PCY-Ⅲ-1400型材料熱膨脹系數(shù)測試儀

時(shí)間：2010/8/24閱讀：4263

使用說明書

、概述

本儀器采用智能儀表（單片機(jī)）技術(shù)對物理量，位移、溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)全過程的檢測與控制，并可以實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行，聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動測試。運(yùn)行于中文Windows環(huán)境，具有友好的中文用戶操作界面；脫機(jī)狀態(tài)由智能儀表檢測，手動測試。該儀器主要用于測定陶瓷、金屬、合金、石墨、耐火材料、精鑄用型殼及型芯材料以及其它固體材料的熱膨脹系數(shù)。為工廠、科研院所檢測材料制品的性能和科研教學(xué)提供了現(xiàn)代化的測試手段。

二、主要技術(shù)系數(shù)

1、zui高爐溫：1400℃。

2、升溫速度，實(shí)驗(yàn)過程控制參數(shù)，含PID參數(shù)以及通迅方式。

⑴由智能儀表518P（708）實(shí)現(xiàn)全過程任意需要調(diào)節(jié)、設(shè)置、鎖定。操作見518P說明書。

⑵由上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）實(shí)現(xiàn)界面調(diào)試任意需要位置（在線方式），并可實(shí)現(xiàn)在線修改。

3、電源電壓：220V±10﹪，50HZ

4、爐子zui大功耗≤2KW

5、膨脹值測量范圍與誤差：0--5㎜±0.1%

6、控溫精度：±1℃ 溫度記錄值誤差≤±0.5﹪

7、測量膨脹值分辨率：1um

三、儀器的組成及原理

1、系統(tǒng)組成：加載傳感器裝置、爐膛、小車、基座、控制系統(tǒng)（智能儀表）、五部份組成。

2、組成原理圖：

3、原理介紹：

電爐升溫后爐膛內(nèi)的試樣發(fā)生膨脹，頂在試樣端部的測試桿產(chǎn)生與之等量的膨脹量（如果不計(jì)系統(tǒng)的熱變形量），這膨脹量由電感位移計(jì)測量出來，并由儀表顯示,通過智能儀表顯示的位移值，人工記錄，并按原理公式計(jì)算。

⑴加載傳感裝置中的測試桿，端頂著試樣端連著位移傳感器的鐵芯。試樣的另端頂在固定的試樣管壁上。因而試樣在此端的自由度被限制了，所以試樣的膨脹將引起位移傳感器的鐵芯相應(yīng)的位移。

⑵ 1000℃以下爐膛采用特種電阻絲發(fā)熱。（1600℃爐膛采用鉬絲發(fā)熱，用氬氣保護(hù)發(fā)熱元件不過快氧化，為保證爐管密封材料不致燒損，水冷端蓋中通有冷卻水）。爐膛的前、后轉(zhuǎn)動均為可調(diào)節(jié)。

⑶試樣裝在試樣管中固定不動，進(jìn)出爐膛靠移動爐膛來實(shí)現(xiàn)。這樣避免了試樣受到振動，爐膛裝在小車上，小車可在基座導(dǎo)軌上移動。

⑷電氣部分：

a.參照518P儀表操作手冊，實(shí)驗(yàn)控制參數(shù)可由用戶任意調(diào)整（出廠時(shí)已調(diào)好）。

四、使用與操作

儀器出廠時(shí)，已作好了全部參數(shù)的調(diào)整，使用時(shí)應(yīng)按下列程序操作。

1、將基座安放水平，調(diào)整爐膛的位置，使?fàn)t膛與試樣管相對運(yùn)動自如，防止相互擦、碰。調(diào)整、移動爐膛時(shí)要緩慢，以防損壞爐膛和試樣。將爐膛固定在小車上，再調(diào)整定位腳在導(dǎo)軌上的位置，使小車靠住定位腳，固緊定位腳。這樣能保證測試時(shí)試樣處于爐膛均溫區(qū)之中。

2、當(dāng)測試桿和試樣接觸后位移顯示可能不指示零位，可以通過調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使位移顯示“2000”位。

3、檢查各部分的連線，以及智能儀表設(shè)置是否正常、實(shí)驗(yàn)的基本要求、各參數(shù)測試要求、測試工藝要求等。

注意：連接電爐的電線端子定要接觸良好，并將儀表的地線接入實(shí)驗(yàn)場所地線（或水管），減少系統(tǒng)之感應(yīng)電以保護(hù)智能儀表可靠工作及數(shù)據(jù)的正常傳送。

4、打開電源，檢查智能表518P基本參數(shù)的設(shè)置，連接計(jì)算機(jī)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處于程序運(yùn)行用戶界面，按操作要求步驟進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開始，出現(xiàn)曲線運(yùn)行界面。然后按“啟動”使系統(tǒng)進(jìn)入測試狀態(tài)。此時(shí)計(jì)算機(jī)顯示時(shí)間為實(shí)驗(yàn)時(shí)間，亦可人工記錄時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)全過程（根據(jù)用戶要求可以設(shè)置恒溫區(qū)段）完成實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行試樣結(jié)束。結(jié)果分析，對測試數(shù)據(jù)自動分析，亦可人工分析，并輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告。

5、通過計(jì)算機(jī)可以對測試的數(shù)據(jù)建立用戶需要的數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)的操作。

6、膨脹系數(shù)計(jì)算方法：

試樣升溫達(dá)到測試溫度后，根據(jù)顯示結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)人工計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)自動處理。計(jì)算機(jī)測試的結(jié)果為整個(gè)過程溫度點(diǎn)的試樣膨脹系數(shù)，根據(jù)輸出結(jié)果，選擇所需要的點(diǎn)。

△L_t－ K_t

線膨脹百分率計(jì)算公式： δ= —————×100﹪

△L_t－ K_t

平均線膨脹系數(shù)計(jì)算公式：α= —————

L（t－t₀）

兩公式中：

L：試樣室溫時(shí)的長度（um）

△L_t：試樣加熱t℃時(shí)測得的線變量即記錄值（um）

K_t：測試系統(tǒng)t時(shí)補(bǔ)償值um

t：試樣加熱溫度℃

t₀：試樣加熱前的室溫℃

計(jì)算機(jī)和儀表顯示的位移單位均為um。

儀器的補(bǔ)償值K_t需要用戶自己預(yù)先測定和計(jì)算。求補(bǔ)償值K_t方法是：1000℃以下用石英標(biāo)樣；1000℃以上用高純剛玉標(biāo)樣作試樣，進(jìn)行升溫測試，記錄出標(biāo)樣測試曲線，曲線中包括了標(biāo)樣、試樣管及測試桿的綜合膨脹值。而補(bǔ)償值K_t應(yīng)只是試樣管及測試桿在相應(yīng)溫度下的綜合膨脹值，所以應(yīng)將標(biāo)樣在相應(yīng)溫度下的膨脹值，從測試數(shù)據(jù)中相應(yīng)溫度下的膨脹量中扣除后剩下的膨脹量即為儀器在相應(yīng)溫度下的補(bǔ)償K_t。而標(biāo)樣的膨脹系數(shù)為已知的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，不同的標(biāo)樣，用戶自己應(yīng)填充該數(shù)據(jù)庫。

K_t=△L_t_標(biāo)_-α_標(biāo)×L_標(biāo)×（t-t₀）

石英標(biāo)樣的膨脹系數(shù)取樣平均值0.55×10^-6/℃

例：若用該儀器測試1400℃時(shí)的補(bǔ)償值K₁₄₀₀

用剛玉標(biāo)樣升溫、升溫前標(biāo)樣L_標(biāo)=50.1㎜

室溫t₀=20℃升溫1400℃時(shí),記錄△LI₁₄₀₀_標(biāo)=0.11㎜已知1400℃時(shí)剛玉的平均線膨脹系數(shù)標(biāo)=8.623×10^-6/℃

K₁₄₀₀=△L₁₄₀₀_標(biāo)-α_標(biāo)×L_標(biāo)（1400-20）

=0.11-8.623×10^-6×50.1×1380

=0.11-0.596

=-0.486（㎜）

五、調(diào)整與校正

1、膨脹值數(shù)字顯示方式的調(diào)整與校正

①零點(diǎn)：膨脹值采用智能數(shù)字式儀表進(jìn)行顯示，應(yīng)將518P顯示儀表按其說明調(diào)整好的所需參數(shù)和量程。開啟儀表電源，并接好各線，所顯示不在“0”位，可通過調(diào)零旋鈕使其回到零點(diǎn)。

②量程校正

將50㎜長兩端磨平的圓棒放入試樣區(qū)，測試桿頂緊圓棒，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使膨脹值指示儀表2000左右。

2、升溫過程參數(shù)調(diào)整：

出廠時(shí)已對升溫過程各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱518P儀表調(diào)校方法說明書。智能儀表相當(dāng)于程序給定器，調(diào)節(jié)參數(shù)可任意進(jìn)行，用戶在使用中可以定期對參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。

六、試樣規(guī)范及制備

1、試樣尺寸

圓柱體Ф（6～8）×50（mm）

方形體（6～8）×（6×8）×50㎜

2、制樣制備

①型殼材料試樣：用模具壓制蠟?zāi)＃葱蜌すに囃繏煸嚇?，脫蠟后?/span>350～400℃燒烤保溫小時(shí)，去除殘余模料，隨爐冷卻。試樣如果需要進(jìn)行焙燒，可免去烘烤。

②陶芯材料試樣：用模具壓制陶芯，按陶芯制工藝燒制試樣（300℃保溫2小時(shí)，500℃保溫1小時(shí)，900℃保溫1小時(shí)，zui后升溫1150℃保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻。）

③用戶可根據(jù)自己的工藝要求制作試樣。

七、安裝、保養(yǎng)

1、儀器應(yīng)安裝在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，周圍無震動源，機(jī)械主機(jī)的工作臺高度應(yīng)低于800㎜。

2、儀器使用過程中，須用氬氣瓶、冷卻水，因而要考慮裝置的擺放和連接。（試驗(yàn)1000℃以上）

3、客戶訂購的測溫在1000℃以下的儀器及儀器不需要?dú)鍤獗Ｗo(hù)

4、試驗(yàn)完畢后，應(yīng)及時(shí)清潔儀器。

八、產(chǎn)品成套覽表

規(guī)格	名稱	規(guī) 格	單位	數(shù)量	備注
主機(jī)	機(jī)械主機(jī)		臺	1	1200℃以上另配剛玉標(biāo)樣壹只.
主機(jī)	電控箱	同上體化	臺
附件	標(biāo)樣	Φ6×50	件	1
隨機(jī) 文件	產(chǎn)品說明書		份	1
	控溫表說明書	518P、501	份	1
	產(chǎn)品合格證書		份	1

高純剛玉標(biāo)樣線膨脹系數(shù)（供參考，氧化鋁含量99.99%）

溫度（℃）	線膨脹系數(shù)（1/℃）	溫度（℃）	線膨脹系數(shù)（1/℃）
室溫20	9.12×10^-6	900	6.546×10^-6
100	9.18×10^-6	1000	6.508×10^-6
200	7.28×10^-6	1100	7.28×10^-6
300	7.92×10^-6	1200	7.352×10^-6
400	7.88×10^-6	1300	7.537×10^-6
500	7.042×10^-6	1400	7.607×10^-6
600	6.742×10^-6	1500	7.828×10^-6
700	6.72×10^-6	1600	8.253×10^-6
800	6.64×10^-6	1700	8.325×10^-6

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