PCY-Ⅲ-1400型材料熱膨脹系數測試儀

時間：2010/8/24閱讀：4271

使用說明書

、概述

本儀器采用智能儀表（單片機）技術對物理量，位移、溫度進行實驗全過程的檢測與控制，并可以實現脫機運行，聯機實現自動測試。運行于中文Windows環境，具有友好的中文用戶操作界面；脫機狀態由智能儀表檢測，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。為工廠、科研院所檢測材料制品的性能和科研教學提供了現代化的測試手段。

二、主要技術系數

1、zui高爐溫：1400℃。

2、升溫速度，實驗過程控制參數，含PID參數以及通迅方式。

⑴由智能儀表518P（708）實現全過程任意需要調節、設置、鎖定。操作見518P說明書。

⑵由上位機（計算機）實現界面調試任意需要位置（在線方式），并可實現在線修改。

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

2、組成原理圖：

3、原理介紹：

電爐升溫后爐膛內的試樣發生膨脹，頂在試樣端部的測試桿產生與之等量的膨脹量（如果不計系統的熱變形量），這膨脹量由電感位移計測量出來，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的位移。

⑵ 1000℃以下爐膛采用特種電阻絲發熱。（1600℃爐膛采用鉬絲發熱，用氬氣保護發熱元件不過快氧化，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、后轉動均為可調節。

⑶試樣裝在試樣管中固定不動，進出爐膛靠移動爐膛來實現。這樣避免了試樣受到振動，爐膛裝在小車上，小車可在基座導軌上移動。

⑷電氣部分：

a.參照518P儀表操作手冊，實驗控制參數可由用戶任意調整（出廠時已調好）。

四、使用與操作

儀器出廠時，已作好了全部參數的調整，使用時應按下列程序操作。

1、將基座安放水平，調整爐膛的位置，使爐膛與試樣管相對運動自如，防止相互擦、碰。調整、移動爐膛時要緩慢，以防損壞爐膛和試樣。將爐膛固定在小車上，再調整定位腳在導軌上的位置，使小車靠住定位腳，固緊定位腳。這樣能保證測試時試樣處于爐膛均溫區之中。

2、當測試桿和試樣接觸后位移顯示可能不指示零位，可以通過調節調零旋鈕，使位移顯示“2000”位。

3、檢查各部分的連線，以及智能儀表設置是否正常、實驗的基本要求、各參數測試要求、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驗場所地線（或水管），減少系統之感應電以保護智能儀表可靠工作及數據的正常傳送。

4、打開電源，檢查智能表518P基本參數的設置，連接計算機使計算機系統處于程序運行用戶界面，按操作要求步驟進行。實驗開始，出現曲線運行界面。然后按“啟動”使系統進入測試狀態。此時計算機顯示時間為實驗時間，亦可人工記錄時間內完成實驗全過程（根據用戶要求可以設置恒溫區段）完成實驗后進行試樣結束。結果分析，對測試數據自動分析，亦可人工分析，并輸出實驗結果報告。

5、通過計算機可以對測試的數據建立用戶需要的數據庫，并對數據庫進行相關的操作。

6、膨脹系數計算方法：

試樣升溫達到測試溫度后，根據顯示結果可以實現人工計算機和計算機自動處理。計算機測試的結果為整個過程溫度點的試樣膨脹系數，根據輸出結果，選擇所需要的點。

△L_t－ K_t

線膨脹百分率計算公式： δ= —————×100﹪

△L_t－ K_t

平均線膨脹系數計算公式：α= —————

L（t－t₀）

兩公式中：

L：試樣室溫時的長度（um）

△L_t：試樣加熱t℃時測得的線變量即記錄值（um）

K_t：測試系統t時補償值um

t：試樣加熱溫度℃

t₀：試樣加熱前的室溫℃

計算機和儀表顯示的位移單位均為um。

儀器的補償值K_t需要用戶自己預先測定和計算。求補償值K_t方法是：1000℃以下用石英標樣；1000℃以上用高純剛玉標樣作試樣，進行升溫測試，記錄出標樣測試曲線，曲線中包括了標樣、試樣管及測試桿的綜合膨脹值。而補償值K_t應只是試樣管及測試桿在相應溫度下的綜合膨脹值，所以應將標樣在相應溫度下的膨脹值，從測試數據中相應溫度下的膨脹量中扣除后剩下的膨脹量即為儀器在相應溫度下的補償K_t。而標樣的膨脹系數為已知的，計算機系統建立相應的數據庫，不同的標樣，用戶自己應填充該數據庫。

K_t=△L_t_標_-α_標×L_標×（t-t₀）

石英標樣的膨脹系數取樣平均值0.55×10^-6/℃

例：若用該儀器測試1400℃時的補償值K₁₄₀₀

用剛玉標樣升溫、升溫前標樣L_標=50.1㎜

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

K₁₄₀₀=△L₁₄₀₀_標-α_標×L_標（1400-20）

=0.11-8.623×10^-6×50.1×1380

=0.11-0.596

=-0.486（㎜）

五、調整與校正

1、膨脹值數字顯示方式的調整與校正

①零點：膨脹值采用智能數字式儀表進行顯示，應將518P顯示儀表按其說明調整好的所需參數和量程。開啟儀表電源，并接好各線，所顯示不在“0”位，可通過調零旋鈕使其回到零點。

②量程校正

將50㎜長兩端磨平的圓棒放入試樣區，測試桿頂緊圓棒，調節調零旋鈕使膨脹值指示儀表2000左右。

2、升溫過程參數調整：

出廠時已對升溫過程各參數進行調整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱518P儀表調校方法說明書。智能儀表相當于程序給定器，調節參數可任意進行，用戶在使用中可以定期對參數進行標定。

六、試樣規范及制備

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：用模具壓制蠟模，按型殼工藝涂掛試樣，脫蠟后在350～400℃燒烤保溫小時，去除殘余模料，隨爐冷卻。試樣如果需要進行焙燒，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，500℃保溫1小時，900℃保溫1小時，zui后升溫1150℃保溫2小時，然后隨爐冷卻。）

③用戶可根據自己的工藝要求制作試樣。

七、安裝、保養

1、儀器應安裝在穩定的基礎上，周圍無震動源，機械主機的工作臺高度應低于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1000℃以上）

3、客戶訂購的測溫在1000℃以下的儀器及儀器不需要氬氣保護

4、試驗完畢后，應及時清潔儀器。

八、產品成套覽表

規格	名稱	規格	單位	數量	備注
主機	機械主機		臺	1	1200℃以上另配剛玉標樣壹只.
主機	電控箱	同上體化	臺
附件	標樣	Φ6×50	件	1
隨機文件	產品說明書		份	1
	控溫表說明書	518P、501	份	1
	產品合格證書		份	1

高純剛玉標樣線膨脹系數（供參考，氧化鋁含量99.99%）

溫度（℃）	線膨脹系數（1/℃）	溫度（℃）	線膨脹系數（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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