Установка для випробувань металів на втому в середовищі газів при підвищених температурах та тисках

Винахід відноситься до випробувальної техніки, призначений для випробувань металів на багатоциклову втому в середовищі газів при температурах від 293К (20°С) до 1073К (800°С) та тиску від 0,1 МПа до 100 МПа, і може бути використаний для випробувань металів на багатоциклову втому на повітрі. Найбільш близькою у технічній суті є високочастотна машина для випробувань в газовому середовищі та підвищених температурах [1]. Вона містить робочу камеру, електродвигун приводу обертання зразка, шпінделі, нагрівальний елемент, механізм навантаження, ущільнювальний дзвін, гнучкий валик. Передача руху на зразок від електродвигуна здійснюється через манжетне ущільнення. Механізм навантаження має гідравлічний затвор у вигляді дзвона, який занурюється у масляну ванну. В зв'язку з виникненням високих контактних напружень в ущільненнях вузлів підводу руху та навантаження, які спричиняються високим тиском газів в робочій камері, дана установка не дозволяє проводити випробування металів на втому при високих тисках та температурах. В основу винаходу поставлено технічну задачу розробити установку для випробувань металів на втому в середовищі газів при підвищених температурах та тисках, в якій шляхом розміщення вузлів, що забезпечують обертання та навантаження дослідного зразка, безпосередньо в камері високого тиску, забезпечується уникнення ущільнень вузлів для підводу руху та навантаження в камеру високого тиску! за рахунок цього створюється можливість проводити випробування металів в середовищі газів при підвищених температурах та тисках до 100 МПа. Поставлена задача розв'язується тим, що в установку для випробувань металів на втому в середовищі газів при підвищених температурах та тисках, яка містить робочу камеру, шпінделі, нагрівальний елемент, механізм навантаження, електродвигун приводу обертання зразка, гнучкий, вал, згідно винаходу введено касету, де розміщено електродвигун приводу обертання, яка завантажується в робочу камеру, та додаткову камеру, що герметично з'єднується з робочого камерою, в якій розміщено механізм навантаження. Касета та додаткова камера введені для того, щоб розмістити в них безпосередньо в умовах високого тиску вузли, що забезпечують обертання та навантаження дослідного зразка. Це дає можливість позбутися ущільнень вузлів, які необхідні для підводу руху та навантаження у камери високого тиску, що робить установку працездатною для випробувань металів на втому в умовах газового середовища при підвищених температурах та тисках. Суттєвою відмінністю запропонованої установки є те, що в ній відсутні вузли підводу руху та навантаження до камери високого тиску, що робить її працездатною для випробувань металів на втому в умовах газового середовища при температурах від 20°С до 800&С та тиску від 0,1 МПа до 100 МПа. ЦІ умови відповідають умовам роботи реальних силових агрегатів. Конструктивна схема установки показана на кресленні, де 1 - корпус робочої камери, 213 - змінні пробки, 4 - прокладка, 516 - стяжні гайки, 7 - дотискувальні болти, 8 -касета, 9110-шпінделі, 11 - затискувачі для кріплення зразка, 12 - електродвигун, 13 -вантажі, 14-додаткова камера, 15-пробка додаткової камери, 16 стяжна гайка додаткової камери, 17 - дотискувальні болти додаткової камери, 18 - ущільнення, 19 нагрівальний елемент опору. Одним Із основних елементів установки є робоча камера. Вона складається з товстостінного корпусу 1 та змінних пробок 2 І 3, що утворюють робочий простір, в який подається робоче середовище з тиском до 100 МПа. Герметичність стику корпусу 1 та пробок 2 ί З забезпечується прокладкою 4. Для затягування стику застосовуються стяжні гайки 5 І 6 та дотискувальні болти 7. Зусилля затягування гайки повинно забезпечувати герметичність з'єднання. В робочу камеру завантажується касета 8, в яку вмонтовані правий та лівий шпінделі 9 і 10 із затискувачами для кріплення зразка 11. Також до касети кріпиться нагрівальний елемент 19 для нагріву зразка. Оберти на зразок подаються від електродвигуна 12, який розміщують в касеті 8. Він з'єднаний за допомогою гнучкого валу з правим шпінделем 9. Навантаження дослідного зразка моментом згину здійснюється за допомогою вантажів 13. Вони розміщуються в додатковій камері 14, яка з'єднана з робочою камерою через ущільнення 18. Герметизація додаткової камери 14 здійснюється подібно герметизації робочої камери, а саме: за допомогою пробки 15, стяжної гайки 16 і дотискувальних болтів 17. На пробці 2 розміщені струмопідводи для живлення електродвигуна та нагрівального елементу, а також штуцер для створення вакууму та подання в камеру середовища. Установка працює таким чином. Дослідний зразок закріпляють в затискувачах 11 правого та лівого шпінделів 9 І 10. Касету 8 Із зразком, нагрівальним елементом 19 та електродвигуном 12 поміщають в робочій камері. В додатковій камері 14 розміщують необхідну кількість вантажів 13. Герметизують робочу та додаткову камери І включають електродвигун. Потім навантажують дослідний зразок. Для цього відпускають гвинт фіксації вантажів (не показаний) та приводять випробування. Створення установки дозволяє проводити оцінку та ранжировку властивостей матеріалів з метою їх відбору для використання у виробах нової техніки.