[00822802]数字化金属材料多功能冲击试验机

一、项目简介：JCSJ300-I型数字化多功能冲击试验机，适用于金属材料试验及齿轮钢渗碳工艺及生产质量检测。该机不仅符合中华人民共和国国家标准及ISO，ASTM，DIN等国际标准，而且符合2000年5月1日ISO/DIN发布的最新标准：“Steel-charpy V-notch impact test-Instrumented test method” 。它的主要功能在于测定冲击试样断裂过程的载荷和变形瞬态值。在计算机硬软件的配合下可以计算、显示和打印出动态屈服载荷Fy，最大载荷Fm，失稳载荷Fu，失稳终止载荷Fa以及相应的变形；它还能把冲击总功Wt分解成裂纹形成功WⅠ和裂纹扩展功WⅡ；显示、打印冲击试验结果及各种冲击曲线：载荷-时间，载荷-位移(挠度)，位移-时间及能量-时间等曲线。以上数据，为设计，分析和研究材料冲击性能提供依据。为适应冲击试验机发展的需要，除JCSJ300-I型数字化多功能冲击试验机，又成功的研制出适用于非金属材料用的JCSJ30-I型数字化多用途冲击试验机。它具有三种类型的冲头及夹具(即悬臂梁，简支梁和冲击拉伸)，可满足不同测试目的需要。1、背景和意义：数字化多功能冲击试验机-具有高速数据采集及数据处理系统的冲击试验机，在中国尚属空白，与老式冲击试验相比较，它的主要优点是把冲击试验结果数字化，能够给出定量结果，是冲击试验从老式冲击的定性分析跃进到定量分析；把毫无物理意义的冲击功赋予新的内涵，把它分解成具有物理意义的裂纹形成功和扩展功。测出的特征参数，不仅可供研究者定量分析材质，而且可被设计者采用作为设计依据。数字化冲击试验机(称为仪器化冲击试验机)，国外已有商品出售，价格均在10万美元以上，1995年北方车辆厂，为检验ZF钢齿轮性能从德国购入的仪器化试验机，价格为25万马克，当时折合人民币约150万左右。该校研制成功的JCSJ300-I型数字化多功能冲击试验机与进口的属于同一类型，内售价仅为国外同类产品的三分之一。它在性能指标上不仅达到了国外水平，而且有所改进。2、技术内容及特点：JCSJ300-I型数字化多用途冲击试验机主要技术性能：主机性能： 冲击能量：150J，300J；冲击速度：5.52m/s，根据需要可任意调整；外形尺寸：2.2×2.1×0.6m；重量：约700kg。电测单元：charpy传感器：0-40kN±1%FS；Brugger传感器：0-70kN±1%(在5kN)附近；位移传感器：0-25mm±2%FS；A/D转化器：12位，频响为3M；计算机：586以上；打印机：激光打印机或喷墨打印机。数据处理软件包：基础软件-charpy软件包，Brugger软件包，动态KId软件包。输出功能：①可以显示打印试样结果：Fy，Fm，Fu，Fa，Sy，Sm，Su，Sa及其相应的冲击时间，消耗功。②显示打印各种曲线：载荷-时间，载荷-位移，位移-时间及 能量-时间曲线。3、主要特点： 先进的检测系统：由可编程检测器等组成的自动检测及测量系统，先进的数据采集系统：高速12位A/D，转换速率为3M，力和位移信号同步采集 先进的数据处理软件：运行于windows98环境下，操作简便，易于掌握，功能齐全，全部汉化，可显示打印试验结果及多种冲击曲线。过程再现：试验结果可以任意存取，随时可以模拟再现。整体或局部放大：冲击曲线可以整体或局部放大。安全防护：具有全封闭式的安全防护罩并起着冲断试样的回收作用。摆锤高度可调：根据试验需要摆锤高度可任意调整。Charpy摆锤和Brugger摆锤可以换。4、技术水平，鉴定情况及成熟度：该项研究，曾获得1996年航空工业总公司科技进步三等奖，专家们一致认为：“该机技术处于国内领先地位，达到了国际同类产品技术水平。“1998年研制者对主机进行重新设计，对主机结构，控制电路及其软硬件进行了重大的改进，与鉴定时相比，均有较大的提高。新设计的JCSJ300-I型多功能冲击试验机经500多件试验结果证明，所测数据稳定，重复性好。2000年9月参加了北京国际仪器仪表展览会，该机已申请专利，申请号01204417.2，年底即将公布。5、投资及生产规模：由于人们对新产品有一个认识和认可的过程，因此对该项产品的投资和生产规模，也应该是从实际出发，开始每年产量定为30-40台。前期投资大约在500-1000万元，主要用于厂房建设，购买加工设备以及机构建设等项。6、市场及效益分析：长远和发展的角度看，数字化多功能试验机，肯定要取代目前国内大量使用的老式冲击试验机(国内大约有2万台左右老式冲击机)，这是历史发展的必然，数字化(也称为仪器化)冲击试验机，使冲击试验焕发出青春，赋予了新的生命。众所周知，冲击功本身是没有明确的物理意义的，由于它只能给出定性的测量结果，因此仅用于工艺检验而不能用于设计和对材质冲击结果的深入分析。而数字化冲击试验机测出的材料冲击性能，不仅能够把冲击功分解为被冲试件的裂纹形成功和裂纹扩展功，而且可以测出试样受力变形后的各种特征参数(像拉伸试验一样)：屈服载荷Fy，最大载荷Fm，失稳载荷Fu，失稳终止载荷Fa以及相应的变形，这些参数不仅可以作为材质分解的定量数据，而且可供设计零部件受冲击条件下的设计依据(像拉伸时的σs，σb一样)。国际上正在推广一种用冲击弯冲强度检查齿轮钢的应用寿命方法-Brugger试验，德国大众汽车厂，就是用专门设计的试样检验ZF钢齿轮生产质量，其标准为弯冲载荷大于等于49KN。长期试验结果表明：按这个标准检验的ZF钢齿轮具有无限的寿命，研究人员还研究了弯冲强度与疲劳强度的关系，并以经验公式表达出来。由于数字化冲击试验方法简便，省时，又能进行定量分析，国内外有许多学者在探讨用冲击方法定量的分析材质的变形，裂纹形成，裂纹扩展过程，韧脆转变，表面裂纹扩展，以及止裂方法和分析。总之，关于数字化冲击试验测试材料的定量分析，还仅仅是开始，由于设备缺乏，还只是极少数人在进行。基于以上分析，数字化冲击试验机的市场是多方面的，主要应用的部门有：科研机关，大专院校，大型企业。它涉及到航空、航天、汽车、船舶、铁路、建材、化工、生物工程……等等各个方面，市场潜力很大。尤其是2000年5月1日ISO国际标准化组织公布了“钢材V形缺口冲击试验-仪器化试验方法”以后，各国都很重视。2001年，航空工业总公司已经开始制定航空材料“数字化冲击试验标标准方法”，该方法由该机设计者承担研制，2002年完成。国家标准局也已经开始着手制定该项标准，可见，仪器化(也就是数字化)冲击试验方法已经引起国内各方面的关注。这些标准方法的制定将会促进该机的推广使用。关于效益。进口同类产品，例如 Instron公司的产品，单价为9.2万英镑，折合人民币要110-120万元。JCSJ300-I型数字化多功能冲击试验机国内售价暂定为40万元(相当国外同类产品三分之一左右)。随着产品的数量及品种的增加，其效益是不言而喻的。8、其他情况：针对非金属及陶瓷材料，设计并制造出JCSJ30-I型数字化多用途冲击试验机，它具有三种冲头及相应夹具：悬臂梁，简支梁和冲击拉伸。它同样可以测出材料在冲击过程中的曲线和特征值，为研究者提供各种数据。它将广泛用于塑料，复合材料，陶瓷等冲击试验，提供研究人员更多的分析数据，许多研究人员和材料生产厂家提出使用这种试验机的要求。二、合作方式：该项目可以技术转让或其他方式进行合作，具体事宜面议。