[實用新型]帶有氣氛保護裝置的高溫霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020263456.4
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN201716228U
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝若澤;胡文軍;何鵬;張方舉;吳慶海;王薇;徐艾民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01K7/02
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于材料高溫動態(tài)力學性能實驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有氣氛保護裝置的高溫霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

利用霍普金森（Hopkinson）壓桿進行材料高溫動態(tài)力學性能研究常用的有兩種方法。一種是實驗前保持波導桿與試件處于分離狀態(tài)，加熱僅對試件進行，然后在沖擊前完成試件和波導桿的裝配。這種方法由于加熱時桿與試件分離，降低了桿中的溫度梯度，數(shù)據(jù)處理相對簡單。名稱為“用于高溫霍普金森壓桿實驗的雙向雙氣路自動組裝裝置”的發(fā)明專利(?專利號：ZL200610021096.5)詳細介紹了這種方法，公開了一種用于高溫霍普金森壓桿實驗的雙向雙氣路自動組裝裝置，該裝置能夠保證組裝的穩(wěn)定性以及組裝和應(yīng)力波到達試件的同步性，并避免試件因離開熱源而迅速降溫。另一種方法是將波導桿與試件同時加熱，然后在數(shù)據(jù)處理時對波導桿溫度梯度影響進行修正。

部分材料的高溫實驗對實驗環(huán)境具有特定的要求，如大多數(shù)金屬在空氣中進行高溫實驗都將產(chǎn)生較嚴重的氧化，氧化后的材料性能與原始材料具有較大的差別，而某些材料在高溫下氧化甚至會產(chǎn)生有毒氣體，對實驗人員和環(huán)境造成較大傷害，因此這類實驗對氣氛保護具有明確需求。但目前的高溫霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)不能提供符合特定要求的實驗氣氛環(huán)境，相關(guān)的實驗氣氛環(huán)境提供裝置未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有技術(shù)中高溫壓桿實驗時不能提供符合特定要求的實驗環(huán)境，導致實驗材料發(fā)生高溫氧化甚至釋放有毒氣體的不足，本實用新型提供了一種帶有氣氛保護裝置的高溫霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)。本實用新型的實驗系統(tǒng)不僅能夠方便地進行保護氣氛下的特殊材料的高溫動態(tài)實驗，也能用于常規(guī)空氣中的高溫動態(tài)實驗。

本實用新型的帶有氣氛保護裝置的高溫霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)，包括加載系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)，其特點是，還包括一套氣氛保護裝置，所述的氣氛保護裝置含有保護箱、廢氣排放管道和廢氣過濾裝置，保護箱通過廢氣排放管道與廢氣過濾裝置相連，保護箱底部設(shè)置有保護氣體進氣口、頂部設(shè)置有廢氣排放口、中部設(shè)置有冷卻氣體進氣口，加載系統(tǒng)中的波導桿通過保護箱兩側(cè)的孔伸入保護箱內(nèi)，保護箱與波導桿之間裝有密封套件；加熱系統(tǒng)的加熱爐設(shè)置在保護箱內(nèi)，加熱爐內(nèi)設(shè)置有鎧裝熱電偶、熱電偶絲，鎧裝熱電偶通過加熱爐端部爐壁的孔洞置于爐膛內(nèi)，熱電偶絲的頭部與居于爐膛中心的試件固定連接。

本實用新型采用加熱時保持波導桿與試件分離，加熱僅對試件進行，在沖擊前完成試件和波導桿的裝配的實驗方式時，加載系統(tǒng)包括入射桿、透射桿、分別設(shè)置在入射桿和透射桿上的兩個推動支座及氣路，總閥門通過空氣炮擊發(fā)氣路和推動氣路可同時控制空氣炮擊發(fā)和推動支座運動。

本實用新型采用試件與波導桿同時加熱的實驗方式時，加載系統(tǒng)包括入射桿、透射桿、普通支座。

本實用新型將整個加熱爐、試件及部分波導桿置于保護箱中，保護箱由金屬板焊接組成矩形結(jié)構(gòu)，保護箱頂蓋為可拆卸的蓋板，以方便實驗操作。保護箱頂蓋和保護箱體的連接可采用螺栓連接，也可采用合頁扣等其他連接方式，保護箱頂蓋和保護箱體之間用耐高溫橡膠墊隔開，可以有效地起到密封的作用。加熱爐與保護箱底板焊接成一體，保護箱體與保護箱底板同樣采用螺栓連接，通過耐高溫橡膠墊密封。

本實用新型在保護箱的底部設(shè)置一個進氣口，頂部設(shè)置一個廢氣排放口，采用的保護氣體密度應(yīng)大于空氣密度。保護氣體密度小于空氣密度時，則以保護箱的頂部為輸入口，保護箱底部為廢氣排放口。廢氣排放口與管道相連，將廢氣導引到安全區(qū)域，進入過濾裝置進行過濾和吸收。保護箱內(nèi)的保護氣體減少了試件在高溫時與氧氣發(fā)生反應(yīng)的可能性，同時即使有少量殘留的氧氣與試件接觸，反應(yīng)產(chǎn)生有毒氣體，也可從廢氣排放口排出。

本實用新型在保護箱體中部設(shè)置另一保護氣體輸入口，當實驗完畢后，向加熱爐膛內(nèi)吹入保護氣體，加快爐膛的冷卻速度，加快實驗進程。

在加熱爐內(nèi)設(shè)置兩套測溫熱電偶，其中一套為熱電偶絲，采用點焊的方式焊接在試件周邊，用于測定試件的瞬時溫度，并作為加溫系統(tǒng)控制柜的輸入溫度，以準確控制加熱過程和試件溫度。另一套為鎧裝熱電偶，置于爐膛中，一方面與熱電偶絲進行對比監(jiān)測，另一方面，當實驗完成、熱電偶絲與試件的焊接斷裂后，繼續(xù)對爐膛降溫過程進行監(jiān)測。