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上海市奉賢区邯橋鎮安東路208号
上海傾技計器計器科学技術有限公司
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上海市奉賢区邯橋鎮安東路208号
高温クリープ耐久強度試験機の構造設計コアを囲む「長期高温安定、荷重精度一定、変形精度監視」の3つのコア需要は、全体としてホストフレームワーク、ロードシステム、高温炉システム、変形測定システム、制御システム、安全防護システム及び補助システムの7つのモジュールから構成され、各モジュールは協力して動作し、高温（室温～1600℃+）、長周期（0～10000 h）試験において高い安定性と高い試験精度を実現することを確保する。次に、各モジュールの詳細な構造分解を示します。
一、ホストフレーム：高剛性支持基礎（コア要求：変形なし、振動抵抗）
ホストフレームワークはデバイス全体のものです 「骨格」は、長期一定荷重（0.1 kN ~ 1000 kN）と高温炉からの熱放射を受け、荷重過程に機械変形がないことを確保し、荷重精度を保障する必要がある。
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| こていばり | 高強度鋳鋼/鋼板溶接（時効処理により内部応力を除去） | 固定荷重システム、高温炉底部支持、安定荷重基準を提供する |
| けた移動 | 固定ビーム材質と、支柱と摺動嵌合する | ロードシステムの上下移動に伴って引張力を加える/圧力荷重、梁と支柱の嵌合隙間≦0.02 mm、同軸度を確保する |
| 柱 | 4本の高強度合金鋼構造（表面クロムめっき防錆）、精密ボールねじ | 上下のビームを接続し、ビームの移動をスムーズにするとともに、超高剛性（ロード時のコラム変形量≤0.01mm/m） |
| 土台 | ヘビーモールドベース≥設備総重量の1/3）、調平足付き | 設備全体を固定し、振動を吸収し、足を平らにすることにより本体レベル（水平度≤0.1mm/m），傾斜による追加曲げモーメントの回避 |
二、ロードシステム：正確な定荷重出力（コア要求：長期安定性≤±0.3% FS）
ロードシステムは試料に一定の引張力を印加する責任がある/圧力荷重は、荷重方式によって「電気液サーボ式」「分銅式」「ばね式」に分けることができ、主流は電気液サーボ式で、構造は以下の通り：
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| ロードアクチュエータ | 電気液サーボシリンダ（中大型モデル）/精密ネジ昇降機（小型モデル） | 電気液サーボシリンダは高圧油によりピストン運動を駆動し、引張力を実現する/圧力負荷、ねじ昇降機はサーボモータによって駆動され、小荷重試験に適している |
| 荷重センサ | ポスト/リング式高精度引張力センサ（材質：合金鋼/ステンレス鋼、精度レベル0.1級） | リアルタイムで荷重信号を収集し、コントローラにフィードバックして閉ループ制御を形成し、荷重測定範囲はフルレンジの0.5%~ 100%、長期安定性≦±0.3%FS |
| 荷重伝達機構 | 高強度タイロッド、ジョイントジョイント | タイロッド採用40 CrNiMo合金材質（引張強度≧1000 MPa）、ユニバーサルジョイント補償試料取付偏心、追加曲げモーメント影響試験を避ける |
| セカンダリロードコンポーネント | 分銅グループ（オプション、キャリブレーション用/純静荷試験)、バッファ | スルホン符号群は機械構造の重畳により純静荷重を実現し、荷重ドリフトは極めて小さい（超長期試験に適している）、バッファは荷重オーバーシュートを避けるために荷重瞬間の衝撃を吸収する |
三、高温炉システム：均一で安定した高温環境（核心要求：温度制御精度 ±1℃、温度場均一性≦±3℃）
高温炉システムは模擬材料の高温就役環境の核心であり、長期高温安定、温度場均一を実現する必要があり、構造設計は重点的に注目する 「加熱均一性、保温性、耐温性」：
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| ろたいかく | 冷間圧延鋼板射出成形（外層）+保温層（中層）+内胆（内層） | 外殻は防湿を保護し、保温層は熱損失を減少し、内胆は高温空洞を提供する |
| ほおんそう | 高密度セラミック繊維（熱伝導率≦0.03 W/（m・K）＋アルミナ断熱タイル | 多層保温設計、炉殻表面温度≤60℃（試験温度1200℃の場合）、熱量流出熱傷を避ける操作者 |
| ヒータエレメント | 温度範囲で選択：−中温（≦800℃）：ニッケルクロム合金（耐温850℃）−高温（800〜1200℃）：シリコン炭素棒（耐温1400℃）−超高温（>1200℃）：モリブデンフィラメント／黒鉛棒（耐温1600〜2000℃） | 炉腔の両側に均等に分布する/周囲（例えば6 ~ 8本の対称配置）、PID調整による分域加熱を実現し、温度場の均一性を確保する |
| ないしん | 中温：SUS 304ステンレス鋼高温/超高温：アルミナセラミック管/黒鉛炉心 | 耐腐食、耐高温、炉腔形は円筒形（気流死角を避ける）であり、内径は試料寸法に基づいて設計される（通常 φ50〜150mm） |
| 温度測定素子 | S型/R型熱電対（測定温度範囲0 ~ 1600℃、精度±0.5℃） | 熱電対プローブは試料の標距部近傍に固定されている（試料からの距離≤5mm），試料領域の温度をリアルタイムで採取し、コントローラにフィードバックする |
| 雰囲気インタフェース（オプション） | 吸気口（不活性ガス/シールドガス)、排気口、真空ポート | 酸化しやすい材料を配合してテストし、アルゴンガスを通すことができる/窒素（純度≧99.99%）または真空引き（≦10µPa）、試料の高温酸化防止 |
四、変形測定システム：クリープ変形を正確に捕捉する（核心要求：分解能≤0.0001mm）
変形測定システムは高温下での試料のクリープ変形量（初期クリープ、定常クリープ、加速クリープ段階を含む）のリアルタイムモニタリングを担当し、クリープ曲線と重要な指標を獲得する核心であり、 接触式と非接触式：
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| せっしょくしきこうおんしんちょうけい | 耐温材質：セラミック/Inconel合金（耐温≦1200℃）構造：ダブルグリッパ式、スケール調整可能（25 ~ 50 mm）、スプリングプリテンション機構搭載 | 試料の標識距離の両端に直接挟持し、差動変圧器を通過する/格子定規は機械的変形を電気信号に変換し、変形測定精度≦±0.001 mm、分解能≦0.0001 mm |
| 非接触レーザー引張計（オプション） | 構造：レーザーエミッタ+受信端（高温炉の両側に対称に配置）、石英観察窓を通して監視 | レーザー三角測距原理に基づいて、無接触で試料の標距段の変形を測定し、高温酸化、試料破断時の衝撃損傷を避け、超高温（>1200℃）又は易酸化性試料 |
| 変位センサ | ラスタゲージ≤0.001mm），移動梁と固定梁の間に取り付ける | 引張計を校正したり、大変形量（試料破断後の総変形など）を監視したりするための補助測定梁変位 |
| 信号伝送モジュール | 高温シールドケーブル、信号増幅器 | 高温炉の電磁干渉と熱放射の影響を遮蔽し、微弱変形信号を増幅し、データ伝送の安定を確保する |
五、制御システム：設備運行とデータ処理中枢（核心要求：自動化、高信頼性）
制御システムはデバイスの 「脳」は、各モジュールの仕事を調整し、温度、荷重の正確な制御を実現し、データ収集、処理、報告生成を担当し、構造は以下の通り：
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| コントローラハードウェア | PLC+産業用コンピュータ（組み込み/デスクトップ）+タッチスクリーン | PLCはリアルタイム制御（温度、荷重、変形収集周波数≧10 Hz）を担当し、工業コンピュータはデータ記憶と分析を担当し、タッチスクリーンはパラメータ設定、リアルタイム監視と操作をサポートする |
| 温度制御モジュール | PID+ファジィ制御アルゴリズム、段階的昇温プログラム | 加熱素子の電力制御、実現 「急速昇温→緩慢近似→恒温安定」の昇温過程、温度制御精度≦±1℃、温度オーバーシュートを避ける |
| 荷重制御モジュール | 電気液サーボコントローラ（Moog/Atos）＋閉ループフィードバック調整 | サーボシリンダ圧力またはねじモータ回転数を制御し、設定値で荷重が安定するように維持する ±0.5%以内で、一定応力/一定荷重の2種類の制御モードを支持する |
| データ収集とエンクロージャ | 高速データ収集カード（サンプリングレート≥100Hz）、HDD/SDカードストレージ | 温度、荷重、変形、時間データを自動的に収集し、連続記憶をサポートする≥10000 hテストデータ、停電回復機能を備える（停電後データが失われず、着信自動継続測定） |
| ソフトウェアシステム | 専用テストソフトウェア（Windows/Linuxシステム） | 機能：①パラメータ設定（温度、荷重、試験時間、停止条件）、②クリープ曲線（ε−t曲線）をリアルタイムで描画する、③クリープ強度、持久強度、クリープ速度などの指標を自動的に計算する、④レポート生成とエクスポート（Excel/Word/PDF）、⑤遠隔監視（携帯電話/パソコンAPPによるテスト状態の表示をサポート） |
六、安全防護システム：設備と人員の安全を保障する（核心要求：高信頼性）
高温、高圧、長周期試験の特殊性を考慮し、安全防護システムはカバーする必要がある 「高温防護、過負荷防護、破断防護、電気防護」などの複数の次元：
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| 高温保護カバー | にじゅうこうかガラス+ステンレスフレーム（高温、衝撃に強い）、高温炉の外側を覆う | 高温放射線によるやけどを防止する操作者、同時に試料の状態を観察しやすく、ガラス表面に防曇コーティング（高温水蒸気による霧の発生を避ける） |
| かふかほごそうち | メカストッパスイッチ+電子過負荷アラーム（負荷がフルレンジ110%を超えるとトリガー） | 機械的リミットは梁の過度な移動を防止し、電子過負荷は自動的にアンインストールし、警報を鳴らし、設備と試料の損傷を回避する |
| しりょうはかいほご | 変形突然変異検出アルゴリズム+非常アンロードバルブ | 試料破断時、変形量は瞬間的に突然変異し、コントローラは迅速にアンロード指令をトリガし、ロードを停止して温度を下げ、破断破片の飛散を防止する |
| でんきほご | 漏電保護スイッチ、過電流保護、接地保護 | 電気短絡、漏電事故防止、設備接地抵抗≤4Ω |
| その他の保護 | 偶数遮断保護（熱電対遮断時に自動停止）、水冷故障警報（水冷モデル）、雰囲気圧力監視（雰囲気モデル） | 試験中の異常状況に対応し、設備の損傷や試験の故障を避ける |
七、補助システム：設備の長期安定運行を保障する
補助システムは設備の正常な動作の補充であり、テストの需要に応じて選択することができ、核心は以下を含む：
| コア部品 | マテリアルと構造設計 | きのうさよう |
| れいきゃくシステム | 水冷ユニット5 ~ 30 kW)/空冷放熱器 | 高温炉ケーシング、ロードシリンダ、治具などの部品を冷却し、高温による部品の故障を回避し、設備の運行安定性を維持する |
| 雰囲気制御システム（オプション） | ガスボンベ、減圧弁、流量計、ガス純度フィルタ | 高温炉内に不活性ガス（アルゴンガス/窒素）、流量は調節可能（0 ~ 5 L/min）、炉内酸素含有量≦10 ppmを確保し、試料の酸化を防止する |
| 真空システム（オプション） | ロータリ真空ポンプ+真空計（測定範囲10Å~ 10ųPa） | 炉内の真空環境を実現し、酸化に敏感な特殊材料（例えばチタン合金、高温セラミックス）の試験に適合する |
| しりょうジグ | 耐高温合金クランプ（Inconel/モリブデン合金、耐温≧試験温度の80%)、くさび型自己ロック治具/ねじ付き治具を含む | 試料を固定し、しっかりとクランプし、同軸度が良いことを確保する（試料軸線と荷重軸線の偏差≦0.5°）、追加曲げモーメントの影響試験を避ける |
全体構造レイアウトの概略図（簡略化）
プレーンテキスト
[上部：梁を移動]
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[ロードシステム：サーボシリンダ/スクリューエレベータ+荷重センサ]
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[高温炉システム：炉体+加熱素子+熱電対+雰囲気インタフェース]
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[試料治具：上治具（荷重センサ接続）+下治具（固定梁接続）]
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[変形測定システム：引張計（試料ピッチセグメントをクランプ）+レーザエミッタ/レシーバ（両側）]
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[固定梁+支柱+台座]
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[制御システム：操作画面+産業用コンピュータ+コントローラ]
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[補助システム：水冷ユニット+雰囲気ガスボンベ+真空システム]
[安全防護：高温防護カバー+過負荷保護+電気防護]
コア構造設計のキーの概要
高剛性：メインフレームは大型鋳鋼と高強度合金を採用し、長期ロードに変形がないことを確保する、
高温耐性：高温炉、治具、引伸計など直接高温に接触する部品は、すべて耐温材質（セラミックス、高温合金、モリブデン/黒鉛）、
高安定性：ロードシステムは閉ループ制御を採用し、温度制御は採用するPID+ファジィアルゴリズム、変形測定は高精度センサーを採用し、長期テストデータの安定を確保する、
安全性：保護設計、高温、過負荷、破断、電気などのリスク点をカバーする、
拡張性：雰囲気制御、真空システム、レーザー延伸計などのオプション配置をサポートし、異なる材料とテスト需要に適している。
この構造設計は設備が試験条件下（高温、長周期、高荷重）で安定的に運行することを確保し、材料のクリープと持久性能データを正確に取得し、高温部品の設計と寿命評価に信頼性のあるサポートを提供する。