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PCY-Ⅲ-1400型材料热膨胀系数测试仪

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2010/8/24 8:34:52

                  

PCY-Ⅲ-1400型材料热膨胀系数测试仪
使用说明书
 
 
、概述
本仪器采用智能仪表（单片机）技术对物理量，位移、温度进行实验全过程的检测与控制，并可以实现脱机运行，联机实现自动测试。运行于中文Windows环境，具有友好的中文用户操作界面；脱机状态由智能仪表检测，手动测试。该仪器主要用于测定陶瓷、金属、合金、石墨、耐火材料、精铸用型壳及型芯材料以及其它固体材料的热膨胀系数。为工厂、科研院所检测材料制品的性能和科研教学提供了现代化的测试手段。
二、主要技术系数
1、zui高炉温：1400℃。
2、升温速度，实验过程控制参数，含PID参数以及通迅方式。
⑴由智能仪表518P（708）实现全过程任意需要调节、设置、锁定。操作见518P说明书。
⑵由上位机（计算机）实现界面调试任意需要位置（在线方式），并可实现在线修改。
3、电源电压：220V±10﹪，50HZ
4、炉子zui大功耗≤2KW
5、膨胀值测量范围与误差：0--5㎜±0.1%
6、控温精度：±1℃ 温度记录值误差≤±0.5﹪
7、测量膨胀值分辨率：1um
三、仪器的组成及原理
1、系统组成：加载传感器装置、炉膛、小车、基座、控制系统（智能仪表）、五部份组成。 
2、组成原理图： 
       3、原理介绍：
电炉升温后炉膛内的试样发生膨胀，顶在试样端部的测试杆产生与之等量的膨胀量（如果不计系统的热变形量），这膨胀量由电感位移计测量出来，并由仪表显示,通过智能仪表显示的位移值，人工记录，并按原理公式计算。
⑴加载传感装置中的测试杆，端顶着试样端连着位移传感器的铁芯。试样的另端顶在固定的试样管壁上。因而试样在此端的自由度被限制了，所以试样的膨胀将引起位移传感器的铁芯相应的位移。
⑵ 1000℃以下炉膛采用特种电阻丝发热。（1600℃炉膛采用钼丝发热，用氩气保护发热元件不过快氧化，为保证炉管密封材料不致烧损，水冷端盖中通有冷却水）。炉膛的前、后转动均为可调节。
⑶试样装在试样管中固定不动，进出炉膛靠移动炉膛来实现。这样避免了试样受到振动，炉膛装在小车上，小车可在基座导轨上移动。
⑷电气部分：
a.参照518P仪表操作手册，实验控制参数可由用户任意调整（出厂时已调好）。
四、使用与操作
仪器出厂时，已作好了全部参数的调整，使用时应按下列程序操作。
1、将基座安放水平，调整炉膛的位置，使炉膛与试样管相对运动自如，防止相互擦、碰。调整、移动炉膛时要缓慢，以防损坏炉膛和试样。将炉膛固定在小车上，再调整定位脚在导轨上的位置，使小车靠住定位脚，固紧定位脚。这样能保证测试时试样处于炉膛均温区之中。
2、当测试杆和试样接触后位移显示可能不指示零位，可以通过调节调零旋钮，使位移显示“2000”位。
3、检查各部分的连线，以及智能仪表设置是否正常、实验的基本要求、各参数测试要求、测试工艺要求等。
注意：连接电炉的电线端子定要接触良好，并将仪表的地线接入实验场所地线（或水管），减少系统之感应电以保护智能仪表可靠工作及数据的正常传送。
4、打开电源，检查智能表518P基本参数的设置，连接计算机使计算机系统处于程序运行用户界面，按操作要求步骤进行。实验开始，出现曲线运行界面。然后按“启动”使系统进入测试状态。此时计算机显示时间为实验时间，亦可人工记录时间内完成实验全过程（根据用户要求可以设置恒温区段）完成实验后进行试样结束。结果分析，对测试数据自动分析，亦可人工分析，并输出实验结果报告。
5、通过计算机可以对测试的数据建立用户需要的数据库，并对数据库进行相关的操作。
6、膨胀系数计算方法：
试样升温达到测试温度后，根据显示结果可以实现人工计算机和计算机自动处理。计算机测试的结果为整个过程温度点的试样膨胀系数，根据输出结果，选择所需要的点。
 △Lt － Kt  
线膨胀百分率计算公式： δ= —————×100﹪
                               L
                           △Lt－ Kt
平均线膨胀系数计算公式：α= —————
                            L（t－t0）
两公式中：
L：试样室温时的长度（um）
△Lt：试样加热t℃时测得的线变量即记录值（um）
Kt：测试系统t时补偿值um
t：试样加热温度℃
t0：试样加热前的室温℃
计算机和仪表显示的位移单位均为um。
仪器的补偿值Kt需要用户自己预先测定和计算。求补偿值Kt方法是：1000℃以下用石英标样；1000℃以上用高纯刚玉标样作试样，进行升温测试，记录出标样测试曲线，曲线中包括了标样、试样管及测试杆的综合膨胀值。而补偿值Kt应只是试样管及测试杆在相应温度下的综合膨胀值，所以应将标样在相应温度下的膨胀值，从测试数据中相应温度下的膨胀量中扣除后剩下的膨胀量即为仪器在相应温度下的补偿Kt。而标样的膨胀系数为已知的，计算机系统建立相应的数据库，不同的标样，用户自己应填充该数据库。
Kt=△Lt标-α标×L标×（t-t0）
石英标样的膨胀系数取样平均值0.55×10-6/℃
例：若用该仪器测试1400℃时的补偿值K1400
用刚玉标样升温、升温前标样L标=50.1㎜
室温t0=20℃升温1400℃时,记录△LI1400标=0.11㎜已知1400℃时刚玉的平均线膨胀系数标=8.623×10-6/℃
K1400 =△L1400标-α标×L标（1400-20）
      =0.11-8.623×10-6×50.1×1380
=0.11-0.596
=-0.486（㎜）
五、调整与校正
1、膨胀值数字显示方式的调整与校正
①零点：膨胀值采用智能数字式仪表进行显示，应将518P显示仪表按其说明调整好的所需参数和量程。开启仪表电源，并接好各线，所显示不在“0”位，可通过调零旋钮使其回到零点。
②量程校正
将50㎜长两端磨平的圆棒放入试样区，测试杆顶紧圆棒，调节调零旋钮使膨胀值指示仪表2000左右。
2、升温过程参数调整：
出厂时已对升温过程各参数进行调整，并已锁定。用户如若有改变，可以参阅518P仪表调校方法说明书。智能仪表相当于程序给定器，调节参数可任意进行，用户在使用中可以定期对参数进行标定。
 
六、试样规范及制备
1、试样尺寸
圆柱体Ф（6～8）×50（mm）
方形体（6～8）×（6×8）×50㎜
2、制样制备
①型壳材料试样：用模具压制蜡模，按型壳工艺涂挂试样，脱蜡后在350～400℃烧烤保温小时，去除残余模料，随炉冷却。试样如果需要进行焙烧，可免去烘烤。
②陶芯材料试样：用模具压制陶芯，按陶芯制工艺烧制试样（300℃保温2小时，500℃保温1小时，900℃保温1小时，zui后升温1150℃保温2小时，然后随炉冷却。）
③用户可根据自己的工艺要求制作试样。
七、安装、保养
1、仪器应安装在稳定的基础上，周围无震动源，机械主机的工作台高度应低于800㎜。
2、仪器使用过程中，须用氩气瓶、冷却水，因而要考虑装置的摆放和连接。（试验1000℃以上）
3、客户订购的测温在1000℃以下的仪器及仪器不需要氩气保护
4、试验完毕后，应及时清洁仪器。
八、产品成套览表

规格
名   称
规   格
单位
数量
备 注
主
机
机械主机
 
台
1
 
1200℃以上另配刚玉标样壹只.
 
 
 
电控箱
同上体化
台
 
附
件
标样
Φ6×50
件
1
 
随
机
文
件
产品说明书
 
份
1
控温表说明书
518P、501
份
1
产品合格证书
 
份
1
 
 
 
 

                                                     
 
 
 
 
 
 
高纯刚玉标样线膨胀系数（供参考，氧化铝含量99.99%）

温度（℃）
线膨胀系数（1/℃）
温度（℃）
线膨胀系数（1/℃）
室温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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