自动动态抗开裂测试仪

波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体,其生产历史已有一百多年。直到第二次世界大战时期才用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联结元件,现已广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航海、航天等工程设备中，起密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离作用。 波纹管有多种形式就波的形状而言,以U型波纹管应用广泛,其次还有C型、Ω型、矩形和S型等 就层数而言,则分为单层和多层波纹管。 本例针对某机型机头与容器间壁厚为0.2mm，运行2000多小时发生泄漏的单层U型波纹管，使用金相显微镜，扫描电子显微镜等专业设备对波纹管失效部位做全面分析。 拿到波纹管泄漏样品（图 1），对于搞机械的来讲，很容易想到用气压测试确定波纹管泄漏大致位置。事实也是如此，采用此种方法可以很方便的确认泄漏位置大致位于接头焊缝附近。紧接着去除波纹管接头部保护环及编织网，裸眼观测，对于大一些的裂纹可以直接看到，但是对于微小裂纹或者说想要知道裂纹萌生——发展——失稳的整个过程，就必须要借助于体式显微镜。体视显微镜放大倍数50倍，以其较经典显微镜更为出色的大景深，广泛应用于各种断口的宏观观察和拍照。 图 1 波纹管宏观形貌 图 2为是焊缝附近裂纹。其拍摄照片可以直观的反映出裂纹位置以及近裂纹表面焊接过程中产生的高温氧化色。仅仅观测到裂纹，确定裂纹位置对于查找其产生的根本原因还是远远不够的。想要了解的是整个波纹管寿命周期，从生产到使用究竟是哪个环节的问题导致了其异常开裂，进而引起泄漏。这就需要搜集各个环节的信息，越详细越好，例如：生产制造工艺、材料技术标准、设计技术条件、安装过程、使用过程… … 。通常想要真正了解原因，这些条件都是必要的。 图 2 焊缝部位裂纹局部宏观形貌 接下来要使用的更为精密设备和复杂的制样来观察分析。众所周知，机械行业大多传动部件其加工过程中都要热处理，其目的就是通过改变材料组织进而优化材料机械性能。对于生产检验，一般测试机械性能就可以了，但是对于失效分析，想要查清问题背后的原因，仅测性能是不够的，需要观察组织去了解影响性能背后的原因。观察组织就要用到材料领域的——金相显微镜。这里使用的是金相显微镜，其可在50-1000倍观察样品。图 3、图4和图 5是使用显微镜拍摄的照片。其中开裂确切位置清晰可见——焊接热影响区，同时可见波纹管管壁痕迹，表明母材与焊料熔合不是很好，管壁裂纹起始位置可见细小的晶间裂纹。 图 3 焊缝部位裂纹周围组织局部形貌 图 4 断裂起始位置表面晶间裂纹局部形貌 图 5 表面晶间裂纹周围组织局部形貌 失效分析当中的重头戏——断口分析，其要使用的设备也是失效分析中重量级的设备——扫描电子显微镜，简称SEM。SEM以其出色的放大倍数和观察景深而闻名。随机配备的能谱仪，更使其如虎添翼，使得其在失效分析领域大放异彩。图6 、图7 为使用SEM拍摄到的波纹管断裂面的照片，其清晰告知断裂模式为晶间腐蚀—疲劳断裂。 图 6 断口开裂源部位表面晶间裂纹局部形貌 图 7 断口裂纹扩展区疲劳纹局部形貌 304不锈钢的敏化温度区间大致为425-815℃[1]。在焊接接头的焊接过程中，热影响区热循环峰值温度在600-1000℃。在随后的冷却过程中，如果在304敏化温度区域停留时间过长将会导致材料晶间腐蚀敏感性增加。焊接时可以通过提高焊接速度的方法来增大电流，维持较低的热输入，从而降低晶间腐蚀的倾向，也可以对焊接后的不锈钢进行固溶处理和稳定化处理来降低焊接件晶间腐蚀敏感性[1,2]。 综上，结合各种背景信息以及各种测试分析手段的相互佐证，可以得出造成连接机头和容器波纹管泄漏的原因为波纹管接头焊接工艺不当，使得304表面使用过程中产生晶间腐蚀，进而萌生晶间裂纹在周期性载荷作用下造成波纹管早期疲劳开裂。 参考文献[1]. 张晶莹. 304奥氏体不锈钢的晶间腐蚀与防护.装备制造技术,2012,2:154-155.[2]. 赵强,肖维宝 等.304不锈钢法兰焊接裂纹分析与返修.焊接,2017,2:54-56. 作者阿特拉斯科普柯(无锡)压缩机有限公司 程晓波

在金相样品镶嵌过程中，样品开裂问题，相信一般人儿都遇到过，如何解决呢？我们的方法是：用METPRESS A型热压金相镶嵌机加上QMAXIS金相镶嵌料，再配上一些神操作，就这么干！一起来了解镶嵌样品出现开裂缺陷的几种情形所产生的原因和具体解决办法。开裂缺陷常见的有中心开裂、圆周开裂和胀裂。下面逐一进行说明。1、中心开裂：当被镶嵌的样品尺寸过大，且边缘有尖角时，易产生中心开裂。因为这样的大尺寸并带有尖角的样品放于定型腔内，定型腔内空间会相对狭小、局促，尖角所在位置接近边缘，不能有足够厚度的镶嵌料填充，结果会导致，定型时出现裂纹，造成中心开裂的情形。针对这种情形，当采取适当缩小试样的尺寸，以利于定型腔有更充分的镶嵌料添充空间；同事要选择硬度与样品材质相匹配的镶嵌料，这样就能避免中心开裂的缺陷了。然而，如果被镶嵌的样品尺寸技术要求无法缩小的条件下，就只好重新配置大尺寸定型腔解决了。2、圆周开裂：这种缺陷产生的大概率是因为镶嵌料中混入了潮湿的空气，或者是在镶嵌定型过程中混入了空气所造成的。针对这种情形，在启动金相镶嵌机后，先将镶嵌粉预热，或将镶嵌粉预成型，然后再对样品进行镶嵌。整个镶嵌过程实时监控，当镶嵌料呈液态时，瞬间释放压力。如此操作，就可有效避免圆周开裂问题了。3、胀裂：这种缺陷的产生是因为镶嵌过程设置的固化时间过短，或者压力不足而导致的。针对这种情形，我们要合理选择热镶嵌树脂，适当延长固化时间，同时从镶嵌料的液态到固化成型期间，要适当增加一点压力，这样操作能有效避免胀裂缺陷。以上这些操作，是可脉检测的工程师经验总结，与大家共享。使用的金相镶嵌机是METPRESS A型单筒全自动热压金相镶嵌机，所配耗材均为QMAXIS热镶嵌粉。有关这款金相镶嵌机和镶嵌料的相关技术参数、性能及应用，这里不赘述。以上介绍的几种方法希望对您的类似问题有所帮助。如您遇到金相制样的有关问题，欢迎您联系可脉检测的应用工程师，愿与您一道探讨解决办法。

table width="600" border="1" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0"tbodytrtd width="115"p style="text-indent: 0em " dir="ltr"成果名称/p/tdtd width="499" colspan="3"动态弹性模量测试仪br//td/trtrtd width="115"p单位名称/p/tdtd width="499" colspan="3"p中国建材检验认证集团股份有限公司/p/td/trtrtd width="115" valign="top"p联系人/p/tdtd width="185" valign="top"p艾福强/p/tdtd width="161"p联系邮箱/p/tdtd width="153"pafq@ctc.ac.cn/p/td/trtrtd width="115"p成果成熟度/p/tdtd width="499" colspan="3"p□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √ 可以量产/p/td/trtrtd width="115"p合作方式/p/tdtd width="499" colspan="3"p□技术转让□技术入股□合作开发 √其他/p/td/trtrtd width="614" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介：/strong/pp style="line-height: 1.75em "strong /strong/pp style="text-align: center line-height: 1.75em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/2951acd4-0cb9-42bb-ba31-1bc4d37da508.jpg" style="width: 300px height: 226px " title="弹性模量检测仪1.jpg" width="300" height="226" border="0" hspace="0" vspace="0"//pp style="text-align: center line-height: 1.75em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/ba13ec0a-c570-4f8f-b857-abc41b0a226e.jpg" style="width: 300px height: 256px " title="弹性模量检测仪2.jpg" width="300" height="256" border="0" hspace="0" vspace="0"//pbr/p style="line-height: 1.75em " 本方法利用脉冲激励器来激励矩形截面的梁试样，测量样品的弯曲或扭转频率。作用在试样上的瞬时激励是通过自动激发装置或手动小锤的敲击来实现的。激励引起样品的自由振动，通过试样上方的信号接收器得到振动信号，进而通过快速傅立叶变换得到自由振动的前几阶频率，首先利用弯曲振动的基频算出试样的弹性模量，进而利用扭振主频率计算出剪切模量。由于梁试样自由振动的基频是由样品尺寸、弹性模量和样品质量所唯一确定，因此当基频已经测到后并且试样的质量和尺寸已知的情况下可以计算出弹性模量。弹性模量取决于弯曲响应频率，剪切模量取决于扭曲响应频率。泊松比由材料的杨氏模量和剪切模量决定，三者只有两项是独立的。 br/ 该仪器测试精度高、操作方便，通过一次敲击（激励）能够快速而准确地同时得到材料的共振频率、弹性模量、剪切模量和泊松比以及内耗等基本弹性参数。测试结果重复性好，对样品完全没有破坏，也可连接高温炉进行高温弹性性能测试（高温炉为选购件）。 br/ 该仪器高度集成，使用USB接口进行数据通讯、实现了热拨插和即插即用，采用全新工艺，实现硬件的高可靠性、强抗干扰能力和高信燥比，机型外观美观、性能稳定、能方便扩展高低温测试模块。 br/ 性能指标 br/ 最高采样频率：2MHzbr/ 增益设置：1-128（1、2、4、8、16、32、64、128） br/ 频响范围：20-20kHzbr/ 灵敏度： 50 mv/pabr/ 输入阻抗： 1Ω与27pF并联 br/ 时基范围： 10ns至1 sec/div br/ 时基精确度： 50ppmbr//p/td/trtrtd width="614" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 本产品适用于航空航天、汽车工业、工矿企业、科研部门、大专院校、技术监督、工程监测等，对各种陶瓷、玻璃以及各种陶瓷基复合材料的弹性模量，采用脉冲激励法可以实现对样品的无损检测，在准确测量样品的弹性模量的同时又不会对样品其他力学性能造成影响，应用前景广泛。/p/td/trtrtd width="614" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 实用新型专利两项： br/ 一种用于测量材料弹性性能的固定装置。 br/ 专利号：ZL 2015 2 0392701.4br/ 一种样品激发装置及材料弹性性能测试系统 br/ 专利号：201520860414.1br/ 行业标准一项 br/ JC/T 678－1997 玻璃材料弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法。/p/td/tr/tbody/table