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고온 연변 지구강도 시험기의 구조는 어떻습니까?
날짜:2025-12-03읽기 :11

고온 연변 지구강도 시험기의 구조 설계 핵심 주위"장기 고온 안정, 하중 정밀 항정, 변형 정밀 모니터링"의 3대 핵심 수요는 전체적으로 본체 프레임, 하중 시스템, 고온 난로 시스템, 변형 측정 시스템, 제어 시스템, 안전 방호 시스템 및 보조 시스템 7대 모듈로 구성되며, 각 모듈은 협동 작업하여 고온 (실온~1600 ℃ +), 긴 주기 (0~1000000h) 테스트에서 높은 안정성과 높은 테스트 정밀도를 실현한다.다음은 각 모듈의 상세한 구조 해체입니다.

1. 호스트 프레임: 고강성 적재 기초 (핵심 요구: 변형 없음, 진동 방지)

호스트 프레임워크는 전체 디바이스의 "골격" 은 장기적인 고정하중 (0.1kN~1000kN) 과 고온로의 열복사를 감당해야 하며 하중과정에 기계적인 변형이 없도록 보장하고 하중정밀도를 보장해야 한다.

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

고정 빔

고강도 주강/ 강판 용접(시효 처리로 내응력 제거)

고정 적재 시스템, 고온 난로 바닥 지지, 안정적인 적재 기준 제공

대들보 이동

고정 빔 재질과 기둥 슬라이딩의 조합

로드 시스템과 함께 위아래로 이동하여 당김/ 압력 하중, 가로대와 기둥의 배합 간격 ≤ 0.02mm, 동축도 확보

기둥

4개의 고강도 합금강 구조(표면에 크롬을 도금하여 녹을 방지하는 것), 정밀 구슬 철봉과 함께

상하 대들보를 연결하여 대들보의 이동을 원활하게 하는 동시에 초고강성 (적재 시 기둥의 변형량을 제공한다≤0.01mm/m)

베이스

중형 주강 베이스 (무게≥ 총 장비 무게의 1/3) 조절 장착

고정 장치 전체, 진동 흡수, 발을 평평하게 조절하여 호스트 수평 (수평도 확보)≤0.1mm/m),기울기로 인한 추가 엘보우 방지

2. 로드 시스템: 정확한 고정 하중 출력 (핵심 요구: 장기 안정성≤±0.3% FS)

로드 시스템은 시료에 일정한 인장력을 가하는 것을 책임진다압력 하중은 하중 방식에 따라"전액 서보식","분동식","스프링식"으로 나눌 수 있으며, 주류는 전액 서보식이며, 구조는 다음과 같다.

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

실행 기구 로드

전액 서보 오일 실린더 (중대형 모델)/ 정밀 철봉 리프트(소형 폼 팩터)

전액 서보 오일 실린더는 고압 오일을 통해 피스톤 운동을 구동하여, 인장력을 실현한다./ 압력 로드슬래브 리프트는 서보 모터로 구동되어 작은 하중 테스트에 적합하다

하중 센서

기둥식/ 링 고정밀 랠리 센서 (재질: 합금강/스테인리스강, 정밀도 레벨 0.1)

실시간으로 하중 신호를 수집하여 컨트롤러에 피드백하여 폐쇄 루프 제어를 형성하며, 하중 측정 범위는 만량 거리의0.5%~100%, 장기 안정성 ≤±0.3% FS

하중 전달 기구

고강도 레버, 만방향 피팅

레버 채택40CrNiMo 합금 재질 (인장 강도 ≥ 1000MPa), 만방향 피팅 보상 시료 설치 편심, 추가 구부러짐이 테스트에 영향을 주지 않도록

보조 로드 구성 요소

분동 그룹 (옵션, 교정용/ 정적 테스트), 버퍼

분동조는 기계구조의 중첩을 통해 순수 정적 하중을 실현하고 하중 표류가 극히 작다 (초장기 테스트에 적합하다).버퍼는 적재 순간의 충격을 흡수하여 하중 초과 조정을 피한다

3. 고온로 시스템: 균일하고 안정적인 고온 환경 (핵심 요구: 온도 제어 정밀도 ± 1 ℃, 온장 균일성 ≤ ± 3 ℃)

고온로 시스템은 시뮬레이션 재료의 고온 취역 환경의 핵심이며, 장기적인 고온 안정, 온장 균일을 실현해야 하며, 구조 설계는 중점적으로 주목해야 한다 "가열 균일성, 보온성, 내온성":

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

용광로 케이스

냉간 압연 강판 분사 플라스틱 (바깥쪽)+ 보온층 (중간) + 내담 (내층)

케이스 보호 습기 방지, 보온층 열량 손실 감소, 내담 고온 강체 제공

보온층

고밀도 세라믹 섬유 (열전도성 계수≤ 0.03W/(m·K)) + 산화알루미늄 단열벽돌

다층 보온 설계, 용광로 케이스 표면 온도≤ 60 ℃ (온도 1200 ℃ 테스트 시), 열 유출 화상 작업자 방지

가열 소자

온도 범위 옵션:- 중온(≤800℃): 니켈크롬합금사(내온 850℃) - 고온(800~1200℃): 규소탄소봉(내온 1400℃) - 초고온(>1200℃): 몰리브덴사/흑연봉(내온 1600~2000℃)

노강 양쪽에 고르게 분포하다./ 사방(예: 6~8개 대칭 배치), PID 조절을 통해 구역별 가열을 실현하여 온도장이 균일하도록 확보

내담 (난로강)

중온:SUS304 스테인리스 스틸 고온/초고온: 산화 알루미늄 세라믹 튜브/흑연로 캔들

내부식, 내고온, 용광로 캐비티 형태는 원통형(기류 사각지대 방지), 내경은 시료 크기에 따라 설계(일반 φ50 ~ 150mm)

온도 측정 소자

S형/R형 열전지(온도측정범위 0~1600℃, 정밀도 ±0.5℃)

열전지 프로브는 시료 거리 구간 근처에 고정됩니다 (거리 시료≤5mm),실시간 샘플링 영역 온도 수집, 컨트롤러에 피드백

분위기 커넥터 (옵션)

공기 흡입구 (불활성 가스/ 가스 보호), 배출구, 진공 커넥터

아르곤 가스 유입에 적합한 산화 물질 테스트/ 질소(순도 ≥ 99.99%) 또는 진공 흡입(≤ 10⁻Pa), 시료의 고온 산화 방지

4. 변형 측정 시스템: 웜 변형을 정확하게 포착 (핵심 요구: 해상도≤0.0001mm)

변형 측정 시스템은 시료의 고온에서의 웜업 변형량 (초기 웜업, 안정적 웜업, 가속 웜업 단계 포함) 을 실시간으로 모니터링하며, 웜업 곡선과 핵심 지표를 획득하는 핵심으로 나뉜다 접촉식 및 비접촉식:

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

접촉식 고온 인신계

내온 소재: 세라믹/ Inconel 합금 (내온 ≤ 1200 ℃) 구조: 이중 발톱식, 표거 조절 가능(25~50mm), 스프링 예비 조임 기구 장착

시료 거리 양쪽에 직접 끼워 차동 변압기를 통과하다/ 래스터 자가 기계적 변형을 전기 신호로 변환, 변형 측정 정밀도 ≤±0.001mm, 해상도 ≤0.0001mm

비접촉 레이저 스트레치 미터 (옵션)

구조: 레이저 발사단+ 수신단(대칭적으로 고온로 양쪽에 배치), 석영 관찰창을 통해 모니터링

레이저 삼각 거리 측정 원리에 근거하여, 무접촉 측정 시료 거리 표시 구간의 변형은 고온 산화, 시료가 끊어질 때의 충격 손상을 피하고, 초고온에 적합하다(> 1200℃) 또는 산화 시료

변위 센서

래스터 자 (해상도≤0.001mm),이동 빔과 고정 빔 사이에 설치

스트레치 게이지를 조정하거나 시료 파열 후 총 변형과 같은 큰 변형량을 모니터링하기 위한 보조 측정 빔 변위

신호 전송 모듈

고온 차폐 케이블, 신호 증폭기

고온로 전자기 간섭과 열 복사의 영향을 차단하고, 미약한 변형 신호를 확대하여 데이터 전송의 안정을 확보한다

5. 제어 시스템: 설비 운행 및 데이터 처리 중추 (핵심 요구: 자동화, 높은 신뢰성)

제어 시스템은 장치의 "두뇌" 는 각 모듈의 작업을 조율하고 온도, 하중의 정확한 제어 및 데이터 수집, 처리 및 보고 생성을 실현하며 구조는 다음과 같다.

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

컨트롤러 하드웨어

PLC+ 산업용 컴퓨터(내장형/데스크탑) + 터치 스크린

PLC는 실시간 제어(온도, 하중, 변형 수집 주파수 ≥ 10Hz), 산업용 컴퓨터는 데이터 저장 및 분석, 터치스크린은 매개변수 설정, 실시간 모니터링 및 작동 지원

온도 제어 모듈

PID + 모호 제어 알고리즘, 단계별 온도 상승 프로그램

가열 소자 출력 제어, 실현 "빠른 온도 상승 → 느린 접근 → 항온 안정"의 온도 상승 과정, 온도 초과 조정을 피하기 위해 온도 제어 정밀도 ≤ ± 1 ℃

하중 제어 모듈

전액 서보 컨트롤러(Moog/Atos) + 닫힌 루프 피드백 조정

서보 실린더 압력 또는 슬롯 모터 회전 속도를 제어하여 하중이 설정값에 안정되도록 유지 ±0.5% 이내, 고정 응력/고정 하중 두 가지 제어 모드 지원

데이터 수집 및 엔클로저

고속 데이터 수집 카드 (샘플링 속도≥100Hz)、하드 드라이브 / SD 카드 스토리지

온도, 하중, 변형, 시간 데이터를 자동으로 수집하여 연속 저장 지원≥ 10000h 테스트 데이터, 정전 복구 기능 (전기 차단 후 데이터 손실 없음, 전화 자동 재측정)

소프트웨어 시스템

전용 테스트 소프트웨어 (Windows/Linux 시스템)

기능:① 매개변수 설정 (온도, 하중, 테스트 시간, 중지 조건);② 웜 커브(ε-t 커브)를 실시간으로 그립니다.③ 연변강도, 지구강도, 연변속도 등 지표를 자동으로 계산한다.④ 보고서 생성 및 내보내기(Excel/Word/PDF)⑤ 원격 모니터링(휴대폰/컴퓨터 앱에서 테스트 상태 확인 지원)

6. 안전 보호 시스템: 설비와 인원의 안전 보장 (핵심 요구: 높은 신뢰성)

고온, 고압, 장주기 테스트의 특수성을 고려하여 안전 보호 시스템을 커버해야 한다 "고온 방호, 과부하 방호, 단열 방호, 전기 방호"등 여러 차원:

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

고온 보호 덮개

이중 강화 유리+ 스테인리스 스틸 프레임 (고온, 충격 방지), 고온로 바깥쪽 커버

고온 복사 화상 작업자를 방지하는 동시에 시료 상태를 관찰하는 데 편리하며, 유리 표면에는 안개 방지 코팅이 있다 (고온 수증기에 안개가 끼지 않도록 한다)

과부하 보호 장치

기계적 위치 제한 스위치+ 전자 과부하 경보 (하중이 전체 거리의 110% 이상일 때 발생)

기계적 위치 제한은 대들보의 과도한 이동을 방지하고, 전자적 과부하는 자동으로 하역하고 경보하여 설비와 시료의 손상을 피한다

시료 파열 보호

변형 돌연변이 검출 알고리즘+ 긴급 오프로드 밸브

시료가 끊어질 때 변형량이 순식간에 돌변하여 컨트롤러가 신속하게 마운트 해제 명령을 트리거하고 마운트를 중지하고 온도를 낮추어 끊어진 파편이 튀는 것을 방지한다

전기 보호

누전 보호 스위치, 과류 보호, 접지 보호

전기 합선, 누전 사고, 설비 접지 저항 방지≤4Ω

기타 보호

단짝 보호(열전지 분리 시 자동 정지), 수냉 고장 경보(수냉 기종), 분위기 압력 모니터링(분위기 기종)

장비 손상 또는 테스트 실패를 방지하기 위해 테스트 프로세스 예외 발생 시 대처

7. 보조시스템: 설비의 장기적이고 안정적인 운행을 보장한다

보조 시스템은 장치의 정상적인 작동을 보완하는 것으로 테스트 수요에 따라 선택할 수 있으며 핵심은 다음과 같다.

핵심 부품

재료 및 구조 설계

기능 작용

냉각 시스템

수냉기 설비(공업용 냉수기, 냉각량5~30kW) / 공기 냉각 히트싱크

고온로 케이스, 실린더, 클램프 등 부품을 냉각하여 고온으로 인한 부품 실효를 피하고 설비 운행 안정성을 유지한다

분위기 제어 시스템 (옵션)

가스강병, 감압밸브, 유량계, 가스순도여과기

고온로 안으로 불활성 가스(아르곤가스)를 통하게 하다./질소), 유량 조절 가능(0~5L/min), 용광로 내 산소 함량 ≤ 10ppm 확보, 시료 산화 방지

진공 시스템 (옵션)

회전식 진공 펌프+ 진공계(측정범위 10~10⁻³Pa)

산화에 민감한 특수 재료 (예: 티타늄 합금, 고온 세라믹) 테스트에 적합한 용광로 내 진공 환경 구현

샘플 클램프

내고온 합금 클램프(Inconel/몰리브덴 합금, 내온 ≥ 테스트 온도의 80%), 쐐기 자물쇠 클램프/스레드 클램프 포함

고정 시료, 클립이 견고하고 동축도가 좋은지 확인(시료 축선과 하중 축선의 편차≤ 0.5 °), 추가 구부러짐으로 인한 테스트 영향 방지

전체 구조 레이아웃 다이어그램 (단순화)

평범한 텍스트

[상단: 크로스바 이동]

[로딩 시스템: 서보 실린더/슬롯 리프트 + 하중 센서]

[고온로 시스템: 로체 + 가열 소자 + 열전지 + 분위기 인터페이스]

[샘플 클램프: 위쪽 클램프 (연결 하중 센서) + 아래쪽 클램프 (고정 빔 연결)]

[변형 측정 시스템: 스트레치 미터 (클립 시료 거리 세그먼트) + 레이저 송신기 / 수신기 (양면)]

[고정빔 + 기둥 + 받침대]

[컨트롤 시스템: 운영 화면 + 산업용 컴퓨터 + 컨트롤러]

[보조 시스템: 수냉기 세트 + 분위기 강철 병 + 진공 시스템]

[안전 보호: 고온 보호 덮개 + 과부하 보호 + 전기 보호]

핵심 패브릭 설계 핵심 요약

고강성: 본체 프레임은 중형 주강과 고강도 합금을 사용하여 장기 적재에 변형이 없도록 합니다.

내고온: 고온로, 집게, 인신계 등 고온에 직접 접촉하는 부품은 모두 내온재질 (도자기, 고온합금, 몰리브덴/ 흑연);

높은 안정성: 로딩 시스템은 폐쇄 루프 제어, 온도 제어는PID + 모호 알고리즘, 변형 측정은 고정밀 센서를 사용하여 장기 테스트 데이터의 안정성을 확보합니다.

안전성: 방호 설계, 고온, 과부하, 단열, 전기 등 위험점을 커버한다;

확장성: 다양한 재료 및 테스트 요구 사항에 적합한 분위기 제어, 진공 시스템, 레이저 스트레치 게이지 등의 옵션 구성을 지원합니다.

이러한 구조 설계는 설비가 테스트 조건 (고온, 긴 주기, 높은 하중) 에서 안정적으로 운행할 수 있도록 보장하고, 재료의 웜업 및 지속 성능 데이터를 정확하게 획득하여 고온 부품의 설계 및 수명 평가에 신뢰할 수 있는 지원을 제공한다.