1500 ℃高温陶瓷抗折试验机技术方案

一、方案信息

标题:1500 ℃高温陶瓷抗折试验机技术方案

型号:STR HTR-4M-2025

版本号:V1.0

日期:2025-10-05

编制:洛阳赛特瑞技术研发中心

二、概述简介

STR HTR-4M-2025 高温陶瓷抗折试验机是专为先进陶瓷、耐火材料、结构陶瓷、电子陶瓷等在高温环境(最高 1500 ℃)下进行三点/四点抗折强度测试而开发的精密机电一体化设备。整机采用双立柱门式结构,伺服电机+滚珠丝杠加载,高温炉体与力学加载系统分离设计,实现高温下抗折性能的高精度、高重复性测试,是科研院所、质检机构、先进陶瓷企业研发与质控的关键基础装备。

三、遵循标准

四、用途

精细陶瓷、结构陶瓷、电子陶瓷、耐火材料、高温涂层、陶瓷基复合材料等在室温～1500 ℃范围内的三点或四点抗折强度测定;

高温弹性模量、断裂韧性(配合夹具)辅助研究;

材料开发、工艺优化、质量抽检、仲裁检验。

五、原理

采用伺服电机+减速机+滚珠丝杠实现垂直方向恒速率位移加载;试样置于高温炉均温区内,通过高温抗折夹具(三点或四点)施加载荷;高精度载荷传感器实时测量力值,高温引伸计/位移传感器测量跨距中心挠度;控制系统自动绘制力-位移曲线,按标准计算抗折强度(MOR)、弹性模量等参数,并在试样断裂时自动返回、停机、保存数据。

六、主要技术参数

七、可增选配置

八、结构特点

八、结构特点

1. 主机框架

高刚度双立柱门式结构,整体铸造底座+厚壁铝梁,刚度≥300 kN/mm,最大限度减小弹性变形对强度结果的影响;

表面喷塑+高温烤漆,耐化学腐蚀,易清洁。

2. 加载系统

日本安川 400 W 伺服电机+德国 NEUGART 行星减速机+台湾 TBI C3 级滚珠丝杠,保证0.5 % 以内速率精度;

采用双螺母预紧,消除反向间隙,寿命≥20 000 h;

配置S 型双弯曲梁载荷传感器(美国 Transducer Techniques),温度补偿 150 ℃,长期稳定性 0.01 %FS/年。

3. 高温炉体(分离式)

三段独立控温,硅钼棒(Kanthal Super-1900)12 支,热端直径 6 mm;

轻质多晶纤维炉膛,密度 260 kg/m3,热容小、升温快;

炉衬梯度保温结构:高铝层+纤维层+空气夹层,外壳温升 ≤45 ℃;

左右对开式,气动弹簧支撑,一键开门,开门断电;

炉体底部陶瓷导轨,快速定位至加载中心,重复定位精度±0.2 mm;

预留观察窗(φ50 mm,石英玻璃),可选高温摄像接口。

4. 高温夹具

三点/四点可换式,上压刀口与下支辊均采用99 % 高纯刚玉,表面粗糙度 Ra≤0.4 μm;

支辊自由滚动,摩擦系数≤0.05,跨距块采用氧化锆定位销,更换无需工具;

最高工作温度 1500 ℃,热震残余强度保持率≥90 %;

标配热膨胀补偿垫片,自动修正高温下跨距变化(≤0.02 mm)。

5. 测量与控温

B 型双热电偶,一支控温,一支冗余保护;

PID+模糊自整定,过冲≤1 ℃,稳定时间≤15 min;

控温仪表RS-485与 PC 软件双向通讯,支持 20 段程序升温;

温度曲线与力-位移曲线同步记录,时间戳精度 1 ms。

6. 软件功能

向导式中文界面,一键生成 GB/T、ISO、ASTM 报告;

实时显示温度、力、位移、应力、应变、时间;

断裂自动判断(力值下降 30 % 或绝对下降 5 N),自动回位;

数据库存储(SQLite),支持局域网多机联网;

用户权限管理,操作记录可追溯;

九、标准配置清单

十、易损件清单(建议 1 年备量)

十一、使用寿命

主机框架:20 年(无塑性变形)

滚珠丝杠:≥20 000 h(免维护润滑脂)

硅钼棒:1500 h(连续 1500 ℃)

刚玉夹具:5000 次(避免冲击)

传感器:10 年(额定载荷内)

十二、售后质保

十三、包装运输

• 主机:熏蒸实木箱+真空铝塑袋+防震泡沫,六面防震;

• 炉体:可拆卸式木框+纤维板包裹,硅钼棒单独珍珠棉固定;

• 电脑打印机:原厂纸箱+木箱;

• 物流:德邦/顺丰大件,全程 GPS 跟踪,保价 120 % 货值;

• 出口:免熏蒸胶合板+英文标识+危险品 UN 编号(含热电偶)。

十四、使用环境要求

十五、使用注意事项(含加热元件)

硅钼棒为脆性材料,严禁碰撞、快速冷却(≥10 ℃/min)会断裂;

升温速率≤10 ℃/min,800 ℃以下可略快,800 ℃以上必须**≤5 ℃/min**;

炉膛必须清洁干燥,试样不得含挥发性粘结剂,防止污染棒体;

B 型热电偶为贵金属,禁止弯折<15 mm 半径;

刚玉刀口为脆性,安装必须轻拿轻放,跌落即报废;

试样必须对称放置,偏心≤0.5 mm,防止侧向力损坏传感器;

最高温度禁止空炉运行>30 min,防止炉膛过烧;

断电>10 min必须重新校准温度;

试验结束必须炉温≤300 ℃方可关闭排风,防止热震;

严禁在炉体上方放置易燃物品;

紧急停机:拍下急停→关闭电源→开启炉门→自然冷却。

十六、操作方法(SOP 级)

1 开机前检查

1.1 检查电源、地线正常;

1.2 检查急停已复位;

1.3 检查炉膛清洁、硅钼棒无裂纹、热电偶插入深度 25 mm;

1.4 检查夹具刀口无崩缺、支辊滚动灵活;

1.5 检查电脑、软件、通讯线连接正常。

2 试样安装

2.1 用游标卡尺测量跨距、宽度、厚度,输入软件;

2.2 将下支辊放入跨距块定位孔,轻推到位;

2.3 用陶瓷镊子将试样居中放置,长轴垂直于支辊;

2.4 关闭炉门,旋紧压紧轮(听到“咔哒”声)。

3 程序设定

3.1 打开HTFlex 软件→新建试验→选择标准 GB/T 6569;

3.2 输入试样尺寸、跨距、加载速率(0.5 mm/min);

3.3 设定温度曲线:室温→10 ℃/min→1200 ℃→保温 10 min;

3.4 勾选自动返回、断裂判断 30 %、保存数据。

4 启动试验

4.1 点击**“开始”→系统自动升温→实时显示温度/力值;

4.2 到达目标温度后自动进入保温**→保温结束提示;

4.3 点击**“继续”→加载头下降→力-位移曲线实时绘制;

4.4 试样断裂→自动停机→自动回位→弹出结果;

4.5 记录抗折强度、最大力、断裂挠度**。

5 关机

5.1 炉温≤300 ℃方可关闭软件→关闭总电源;

5.2 清理炉膛→用刚玉刷轻扫碎屑→关闭排风;

5.3 填写使用记录(日期、操作人、试样编号、异常描述)。

十七、重要声明

本高温陶瓷抗折试验机设备需由受过专业培训、具备材料力学与高温设备操作资质的人员操作使用。严禁未经培训人员上机!高温、高电压、脆性材料多重风险并存,违规操作将导致人身伤害及设备损坏!

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