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Gleeble热模拟试验机设备组成介绍--上交大

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Gleeble-3800热模拟试验机压缩模块低应力加载试验设计

Gleeble-3800热模拟试验机压缩模块低应力加载试验设计

Gleeble-3800热模拟试验机压缩模块低应力加载试验设计胡加佳;熊自柳;薛峰;史远【摘要】A low stress loading test was designed based on single axial compression module on Gleeble-3800 thermal simulation test machine.The test scheme overcame the instability problem of low stress control of the Gleeble-3800 compression module,and realized the single-axial low stress loading under the fixed temperature,and the loading force was maintained between - 200 N and - 500 N.Through this test,the process of the bainite transformation could be measured under the condition of single-axial low stress loading at the same time.The test scheme provided a solution for the study of bainite transformation process under the low stress loading on the Gleeble-3800 thermal simulation test machine.%在Gleeble-3800热模拟试验机上,利用单轴压缩模块设计了一种低应力加载试验.该试验克服了Gleeble-3800试验机压缩模块低应力控制不稳定的问题,实现了固定温度下单轴低应力加载,加载力维持在-200~-500 N.通过该试验可以在完成材料单轴压缩试验的同时,测得材料在低应力加载条件下的贝氏体相变过程,为在Gleeble-3800热模拟试验机上实现低应力加载条件下研究贝氏体相变过程提供了解决方案.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2017(053)009【总页数】4页(P638-641)【关键词】热模拟试验机;低应力加载;单轴压缩试验【作者】胡加佳;熊自柳;薛峰;史远【作者单位】河钢集团钢研总院,石家庄 050000;河钢集团钢研总院,石家庄050000;河钢集团钢研总院,石家庄 050000;河钢集团钢研总院,石家庄 050000【正文语种】中文【中图分类】TG115.9随着物理热模拟技术的不断发展，热模拟试验机的功能也在不断完善。

Gleeble3500数控热机模拟试验系统

Gleeble3500数控热机模拟试验系统

第24卷第5期2006年9 物理测试 Physics Examination and TestingVol.24,No.5　Sep.2006作者简介:胡克迈(1955),男,大学本科,高级工程师; E 2m ail :hukemai @ ; 修订日期:2006201205G leeble 3500数控热机模拟试验系统胡克迈[天津钢管(集团)有限公司技术中心,天津300301]摘　要:本文概述了G leeble 3500数控热机模拟试验系统的特点、功能及主要应用。

关键词:G leeble ;QuikSim ;模拟;试验中图分类号:T G 111 文献标示码:B 文章编号:100120777(2006)0520034203Digital Controlled G leeble 3500Therm al 2mechanical T esting SystemHU Ke 2mai[Technology Center of Tianjin Pipe (Group )Corporation ,Tianjin 300301,China ]Abstract :The performances ,f unctions and main applications of digital controlled G leeble 3500thermal 2mechanical testing system are compendiously presented in this article.K ey w ords :G leeble ;QuikSim ;simulating ;testing Gleeble 3500热机模拟试验系统是一套主要用于金属材料热变形行为机理及其它物理冶金研究的、以计算机控制为基础的机电一体化大型精密实验设备。

它通过对小型金属试样在不同受热、受力条件下变形(或变态)行为的模拟实验,为金属材料的物理冶金研究及科研开发提供既揭示微观机理,又指导实际工艺的分析资料,从而大大缩短新材料、新工艺的开发周期,降低开发成本。

Gleeble热模拟实验

Gleeble热模拟实验
Gleeble高温拉伸试验
• Gleeble高温拉伸试验是研 究材料热塑性最常用的方 法。
• 通过Gleeble高温拉伸试验， 可得知材料的高温力学性 能，如不同成分钢种的塑 性温度区间，不同温度下 材料的抗拉强度、屈服强 度，以及其零强度与零塑 性温度，热塑性与温度、 热历程、冷却速率、应变 速率等的关系。
热塑性拉伸试验时，高温力学性能的评定指标主要是断面 收缩率和强度极限。
– 断面收缩率：以试样拉伸前后的断面收缩率Ra作为衡量其高温热
塑性的指标，Ra的计算方法见下式。
Ra=
D02 D12 D02
100%
式中 Ra—断面收缩率，%； D0—试样原始直径，mm； D1—试样拉断后直径，mm。
反馈信号 极性相反 计算机信号
实际温度=程序温度，合成为零
程序温度＞反馈温度→提供变化了的触发脉冲宽度→加宽可 控硅导通角→增加输出电流→加热
冷却
冷却系统：试样与夹具的接触传导、喷水（喷气）急冷装置 。
冷却速率影响因素：试件的材质 、试件的尺寸、夹头材料、
试样的自由跨度。
Gleeble试样夹持装置示意图
机械系统由高速伺服阀控制的液压驱动系统、力传递机械 装置以及力学参数的测量与控制系统所组成。
位移检测计 负载传感器 应变检测计
反馈信号 程序信号
差值放大
控制回路
例：若选择位移检测计的输出为反馈信号，那么试样的位移将随计 算机程序的给定值而变化，也就是说，由于采用了闭环控制系统， 反馈信号将与给定信号不断追随比较直到相等为止。
高温拉伸试验热历程图
• 铃木等人系统地研究了铝 镇静低碳钢的高温塑性变 化曲线，发现了三个低塑
性区，如左图所示。
Ⅰ区（Tm～1200℃）：在高于1300℃时，由于晶界开始初熔导 致塑性陡降，此温度区间塑性的降落与应变速度关系不大；

简述热模拟试验机的工作原理

简述热模拟试验机的工作原理

简述热模拟试验机的工作原理热模拟试验机是一种用于热力学性能评估的仪器设备，主要用于对各种材料在高温高压环境下的剪切、拉伸和压缩等力学性能进行测试。

其操作方法简便，测试结果可靠，因此广泛应用于研发、生产和质检过程中。

热模拟试验机的工作原理主要通过加热和控制降温过程的方式来模拟真实环境下的温度变化。

具体来说，热模拟试验机主要由控制系统、应变测量系统以及加热系统三部分组成。

控制系统是热模拟试验机的核心部分，负责设定试验的温度、时间、负荷等参数。

根据样品的不同要求，可设置多组试验参数，以模拟不同的实际工作条件。

控制系统还能够监测实时温度和负荷变化，并通过反馈控制技术对热模拟试验机进行精确的调节。

应变测量系统则是用于测量试验中材料的变形情况。

典型的应变测量系统主要由应变传感器、数字式测量仪、采样卡以及计算机软件等组成。

当样品处于受力状态时，应变传感器将变形信息转换为电信号，并传递到数字式测量仪中。

数字式测量仪将应变信号进行转换和处理，并通过采样卡传递到计算机上进行进一步的分析和处理。

加热系统则是热模拟试验机的另一个重要部分。

加热系统可以采用不同的方式来提供热源，常用的有电炉加热、感应加热和辐射加热等。

在试验中，加热系统会将样品的温度升高至目标温度，以模拟其在实际环境中的工作状态。

加热系统还需要在试验结束后逐渐减温，以避免样品快速冷却引起热应力和变形损伤等问题。

热模拟试验机主要通过以上三部分的协作工作，来实现对高温高压下材料的力学性能进行精确评估。

其可靠的测试结果和简便的操作方法，使其成为当前热力学性能测试中不可或缺的工具之一。

除了上述基本的工作原理，热模拟试验机还有一些核心技术和应用。

热模拟试验机的控制系统通常会采用PID控制技术，以优化其控制响应速度和精度。

热模拟试验机还会采用高精度的数据采集和处理系统，以保证数据的准确性和稳定性。

在实际应用中，热模拟试验机具有广泛的应用领域。

在材料科学中，热模拟试验机可以用于评估不同材料的高温强度、塑性和韧性等性能，并优化其制备工艺和性能。

3800热模拟机

3800热模拟机

《计算机在材料科学中的应用》课程作业Gleeble3800热／力学模拟试验机综述Gleeble3800热／力学模拟试验机综述热／力学模拟试验机在多个领域都有着广泛的应用，如压力加工、焊接、铸造、热处理和新材料研制等领域。

Gleeble3800热模拟试验机在美国DSI公司生产的Gleeble3000系列中功能最强大，配有通用单元和液压楔单元，两者共用一个主机，可以方便的进行转换。

液压楔单元拥有一个与主液压源同步的液压楔(Hydrawedge)，主要用来做压缩试验，尤其是高速的单／多道次、大变形的轧制过程模拟。

除此而外的其它试验均可在通用单元上完成。

1 Gleeble3800热模拟试验机的主要技术参数和特点1.1 Gleeble3800主要技术参数(1)最大载荷：拉伸98kN，压缩196kN；(2)最大冲程速度：2000mm／s；(3)最小冲程速度：0.01 mm／s；(4)最高加热温度：1700℃(与所用热电偶丝类型有关)；(5)最大加热速度：l0000℃／s(Φ4~6×15mm)；(6)最大控制冷却速度：Φ6×15mm，l000℃时为140℃／s，800—500℃时为78℃／s；(7)强制冷却：采用高压空气和雾化水。

1.2 Gleeble3800的特点(1)更适合于快速多道次的模拟；(2)采用电阻加热，升温速度快，热效率高；(3)控制方式采用全数字闭环控制，力、温度控制精度高；(4)压缩加载能力最大20t，可以使用更大尺寸的试样、变形更高强度的材料，如不锈钢等特殊钢和超强合金以及变形能在更低的温度进行，研究高温大压下的轧制工艺。

2 Gleeble3800热／力学模拟试验机的构成Gleeble3800主要包括：加热系统、力学系统、数字控制系统等。

它能对力、应力、应变、位移和温度等参数实时监测。

2.1 Gleeble3800的加热系统Gleeble3800独创的电阻加热系统能以10000℃／s的速度加热试样，或保持不变的稳态温度。

10Gleeble热模拟实验

10Gleeble热模拟实验

（2）例：Sn对齿轮钢热塑性的影响
Sn作为钢中的残余有害元素 ，会降低钢的热塑性造成 连铸坯的表面裂纹，在轧钢时还会造成轧材的表面裂纹。
以下以“Sn对齿轮钢热塑性的影响”为例介绍钢的热 塑性研究方法。 ①试验材料与实验方法
将钢样加工成Φ 10×120mm圆棒，在Gleeble热模拟机上
进行高温拉伸实验。
9 钢的高温力学性能及相变测试
●钢的高温力学性能 （ 1 ）连铸过程铸坯产生的裂纹是常见的一种质量缺陷，
它产生原因很复杂，其中钢的高温力学性能有重要的影响，
充分了解铸坯冷却过程中钢的力学性能的变化，对制定合
理的连铸冷却工艺，避免连铸坯裂纹缺陷具有重要作用 。
（2）钢中化学成分和有害元素（例如 S、Cu、Sn）对钢 的高温力学性能有显著的影响。 怎样能够测出钢的高温力学性能？
Gleeble试样夹持装置示意图
均温区
均温区：即为物理模拟试件的 工作区，其宽窄对模拟试验结 果有重要影响。 试样的轴向冷却产生了一个横 向的等温面，通过选择试样尺 寸、自由跨度和不同材质的卡 具，可以调节轴向温度梯度， 并可在试样的跨度的中部获得
Gleeble试样沿轴向温度分布示意图
反馈信号
差值放大 控制回路
（2.3 ）计算机控制系统 计算机控制系统是Gleeble热/力学模拟试验机的心脏，它
提供了用于闭环控制的热和力学系统所需的所有变量信号。 通过控制柜的各种模块（插件）实现D/A及A/D转换，对热、力
系统进行实时闭环控制； 数据采集系统，可实现数据采集及分析处理 ；
0.098 0.119 0.136
⑤结论 • 温度在950～800℃之间，随Sn含量增加，齿轮钢的热塑性
显著降低；

Gleeble3500功能详解

© 2014 Dynamic Systems, Inc.
Welding Simulation
No cracks, 1050C, 0.41, 3/s, Bottom layer
Some cracks, 1050C, 0.41, 3/s, Top layer
Many cracks, 1050C, 0.41, 3/s, Bottom layer
© 2014 Dynamic Systems, Inc.
© 2014 Dynamic Systems, Inc.
Gleeble Specimen Thermal Profiles
Axial Thermal Gradient Control
1200
1000
Temperature (°C)
800
Hot Grips
600
Half Contact Grips
Full Contact Steel Grips
400
Full Contact Copper Grips
AISI 1080 Steel
200
1Байду номын сангаасmm Diameter Round
Specimen
-20 -15 -10 -5 0 0
51
1
2
Free Span (mm) 0
© 2014 Dynamic Systems, Inc.
3.采用HAZ（热影响区）软件进行HAZ模拟
试样：11mm方碳钢棒，71mm长，10mm自由跨度（夹块间距离 ），使用全接触铜夹具
过程：采用HAZ软件形成一个峰值温度为1100°C的HAZ热循环 ，示范运行HAZ模拟时HAZ软件的使用。数据采集系统记录温度 时间曲线，并绘制打印温度时间数据。

热模拟实验机应用范围Hangang Gleeble 3500 SPEC[1][1].-Chinese

技术附录 1供货范围技术附录 1-供货范围项目数量描述1 1 套 3500-10/1HS-75系统，包括:GLEEBLE35010多功能移动单元和袋型钳夹10t 最大力1 m/sec 最大位移速率高速液压伺服系统，包括高速伺服阀液压单元高速响应装置75 KVA 加热变压器真空箱双气缸空气锤20 马力液压泵系列3数字控制系统，包括:装有两套数字信号处理器的内置计算机基于Windows的桌面计算机，包括 CD-ROM，QuikSim 操作软件和Origin数据分析软件VPM 显示器35200 便携式热电偶焊接机35750 喷墨彩色打印机39010 C-应变组件9000-060 6mm 圆铜夹具，带有9020-060紧固螺母9000-100 10mm 圆铜夹具，带有9020-100紧固螺母安装和操作培训 — 现场10 人.日项目数量型号描述第1组：所有研究真空系统3 1套38031 真空泵系统，380/400/415V 可选。

水冷器4 1套35115-50 68000BTU/hr水冷器，380V，50hz，3相。

项目数量型号描述台式计算机升级5 1套-------- 台式计算机升级到 1G内存， 160G硬盘，CD-RW – DVD 光驱，19 in平面液晶彩显。

第2组：用于通用研究的夹具，包括高温拉伸试验和CCT研究5 1套9010-060 6mm高温圆夹具6 1 套9010-100 10mm高温圆夹具7 1套9020-060 6mm 圆夹具用 6mm 支撑螺母8 1套9020-100 10mm 圆夹具用 10mm 支撑螺母第3组：淬火9 1 套38511 高流量淬火系统第4组：CCT，膨胀测量法研究10 1 套35530 用于Windows界面的CCT软件(要求Origin 7.5)11 1 套38520 仅用于 10mm 试样的ISO-Q 淬火夹具(要求 38510 淬火系统)12 1 套39018 CCT 膨胀仪和组件， LVDT 型，配有用于变形后CCT测量的AM3044 信号调节器模块(仅用于测试)第5组：焊接和热影响区研究14 1 套35525 基于Windows的热影响区软件15 1 套9002-100 10mm方形铜合金夹具第6组：连铸研究/熔化试验组件16 1件35320 熔化增强器(磁场导向器)17 1套9050-100 用于熔化10mm 直径钢试样的部分接触铜合金夹具 (4 件/套)18 1套35201 系列3 数控系统第7组：连铸研究/熔化试验组件的易耗品19 2包G414B 10mm 石英管 (30/包)20 100英寸TC005 0.010英寸直径铂热电偶丝（需要同样长度的TC006或TC009）21 100英寸TC006 0.010英寸直径铂-铂13%铑热电偶丝（需要同样长度的TC005）（或选择TC009 直径0.010英寸的铂-铂10%铑热电偶丝）第8组：零强/低力系统22 1件9510-002 夹具底盘23 1件9510-051 零强试验卡具夹具24 1套9510-060 6mm零强圆夹具26 1套9510-062 平板零强夹具27 1件9510-101 低力袋型夹具组件28 1套9510-120 500到5000磅载荷范围，包括9510-409固盘停止夹具和AM3047信号调节模块第9组：夹具到夹具变换31 1 套39050 夹具到夹具的L-应变系统，包括AM3044 信号调节模块和装配件(仅用于袋形钳夹的压缩试验)第10组：热变形研究-高速多点采样32 1套35033 10吨移动液压楔33 1套35520 Gleeble 文本语言软件34 1套39057 自动加载的液压楔L-应变系统，包括AM3044 信号调节模块和便携仪器箱35 1件31723 液压楔淬火喷头组件项目数量部件号描述第11组：所有热变形易耗品36 1 卷RMX001 10 密耳厚石墨片(1.2英寸× 25英尺/卷)37 1 卷RMX002 5 密耳厚石墨片(1.2英寸× 25英尺/卷)38 1件RMX004S 4密耳厚钽片(40平方英寸)39 1听HW008A Omega 热电偶粘接水泥 (8 盎司)40 1听HW014 高温试样润滑剂(4盎斯)41 1罐HW510 用于所有砧子和夹具组件中螺钉的超级润滑油(14.1盎斯)第12组：流变应力压缩研究42 1 套9555-101 ISO-T 流变应力砧子组件，配有一套 9555-102 砧子组件，用于压缩实验和液压楔第13组：流变应力压缩研究的易耗品43 40 件9219-062 3/4” (19mm)直径× 1/4”长ISO-T 碳化钨砧子备件44 10件9555-102 ISO-T 砧子组件备件45 10 件9555-504 1.125”直径ISO-T 铜背板（和9555-102 砧子组件配用）第14组：平面应变压缩研究46 1 套9560-100 小平面应变砧子组件，包括2件 5mm×25mm 砧子(用于液压楔)第15组：平面应变压缩研究易耗品47 40件9105-252 5mm x 25mm 平面应变碳化钨砧子48 10 件9560-303 小砧子背板49 10 件9560-304 铜衬片和9105-252砧子组件配用50 10件9560-305 铜背板和9105-252 砧子组件配用第16组：板带退火模拟39 1套9505-050 2英寸板带退火夹具系统40 1套31722 板带退火用雾化淬火喷头组件和控制阀（需调整9505-050）41 1套38040 蒸汽切换系统（需38030或38031真空泵）第17组：用于应变诱导裂纹生成(SICO)试验、锻造和挤压研究的推盘55 1 套GA00197G 用于平面试样和SICO 试验的后推盘(2件/套)项目数量部件号描述热电偶和相关易耗品56 3 件TC014 直径0.010英寸，每个线轴总长50 英尺，特氟纶(红) 包覆的镍合金热电偶丝57 3件TC015 直径0.010英寸，每个线轴总长50 英尺，特氟纶(黄) 包覆铬合金热电偶丝58 50英寸TC017 铂-铂6%铑热电偶丝59 50英寸TC018 铂-铂30%铑热电偶丝常规运作的维护备件60 3包FILW750-2 水过滤筒(每包2件)真空箱维护备件61 1套OR007 真空箱O型圈: OR7033、OR7234Q、OR7299各1个， OR7242Q、OR7250、OR7261、OR7272各2个， OR7111、OR7112Q、OR7188各4个， OR7110 10个62 2件PV003 真空用铝质回形夹具（NW50）63 2件PV005 NW50真空O型圈和适配器连接器（用PV003回形夹）64 4件PV400 Alcatel 102 机械泵油（2升）65 1件PV410 #705 扩散泵油（500cc/瓶）66 1件WIND010 耐热真空箱玻璃引申计和传感器易耗品67 20件G417B 角型C-应变石英棒（用于标准C-应变39015 CCT膨胀仪或39060 热影响区L-应变计）68 10件G417C 直型C-应变石英棒69 10件9655-804 直型CCT膨胀仪石英管70 20件9655-805 弯角型CCT膨胀仪石英管工厂培训71 装运前在DSI进行10个工作日、3人的工厂培训和设备预验收。

Gleeble2000热模拟试验机的典型应用

热 电流 ， 到控 温 的 目的 。 达
优化 、 工艺参 数优化 等 方面提 供 了重要 的数 据参 考 。
为 实际生 产
２ Ｇｌ ｂｅ０ ０热模 拟 ｅ ｌ ０ ｅ ２ 试 验机 的典 型应用
２ １ 连铸 坯 热塑性 试验 ．
硅 Ｓ Ｒ和加 热 变 压 器 ， 加 热 的 过 程 是 在 １ ３ Ｃ ］如 ５１
为了制 定正确 的连铸工 艺 参数 ， 要研究 温度 、 需 应 变速 率 和 冷 却 速 度 对 断 面 收 缩 率 的影 响 。采 用
模 块上 把 １３ ５２送来 的信 号 与 计算 机 送 来 的设 定信
１ Ｇｌｅ ｌ２ ０ ｅ ｂｅ ０ ０热模 拟试 验 机 系统 组 成 与工 作 原 理
Ｇ ｅｂｅ ０ ０系 统主要 由主机 、 制 柜 、 算 机 、 ｌｅ ｌ２ ０ 控 计
强制 冷却 。当钢 水 在结 晶 区底 部凝 固形成一定 厚度 的坯 壳后 ， 被夹送 辊 向下输 送 到二次 冷却 区 ， 在二次 冷却 区采 用喷水 或 水 气 联合 冷 却 ， 却 强度 一般 分 冷 为 高 、 低三个 级 别 ， 用 不 同 的冷 却 强度 可 以调 中、 采 整铸 坯 的冷却 速度 。在铸 坯全 部 凝 固后 ， 拉矫 辊 被 夹持送 人水 平拉 矫 机 进行 矫 直 和 切 割 ， 而 完成 整 从 个连铸 生 产过程 。 热塑 性是表 征材料 力 学冶 金加工 性能 的最 重要 的指标 之 一 。研 究材料 的热塑 性可采 用热拉伸 和热 压缩试 验 ， 因为拉 伸 法 比压缩 法 可获 得更 多 的热 塑 性评定 指标 ， 以研 究 钢 铁 在连 铸 二 冷段 和 热连 轧 所
大 的贡献 。本文 主要 介 绍 Ｇｌｅ ｌ２ ０ ｅ ｂｅ ０ ０热模 拟 试 验 机 的系统组 成 、 工作 原理 及其 典 型应用 。

Gleeble-2000型热模拟试验机液压楔故障的诊断和处理


9 6 6 T 9 6 > ! $ $ $ 热,力模拟试验机是一个材料热机 !!G 械加工性能分析系统 ! 该 系统 可广泛 用 于 材 料 研 究 ( 加工质量控制 ( 加工过程模拟以及其它冶金研究 + 它 能节省研发时间 ( 降低研发费用 ! 是进行新产品 ( 新工 艺( 新技术研究 + 开发和基础理论研究的重要设备 + 液压楔和常规实验单元"大部 !! 该设备由主 机 ( & &’ 分组成 ! 它采用电阻加热 方 式 ! 运用 U 3 3 7公司生 产的电液伺服阀形成加力系统 + 整 个 系统 采 用 计算 机程序进行控 制 ! 常规实验系统和液压楔系统是两 个可以互 换 的 单 元 ! 并 通 过 连 接 螺 栓 与 主 机 相 联+ 其中液压楔系 统 通 过 与 主 液 压 系 统 的 协 调 配 合 ! 可 以使系统同时准确控制压力加工 模 拟 试验 中 的 应变 量和应变速率 + 发现应变速率 !! 在更换液 压 楔 模 拟 轧 钢 试 验 时 ! 达不到程序设定的要求 ! 且在液压系 统 启动 时 ! 发现 控制柜上显示 有 ) 零 漂* ! 并由此导致试样松动的现 象 + 针对上述故障现象进行了分析 诊 断和 功 能 恢复 等工作 +
试验现象所对 应 的 设 备 控 制 系 统 ( 液压系统和试验 方法等方面存在的问题进行分析和诊断 + A: A! 试验现象分析 $ V, * 的 加热速 度 加 热 到 !! 试 验要求 将试 样以 & 经 "0 再分别冷却到& & ! $ $ V! + 1保 温 后! & % $ V( 和 进行 个道次的轧制 ! 变形 的压下 & $ % $V = % $V " 量分别为 ! 应变 速 率 分 别 为 D , ( %W ( & %W 和 @W ! $ * , , + @ $ *和 = $ * 并 !! 按上述要 求 在 变 形 程 序 编 辑 器 里 进 行 设 定 ! 转化为 G ’ ] 控 制 程 序+ 试 验 过 程 按 照 变 形 试 验 步 骤进行 ! 在试验过程中记 录 应 变*( 应 力+( 变形温度 和主轴位移 + 6 + 试验后用 c ’ N 软件对 采集 的数据 进行处理 + 其中真应变随时间的 变化曲 线如图 & 所 示 + 图中两水平线之间的斜线部 分表示 试样处 于变 形阶段 ! 斜率大小表示变形的应变速率 + !!" 道次变形试验的结果见表 & 所示 + "个道次的应变 !! 从上述 试 验 结 果 中 可 以 看 出 ! 速率均没有达到程序设定的要 求 + 且在 试验 过程中 还发现 ! 当液压系统启动的瞬间 ! 存在试 样因 漂移而 发生松 动 的 现 象 + 其 原 因 可 能 与 以 下 几 个 因 素 有 关%
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1.1.2 冷却系统 在保证试样升温的同时，必须通过内循环的冷却水以保证其他部位不会温度过高。 1.1.3 淬火系统 当对试样的冷速要求不高时，可以通过试样两端夹具热传导制冷。如果对冷速要求更高时， 需要使用冷却气、水、气水混合对试样强制冷却. 但需要指出的是只有部分试验能采用淬火 系统装置。 1.1.4 液压系统 提供稳定的液压，配合伺服系统和油缸、阀门完成位移、力值等的变化 1.1.5 真空系统
一、仪器设备基本构成 专用名词： Specimen：样品、试样。实验研究对象。 Grip：夹持试样的夹具。根据不同需求可以做成各种大小、形状。 Jaw：机械装置。Grips 夹持试样后装入 Jaw 中，实现对试样的操作。 MCU：Mobile Conversion Unit。移动单元，功能各异。将液压、电、水、真空、控制等试验 所需集合为一体，装载在有轮子的机架上，可以随时与主负载单元组装和拆分。几个单元之 间相互更换，配合主机进行不同类型的试验。 1、热模拟机基本构成 热模拟机主要包括： 辅助系统:加热、冷却、淬火、机械液压、真空等各个系统，保证正常的实验环境 控制系统:负责对所有部件的控制和同步 数据系统:各种测量系统，负责不同变量的实时监控 用户操作界面:包括桌面电脑，控制柜等。用户可以直接操作设备、编程，和数据分析处理 等
是 C‐Gauge 的 10 倍左右。所以 CCT 膨胀计可以轻松地捕捉膨胀信号。然而，考虑到 CCT 的 测量范围小，使用 CCT 测量变形时的相变时，必须考虑直径变化范围。 1.3 用户操作界面 1.3.1 用户编程 QuikSim 是面向用户的编程界面，通过这个界面，可以很轻松地进行 Gleeble 编程和控制。 QuikSim 提供三种编程方法。 表格编程：电子表格形式的编程环境，也是 Gleeble 最普通的编程方式。 变形控制编程：（HDS），多用于液压楔，用于连轧等多道次轧制的控制编程 焊接热模拟编程：（HAZ），用户焊接模拟时，热循环曲线的控制编程。 Gleeble 脚本编程：（GSL），弹性较大，直接面向机器的语言 同时，QuikSim 还提供了控制系统和数据分析软件之间的转换，使得实验过程更加流畅。 1.3.2 数据处理软件 Origin 是 Gleeble 系统的数据处理软件。Origin 提供了很多数学模型，这些模型使得数据分析 更加快捷。比如其中的 Lab‐Talk 语言，可以自动分析模拟中的特征点。Origin 可以载入每次 测试的数据，并且快速产生任意区域的样点曲线，允许对每个测试点快速浏览。同时 Origin 还可以生成精美的曲线或图形文件。 此外，DSI 还以 Origin 为基础，研发了 CCT 软件，专门用于 CCT、TTT 等相变点相关的数据 分析。 1.3.3 控制柜 控制柜下方的诸多按钮，可以实现设备的开启、关闭、急停、液压、真空、空气锤、淬火等 基本操作。 控制柜上方的显示屏可分为四部分。第一部分滚动显示所有系统信息，系统错误或操作错误 时（如热电偶极性相反），也会在此窗口显示。第二部分显示温度、压力、位移等信息。第 三组数据显示系统状况如真空值、真空泵工作状态、加热能量变化等。第四组窗口显示安全 相关的信息，如水流、外围设备连接、试验腔体的安全。任何一项数值指标为红或者黄时， 系统均不能正常工作。 显示屏两边是 10 个可调的 VPM（Virtual Panel Meters）旋钮。VPM 位于控制柜上方面板， 既可以显示实时的实验信息，可以根据需要手动调节 VPM 数据。VPM 显示数据类型如 STROK、FORCE、C‐GAUGE、WEDGE、JAWS、CONTROLTEMP、MACHMODE、L‐GUAGE 等。 2、主要单元及功能、设备极限参数 2.1 工控柜 立式的工控机是整个系统的核心，控制整个系统负责设备开/关、拉/压等所有的基本操作。 用户在桌面电脑编程后传送到工控机，由工控机发出执行指令控制各个单元，确保了整个设 备的可靠运行。并收集各个感器同步数据、反馈回桌面电脑。 2.2 负载单元 Load Unit 主机负载单元。主要负责机械执行、安全保护、循环水分配和电力供应。 2.3 通用单元 Pocket Jaw MCU 可以进行焊接、普通拉/压、相变点研究、熔融态相关、应变等的基本试验，最常用的 MCU 单元。 2.4 液压楔单元 Hydrawedge MCU,液压楔移动单元。用于应变速率较快的单道或多道次压轧。常用于进行轧 制模拟、流变应力、应力应变曲线等的研究。需要进行相关试验时，先把通用单元拆下，装 上液压楔 2.5 外围辅助单元
电力系统 加热系统 冷却系统 淬火系统 液压系统 空压系统 真空系统
外围辅助
控制系统 工控柜
数据采集
Temperature Force作界面
Dilameter ………
控制柜
桌面电脑
编程软件
打印机
数据分析处理
热电偶焊接
下面将对各个系统逐一讲解。 1.1 外围辅助系统 1.1.1 加热系统 形成闭合回路，采用电阻式加热的方式，从试样横截面内通过上千安培的电流，并通过电流 控制试样加热的温度变化。
零强
流变应力
平面应变
3、主要夹具及其使用、自由跨度概念和应用 在介绍夹具（Grip）、自由跨度（Free Span）之前，先大概了解一下 Gleeble 的加热方式：电 阻式加热
如图：采用圆棒形试样，两端开螺纹并装螺母便于受力拉伸，然后用两对梯形夹具 Grip 夹 紧固定。两边的 Grip 分别为两个电极，通过 Grip 和试样的接触面，通电使试样升温加热。 试样的中心点焊一组热电偶，用于测量试样中心温度。 为了方便冷速的研究我们定义：试样处于两端 Grip 之间的距离即为有效的自由跨度（Free Span）。 在实际试验中，为了保护设备在高温时不被烧损，夹具两端需引入冷却循环水。所以试样中 心热电偶位置温度极高，而两端的夹具处温度略低，在整个 Free Span 区域形成一个山坡形 的温度梯度，如下图：
水冷机组：提供内循环冷却水 真空机组：抽取真空 液压泵：提供稳定液压 空压机：提供压缩空气 2.6 其他可更换组件 为满足不同的试验，DSI 专配了很多不同用途的组件。如： 2.6.1 淬火供给单元
2.6.2 各种淬火、退火组件
标准淬火 2.7 低力、零强组件
ISO‐Q 淬火
低力组件 2.8 流变应力、平面应变组件
Gleeble 热模拟试验机
上海交通大学 周伟敏
Gleeble 3500 热模拟试验机是一个材料热机械加工性能分析系统, 具有急(慢)速升温降 温、急(慢)速拉压变形、同时记录温度、力、应力、应变等参数变化曲线，可对金属材料的 冶炼、铸造、锻压、成形、热处理及焊接工艺等各个制备阶段的工艺与材料性能的变化之间 的关系进行精确的模拟。 Gleeble 3500 的加热系统： 采用电阻加热系统能以高达 10000℃/s 的速度加热试样。高导热率的夹具使 Gleeble 3500 具有高速冷却能力。淬火系统可通过水淬、气淬或气水混合淬在试样表面达到 10000℃/s 的冷却速度。（注：不同材质不同尺寸不同加载方式能达到的加热和冷却速度可能不同） Gleeble 3500 的机械系统： 是一个具有 10 吨静态拉伸/压缩力的全集成液压伺服控制系统。最快可以达到 1000mm/s 的 移动速度。LVDT 传感器、测力单元提供反馈数据确保机械测试程的精确性和可重复性。在 任何测试中，机械系统允许操作者编写程序更换控制模式。为热力学过程模拟的多样性提供 各种必需功能。程序可以在任何时刻和以需要的频度转换控制模式。这些控制模式包括液压 缸活塞位移、力、各种膨胀仪、真应力、真应变、工程应力和工程应变。 需要指出的是：Gleeble 系统虽然是材料研究和工艺优化的先进而高效的热机械试验装备, 但与其他物理模拟设备相似,它只能就人为设定的一组工艺参数给出材料试样在相应条件下 的变化过程及终点状态。而这种输入的设定是否真实地与充分地代表了模拟对象、所见的过 程及所获的状态是否得到了完整理解与恰当运用,其间的模拟构思与程序编制又是否准确体 现了设计意图,这一切都迥异于通常具有良好结果重现性的物理测试,使得物理模拟质量的 优劣较大程度地因人而异。
为了保证试样在加热过程中不被氧化，必须对试验的腔体抽高真空，或采用氦、氩等惰性保 护气体 1.1.6 压缩空气系统 压缩空气 Gleeble 试验环境中共有三个作用：气动阀、淬火气压源、空气锤 1.1.7 电源系统 对外部输入电压进行变压。提供各系统所需的不同电压 1.2 数据采集系统 1.2.1 压力传感模块 测压模块用来测量试样的受力情况，变量“FORCE”。测压元件在右侧 Jaw 的固定位置。试 样受力时由于机械原因存在一定的摩擦力，微小的摩擦力在一般试验中可以完全忽略。在某 些膨胀、低力等试验中摩擦力有影响，有很多方法减少摩擦力。必要时卸下导向杆以减小摩 擦力非常有效。本系统力传感器的精度为全量程的１％。 1.2.2 位移传感器和模型 位移传感器安装在液压油缸的背后，变量名称 STROKE。有 120mm 的测量范围，主要测量机 械主轴的运动。当使用 Stroke 测量试样长度变化时，测量还包括机器最大形变。负载越高， 机器的形变变化越大。因此不推荐使用位移传感器测量微小的应变。 1.2.3 Jaw 传感器和模型 Jaw 传感器用来测量两个 Jaw 之间的间距变化，变量名称 L‐Gauge，测量范围± 12.5mm。 特殊的安装位置消除了机械主轴的等误差因素，较 Stroke 数据更真实有效。但传感器测量 的数据也包含 Jaw 的机械变形，以及不同温度区间的变形。因此，不建议用 Jaw 传感器测量 试样的弹性模数等。 1.2.4 热影响区 L 应变传感器和模型 热影响区 L 应变传感器测量试样热影响区内的长度变化，因为测量数据中完全消除了机械变 形或不同温度区间的干扰。其很适合弹性特性的测量，比如不同温度下的弹性系数和屈服应 力。测量范围± 2.5mm。Gleeble 系统有两类热影响区传感器。一种是 LVDT（线性差分）传 感器，其适合拉伸断裂的变形量测量，测量长度可以调整为 10 或 25mm，总的位移距离是 25mm。还有一种是应变类型传感器，根据不同的初始长度和拉伸变化量有三种可选模式。 应变类型传感器更适合弹性特性的测量。交大只配备了第一种传感器。 1.2.5 C－Gauge 传感器和模型 C‐Gauge 传感器用来测量试样的径向变化，或宽度的变化，量程±５mm。变量名称 C‐Gauge， 常用此项计算张力。测量中直径的变化需在传感器测量范围之内。 需要注意的是，C‐Gauge 测量的数据用于反馈控制时（如张力控制），如果直径的变化超出 C‐Gauge 传感器的测量范围时，系统会失控。因此，C‐Gauge 的零点位置必须合理地判断， 来确保试样直径变化的极限值在测量范围之内。 C‐Gauge 的弹力是可调整的。如果弹力太大，C‐Gauge 可能会在高温时挤入试样表面。相反， 弹力过小可能导致测试中传感器可试样上脱落。试样在高温环境下时间较长，传感器部分必 须要被屏蔽或制冷以保护传感器不受加热试样的热辐射的影响。 使用 C‐Gauge 数据作为反馈控制信号，编程时必须注意。一种方式是调用 STROKE LIMIT 参 数，用来限制最大位移压力，用来防止 Jaw 损坏 C‐Gauge 传感器。还有一种方式是调用 UNICOMPRESSION 参数，此时位移只能在压缩方向运行。张力测试时，可以调用 UNITENSION 参数使 Stroke 只在拉伸方向运动。需要注意的是，在关闭 UNICOMPRESSION 和 UNITENSION 时，Stroke 的必须清零，否则机械轴会快速运动以保证系统 Stroke 值归零。 1.2.5 CCT 膨胀计和模型 当用膨胀的方法研究相位变化时，CCT 膨胀计的数据更精确。其测量值±２.５mm，灵敏度