ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Камеры для испытаний при отрицательных температурах (криокамеры, криостаты) из "Испытательная техника Справочник Книга 2 " Нагрев в электрических печах сопротивления. Электрические печи сопротивления отличаются высокими метрологическими показателями, надежностью, долговечностью, простотой оборудования, могут работать при соответствующем выборе нагревательных элементов на разных температурных уровнях. Специфика печей — большая инерционность, что затрудняет их использование при необходимости нагрева и охлаждения образцов в режиме больших скоростей. [c.281] Нагреватель. Одним из основных элементов электрической печи или термокамеры является нагреватель. [c.281] Конструкция ТЭНа представлена на рис. 2. ТЭН состоит из тонкостенной металлической оболочки /, внутри которой размещена спираль 2 из проволоки высокого удельного электрического сопротивления. Концы спирали соединены с контактными стержнями 3, снабженными с внешней стороны контактными устройствами 7. Шжлу торцом трубы и контактным устройством установлен изолятор 6. Наполнитель 4 обладает высокими диэлектрическими свойствами и имеет высокий коэффициент теплопроводности. Как правило, наполнителем служит периклаз (кристаллическая окись магния). Торцы герметизируются термостойким лаком (герметиком) 5, выдерживающим температуру до 120 С. Удельная мощность ТЭНов 2—8 Вт/см , максимальная температура 700 °С. ТЭНы изготовляют различных форм и размеров. [c.282] Для получения температур свыше 450 °С применяют открытые нагреватели из жаростойких сплавов и композиционных материалов. Для изготовления нагревателей используют проволоку, прутки, ленту, лист. Характеристики материалов, применяемых в качестве нагревательных элементов электрических печей сопротивления, приведены в табл. 2. [c.282] Наибольшую температуру можно получить с помощью нагревателей, выполненных из ниобия, молибдена, тантала и вольфрама. Однако они склонны к окислению уже при температурах 500—700 °С, поэтому нагреватели из этих материалов применяют в вакуумных электрических печах и в печах с инертным газом. [c.282] Тепловая изоляция. Как правило, тепловая изоляция электрической печи состоит из двух-трех слоев. Первый (внутренний) слой образуют огнеупорные изделия, обладающие достаточной прочностью при рабочих температурах, способностью выдерживать значительные колебания температуры, малой теплопроводностью, теплоемкостью и электропроводностью. Второй (внешний) слой состоит из теплоизоляционных материалов, менее прочных и менее огнеупорных, но имеющих более высокие теплоизоляционные свойства, т. е. малый коэффициент теплопроводности. Основные характеристики огнеупорных и теплоизоляционных материалов приведены в табл. 3. [c.282] Высокая стойкость к термоударам. Недостаточная стойкость к термоударам. [c.284] Примечание. Изделия и материалы, не отмеченные звездочками, обладают удовлетворительной стойкостью к термоударам. [c.284] При нагреве образцов без дополнительной экранировки возникает значительный температурный градиент в поперечном сечении образца. [c.285] Поперечные градиенты являются источниками ошибок при определении предела прочности., испытуемого материала, а продольные искажают характеристики пластичности и определяемые по обычной методике значения пределов упругости и текучести. В случае длительных статических испытаний пластичных материалов результаты нельзя считать достоверными вследствие изменения сечения образца на отдельных участках и возникающих локальных тепловых концентраций. Метод целесообразен при испытаниях металлокерамических материалов типа карбида кремния, а также хрупких жаропрочных, материалов с высоким электросопротивлением при условии соблюдения мер для выравнивания температуры по всему объему образца. [c.285] Индукционный нагрев основан на использовании трансформаторного принципа передачи энергии. [c.285] Первичной обмоткой служит индуктор, а вторичной и одновременно нагрузкой — испытуемый образец, помещенный в индуктор. [c.285] Можно выделить два способа нагрева образцов. Один из них — нагрев с помощью промежуточного цилиндра, выполняющего роль нагревательного элемента по отношению к образцу. Преимуществом этого варианта является отсутствие непосредственного воздействия электромагнитного поля на образец. К недостаткам относятся конструктивное усложнение испытательной камеры, инерционность и сложность оборудования. [c.286] ВОЗМОЖНОСТЬЮ достижения высоких температур (1500°С и выше) и малой инерционностью, определяемой, по существу, параметрами образца и условиями теплоизоляции. [c.286] Нагрев в отражательных печах. Отражательная печь представляет собой конструкцию, внутренняя полость которой образована отражающими поверхностями (концентраторами), выполненными в виде эллиптических цилиндров, В одном фокусе эллипса FiFi (рис. 4) помещаются источник лучистой энергии (излучатель), в другом F2F2 образец. Нагрев основан на концентрации энергии излучения источника в фокальной области пространства — области расположения образца. [c.286] Излучатель представляет собой протяженный высокотемпературный нагреватель с небольшим поперечным сечением и большой энергией излучения. Хорошими характеристиками обладают кварцевые галогенные лампы, представляющие собой цилиндрическую кварцевую колбу с моноспиральным вольфрамовым телом накала, расположенным соосно с колбой. Лампы наполнены инертным газом с добавкой небольшого числа галогенного соединения для обеспечения высокой стабильности световых и электрических параметров на протяжении всего срока службы. В табл. 4 приведены некоторые типы и параметры галогенных ламп. В условном обозначении типа лампы первое число указывает напряжение (В), второе — мощность (Вт), буква К — кварцевая, Г — галогенная, Д — дифференциального излучения, Т — термоизлучатель. [c.286] Материал концентратора должен обладать высоким коэффициентом отражения, достаточной механической п термической прочностью, устойчивостью к воздействию окислителей и коррозии, а также согласованностью спектральной характеристики отражения со спектральной характеристикой излучателя. [c.286] Повышение равномерности может быть достигнуто либо уменьшением эксцентриситета, что не всегда целесообразно с конструктивной точки зрения (приближение источника к образцу), либо увеличением числа концентраторов. Оптимальны конструкции с тремя или четырьмя концентраторами. [c.287] К недостаткам метода относится прецизионность технологического процесса при изготовлении, а также повышенный расход энергии по сравнению, например, с печами сопротивления. [c.287] Вернуться к основной статье