Установка с электроконтактным нагревом образцов металлов и сплавов в вакууме » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Установка с электроконтактным нагревом образцов металлов и сплавов в вакууме

15.05.2021

Принципиальная схема вакуумной системы и устройство вакуумной рабочей камеры установки для выявления микростроения образцов, нагреваемых вследствие теплового действия электрического тока, показаны на рис. 45.

К верхней плоскости плиты 1 размером 300х300 мм2 и толщиной 50 мм притерт торец стеклянного колпака 2. При выявлении микроструктуры тугоплавких сплавов на основе вольфрама или других металлов, когда температура нагрева может достигать 3000 °C и более, а также при экспериментах, связанных со значительным выделением тепла в рабочей камере, вместо стеклянного колпака используют металлический с водяным охлаждением, герметизируемый так же, как и стеклянный, или при помощи кольцевого резинового уплотнения.

Для точного фиксирования положения колпака служит текстолитовое кольцо 3.

Вакуумная рабочая камера образуется плоскостью плиты 1 и внутренней поверхностью колпака 2. Воздух и газы откачиваются из рабочей камеры через водоохлаждаемый патрубок 4, в котором находится устройство для улавливания и конденсации паров масла
Установка с электроконтактным нагревом образцов металлов и сплавов в вакууме

Патрубок 4 через вакуумное резиновое уплотнение присоединен к пароструйному масляному насосу 5 типа ЦВЛ-100, а этот насос при помощи вакуумного резинового шланга 6 соединен с пробковым одноходовым вакуумным краном 7, служащим для перекрывания рабочей камеры после окончания опытов. Вакуумный кран 8 через тройник 9 позволяет вводить воздух (атмосферное давление) внутрь ротационного масляного насоса 10 (при его остановке), а также внутрь рабочей камеры (при открытом кране 7) для ее разборки при установке и съеме исследуемого образца.

Насос 10 приводится во вращение от электрического двигателя 11. Остаточное давление в рабочей камере измеряют при помощи электрических манометрических ламп 12 и 13 соответственно типа ЛТ-2 и ЛM-2. Лампа 12 соединена либо с вакуумметром 14 типа УТВ-49 или ВТ-2, либо с описанными выше приборами (см. рис. 21). Лампа типа ЛМ-2 присоединена к электрическому ионизационному вакуумметру 15 типа ВИ-3.

Для электронагрева образца, находящегося в вакууме, через плиту 1 введены медные водоохлаждаемые электроды 16 и 17, изолированные от плиты и снабженные надежными вакуумными уплотнениями, выполненными по схеме, показанной на рис. 31.

Электроды 16 и 17 соединены с низковольтным однофазным трансформатором 22 мощностью около 3 ква (220/5 в). Регулируя напряжение, подводимое к первичной обмотке трансформатора 22, можно устанавливать требуемую температуру образца, а также скорость ее нарастания.

Образец 18 в форме пластинки длиной 60 мм и сечением 10х3 мм2 закреплен в зажимах 19 и 20. Для компенсации объемных изменений образца при нагреве и охлаждении служит гибкий токоподвод 21, позволяющий зажиму 20 легко перемещаться вдоль оси образца.

Температуру нагрева образца контролируют платинородий-платиновой термопарой 23, горячий спай которой прикрепляют к образцу точечной электросваркой.

Выводы термопары проходят через вакуумное уплотнение в плите 1 и соединяются с гальванометром 24. Чтобы обеспечить автоматическое поддержание заданной температуры с точностью ±0,5%, вместо гальванометра устанавливают регулирующий электронный потенциометр, например, типа ЭПД-17, воздействующий на включение и выключение напряжения в цепи первичной обмотки трансформатора 22.

На рис. 46 приведена принципиальная электрическая схема рассмотренной установки. Эту же электрическую схему с незначительными изменениями используют и для ряда других описываемых ниже установок.

Через трехполюсный пакетный выключатель 1 в установку подается напряжение 220 в питающей сети трехфазного тока с частотой 50 гц.

Изучаемый образец 2 находится в вакуумной рабочей камере, образуемой плитой 3 и колпаком 4. Напряжение 5 в подводят к нему от трансформатора 5 через электроды 6 и 7, изолированные от плиты 3.

Для автоматического поддержания требуемой температуры образца служат следующие элементы схемы. Автотрансформатор 8 типа РИО-250-5 мощностью 4,5 ква имеет пределы регулирования от 0 до 250 в в каждом из двух плеч. От каждого плеча автотрансформатора 8 напряжение поступает через электромагнитные контакторы 9 и 10 на первичную обмотку трансформатора 5. Контакторы 9 и 10 включены таким образом, что исключена возможность их одновременного срабатывания.

При помощи вольтметров переменного тока 11 и 12 со шкалами на 50 и 250 в измеряется напряжение в каждом из плеч автотрансформатора и устанавливается требуемое значение напряжения (перепад между напряжениями в каждом плече должен быть в пределах 3—5 в).

Включение и выключение контакторов 9 и 10 может производиться автоматически при помощи электронного потенциометра 13, соединенного с выводами термопары 14, горячий спай которой приварен к исследуемому образцу.

Для регулирования температуры нагрева вручную служат выключатели 15 и 16, при помощи которых могут быть включены и выключены контакторы 9 и 10. При этом цепь выключателя 17 должна быть разомкнута.

Электродвигатель 18 мощностью 0,6 квт приводит во вращение ротационный масляный насос 19 типа ВН-461. Этот насос соединен с пароструйным насосом 20 типа ЦВЛ-100. Обмотка подогрева насоса 20 приключена через амперметр 21 на 5 а к автотрансформатору 22 типа РНО-250-2. Номинальная мощность, потребляемая обмоткой подогрева насоса 20, составляет около 450 вт.

Для измерения степени разрежения служат манометрические лампы 23 и 24 соответственно типа ЛТ-2 и ЛМ-2, приключенные к вакуумметру 25 типа ВИТ-1.

Откачка установки до остаточного давления в рабочей камере порядка 10в-4—10в-5 мм рт. ст. занимает около 30 мин. Примерно столько же времени расходуется на охлаждение насоса ЦВЛ-100 после прекращения его работы. Таким образом, общие затраты вспомогательного времени при проведении каждого опыта на установке обычно не превышают 1 часа.

В некоторых случаях для контактного электронагрева образцов используются незначительно переоборудованные (питающий трансформатор заменяют более мощным) пульты для напыления реплик при электронномикроскопическом исследовании.

Достоинством установок для контактного электронагрева образцов является возможность нагрева с большими скоростями подъема температуры, а также возможность достижения любых температур, ограничиваемых только температурами плавления образца. Некоторый их недостаток — возможность одновременного нагрева только одного образца.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: