,不僅調(diào)速范圍寬,且響應(yīng)速度快而定位時間短。
下拉桿與測力傳感器聯(lián)接、上拉桿與衡量聯(lián)接均用球形支座,而且兩球座間距大轉(zhuǎn)動自如,有效地保證夾頭間同軸度。
高溫爐及控溫系統(tǒng)
a、高溫爐有對開式和圓筒式兩種結(jié)構(gòu)。對開式高溫爐配有轉(zhuǎn)動式支架,裝卸試樣方便;圓筒式高溫爐配有電動升降結(jié)構(gòu),對中性好,裝卸試樣也方便。
高溫爐采用較新型HREφ1.5mm(或φ5mm)粗爐絲,低電壓100V(或24V)供電。因此,電爐壽命長,絕緣要求低。
b、控制儀是智能型調(diào)節(jié)儀,性能可靠,操作簡單,精度高。選用了可控硅移相式過零控制電路,防止升溫過沖不超過3℃,并且溫度波動小。
測量控制系統(tǒng)
考慮測力傳感器本身蠕變,選擇了二倍于最大試驗力的傳感器。測控系統(tǒng)與電子式萬能試驗機(jī)基本相同。