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高岭土高温蠕变试验机的研制
摘要
该研究涉及要求制造的机器，以执行蠕变试验的各种材料被用于高温应用。试件所受最大载荷可达10KN，试验可在最高温度下进行。机器设有离刀加载机构，用于加载应用和测量延伸至55%的标准长度的试样。所有部件都是单独设计、组装完成的。本文介绍了在加热炉中使用高岭土的机器。高岭土是一种粘土矿物材料，是一组工业矿物的一部分，其化学成分为Al2Si2O5(OH)4，通过氧原子与一个八面体氧化铝(AlO6)片相连。高岭土的熔化温度约为1850摄氏度。这就是为什么它可以作为耐火材料在蠕变试验机的炉膛中使用。
该机能够按照ASTM标准对不同材料在不同温度下进行拉伸蠕变试验。
介绍
蠕变
蠕变是材料在恒定应力作用下的一种随时间变化的缓慢变形。这种现象通常发生在应力(小于屈服强度)下，材料的温度值和变形速率取决于应力值、材料性能、时间和温度。炼油厂、化工厂和发电厂的工程部件通常在500摄氏度左右工作。核电站和太空火箭的工作温度甚至更高，在1000摄氏度左右。系统组件的蠕变可能会带来灾难性的后果;因此，利用拉伸法，我们可以确定蠕变在任何早期和非关键阶段的状态和发展。
任何材料的蠕变都要经历三个阶段:-
- 初级蠕变:在这一阶段，蠕变开始时速度很快，然后随着时间的推移而减慢。
- 稳态蠕变:-在这一阶段，蠕变速率有一个相对均匀的速率。
- 第三级蠕变:-它具有加速的蠕变速率，并在材料破裂或破裂时终止。它与缩颈和晶界空洞的形成有关。
高岭土
高岭土是一种粘土矿物材料，是一组工业矿物的一部分，其化学成分为Al2Si2O5(OH)4，通过氧原子连接到一个直径为0.2-12 μm的八面体氧化铝(AlO6)片上。高岭土的熔化温度约为1850摄氏度。它是白色，灰白色，或微彩色。
高岭土的来源
高岭土和粘土矿物高岭土是土壤的天然组成部分，广泛存在于环境空气中。高岭土的形成有三种方式:
•受气候因素影响的岩石破碎和变形(Zettlitz型)。
•热液作用下岩石的变形(康沃尔型)。
高岭土的应用
- 橡胶制造业:橡胶中加入高岭土作填料。它为天然橡胶和合成橡胶提供强度、耐磨性和刚性。
- 陶瓷:高岭土用于陶瓷白瓷产品、绝缘体和耐火材料(本卷)。在白色陶器中，高岭土有助于精确控制成型性能，并增加干燥和烧制强度，尺寸稳定性和光滑的表面光洁度。
- 塑料:在热固性和热塑性混合物中添加高岭土可以使表面更加光滑，光洁度更有吸引力，尺寸稳定性好，抗化学侵蚀能力强。
组件的机器
千分表
一个百分表将被用来测量样品的延伸率。应变记录装置选用测量灵敏度为0.001 mm的百分表。
复合杠杆臂
在考虑的三种加载概念中，选择复合杠杆臂是因为其相对简单和较大的机械优势，因为它被用来承载施加在试样上的载荷。20的机械优势给出了4500n的力与225N的重量。
肩膀链接
要测试其蠕变特性的材料样品用一个肩台联轴器轴向安装在载荷上。弯曲应变必须小于轴向应变的10%。将上下封头之间的接口及其对应的连杆机构作为一个光滑的球面，最大限度地减少了样品的非轴向载荷。
加热元件
炉子内嵌有加热元件。采用嵌入式单片机进行脉宽调制控制。要求温度为800℃，设计温度为1000℃。
权重
自重用于在样品上施加恒定的负载，杠杆的一端与自重连接。这些自重被放置在与杠杆一端连接的重量支架上。自重是圆柱形的形状和不同的尺寸和重量的1,2,3,5和10KN。
炉
本设计选用高岭土作为炉衬材料。高岭土的选择受到低成本考虑、局部可用性、高耐火性能和低导热系数的影响。
材料选择
在设计物理系统的过程中，材料的选择是一个重要的步骤。材料选择的主要目标是在满足产品性能目标的同时最小化成本。系统地为给定的应用程序选择最好的材料从候选材料的性能和成本开始。元件材料的选择取决于作用在元件上的力或应力的类型。低碳钢被认为是最合适的材料
制造流程
样品的制作包括以下步骤:-
- 按照Alaneme等人的方法，首先定位加热室的外壳，然后使用高岭土和水的混合物涂抹加热室，作为粘合剂。
- 在加热元件外壳的内衬耐火砖周围形成凹槽。加热元件通过凹槽，以便高效、均匀地产生热量。
- 肩膀的联系,越来越多的样本用于测试被定位在低端的室螺栓牢固的底部加热室(固定端)和最上层的扣人心弦的系统连接到动载荷杠杆臂的帮助下一个铰链。
- 与加热元件的电气连接完成，并与数字温度计相连，数字温度计被放置在加热室旁边的钢盒外壳中。
- 加热室(炉)通过连接到交流电源的工业开关供电。通过LED灯指示显示器或数字温度计来监测加热过程中温度的变化。
- 在机器的各个部件组装完成后，用砂纸进行清洁，以获得光滑的表面。
- 根据Kenneth Kanayo等人的观点，装配式机器的外部视图如图所示。
下载:http://data.conferenceworld.in/ESHM3/P263-270.pdf
