ZRPY-1000热膨胀系数测定仪

（高温卧式膨胀仪）

使用说明书

湘潭市仪器仪表有限公司

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 一、概述

该仪器是用于测定在高温状态金属材料，陶瓷、玻璃、釉料、耐火材料以及其它非金属材料在受热焙烧过程中的膨胀和收缩性能，也适用于GB/T3810.8-2016及ISO 10545.8-2014陶瓷砖线性热膨胀的测定,GB/T16920-2015对玻璃平均线热膨胀系数的测定,GB/T3074.4-2016对石墨电热膨胀系数的测定,GB/T 7320-2018《耐火制品热膨胀试验方法》，GB/T4339-2008《金属材料热膨胀特征参数的测定》等标准要求。

二、主要技术参数：

1、高炉温：1000℃，

2、升温速度0-20度/分可调，微电脑程序控温，控温精度 ±1℃，

3、测定变形范围：±1.5mm，

4、位移传感器灵敏度0.1um， 自动校正量程，

5、计算机自动计算膨胀系数、体膨胀、线性膨胀量，

6、自动记录、存储、打印数椐，打印温度-膨胀系数曲线，
温度间距自由设定，小间距1℃，

7、自动计算补偿系数并自动补偿，也可人工修正，

8、试样尺寸：Ф（5～10）×50mm，(2-10) ×(2-10)×50mm，方形、圆形均可；

9、电源：220V，2KW，

10、ZRPY智能膨胀仪连计算机自动控温、记录、存储、打印数椐，打印温度-膨胀系数曲线。所有试验操作均由计算机界面完成，操作方便易学并提供全套软件。

11、测试架材质：石英；

12、发热元件：电阻丝。

注意：测温用的热电偶安装在测试架上，故在装样完成后一定要按将电炉推回原位再升温（确保测试架伸进炉膛内），使测试架上的热电偶能检测到电炉内的温度方可升温。

三、仪器的组成及简单原理

仪器由传感器装置、电阻丝炉、小车、基座、电器控制柜五部分组成。

电炉升温后，炉膛内的试样发生膨胀，顶在试样端部的测试杆产生与之等量的位移量（如果不计系统的热变形量的话）。这一位移量由电感位移计精确地测量出来，并由位移表显示。

 为消除系统热变形量对测试结果的影响，在计算中需加上相应的补偿值才是试样的真实膨胀值。

1 、传感装置中的测试杆一端顶着试样，一端连着电感位移计铁芯。试样的另一端顶在固定的试样档板上。因而试样在此端的自由

度被限制了，所以试样的膨胀将引起位移传感器的铁芯相应的位移。

2、试样装在试样管中固定不动，进出炉膛靠移动电阻炉来实现。这样避免了试样受到振动，电阻炉膛装在小车上，小车可在基座导轨上移动。

3、电气部分。电炉采用高温电阻丝发热。炉温测定采用相应热电偶及温控仪。

四、仪器的使用与操作

仪器出厂时，各部分已作好调整。使用时只需要按下列程序操作即可。

1、基座安放水平，调整电阻炉位置，使炉膛与试样管相对运动自如，要防止它们相互发生摩擦、碰撞现象。调整、移动电阻炉时一定要缓慢，以防损坏炉膛和试样管。

2、调节电感位移计的“零”位。当测试杆和试样接触后，位移显示可能不指示“零”位，此时可调节微调旋钮，使位移表指示在“零”位。对于计算机控制系统，在测量范围内的任一点都可以作为“零”点，一般调节为1000um左右（数字显示）。

3、按电气接线图接好电源、电炉和热电偶等连线及地线。

4、升温控制可仔细阅读配套说明书。

随着炉温的升高，试样将膨胀变形，通过电感位移传感器将其变化数值在位移表上显示。

5、连接好各电源线，将切好的试样放入试样管中。

五、膨胀仪软件操作步骤

1、安装office2003办公软件，带Excel2003 和Access 2003.

2、安装膨胀仪软件，双击打包文件夹下面的Setup.exe文件，按照提示完成软件的安装。例如：将应用软件安装于“D:\膨胀仪\”目录下。

3、将机器电源打开，按“开始工作”按钮。从“开始－－-程序－－-膨胀仪“程序菜单下面启动软件。

4、次启动软件在时候，会弹出“参数配置”窗口。分别设置实验温度范围、升温速率、位移变化量程、通讯端口、通讯频率等。例如温度设置为：400，位移为：3000，升温速率为：5，端口为：1，通讯频率为：9600。设置完成以后，按“确定”按钮。然后退出整个程序。重新启动程序即可。

5、完成参数配置后，重新启动软件。弹出主界面。分别是：膨胀系数测试、系统配置、偿值测试、历史数据分析。

5.1 系统配置选项：点击“系统配置”按钮。弹出用户验证窗口，输入用户名称和密码。按“确定”按钮，进入系统配置窗口。参数的设置和步骤4一样。完成设置后按“确定”按钮退出程序。

5.2 膨胀系数测试选项：输入“设置温度”和“样品长度”。然后按“确定”按钮，单击“实验开始”按钮进行实验。做实验之，必须保证位移表显示在800到1500之间。机器温度在40度以下。

5.3 实验如果想进行修正值的替换，点击膨胀仪操作界面左上角选“参数设置”按钮，在点击“调修正值”，询问“确认更改仪器修正值，调用另外的修正值吗︖”点击“是”，出现“仪器原修正值是否保存︖”点击“否”，选-200~1000修正值，点击“打开”即可。修正值选择一般在新安装程序是使用，试验过程中不要随便更换修正值，以免影响结果。

5.4 等机器温度到达实验设置温度后，程序会自动弹出分析界面。用户可以自己编辑，输出在数据包括：温度、样品变化量、补偿值、线膨胀系数、线膨胀百分率、体膨胀系数。

5.5 图表输出包括温度线膨胀系数曲线图、温度体膨胀系数曲线、温度线膨胀百分率曲线、温度样品位移曲线。对准绘图区空白区域点击右键出现快捷菜单，选择：图表窗口项，会单独弹出图表窗口。在弹出在图表窗口中，对准标题栏点击右键，出现打印、页面设置等选项，在配有打印机并正确的安装打印机驱动程序的情况下，可以将上叙四种曲线图输出到打印机。

6、如果用户需要指定温度区间在输出数据。则在“是否指定计算膨胀系数起始温度和结束温度”框中选择“是”。否则选择“否”，然后在下面的文本框中输入重新计算时的起始温度和结束温度，同时指定温度输出间隔。然后按“确认”按钮。

7、数据输出到Excel类型Result.xls文件中，并另外保存在一个文件夹中，以便日后查询。 在用户配有打印机和正确安装打印机的情况下，可以对数据进行输出。

8、在膨胀系数测试和补偿值测试界面中，下行文本框中显示程序当的状态。

9、退出选项。在主界面中，如果用户想退出程序，按“退出”按钮即可和返回即可，不可按右上角的“×”型符号。

六、数据处理：

膨胀系数测试方法：

试样升温达到测试温度后，根据记录装置记录结果，按下式计算出试样加热至t℃时的线膨胀百分率和平均线膨胀系数：

△Lt-Kt

线膨胀百分率计算公式：δ=—————×100

L

△Lt-Kt

平均线膨胀系数计算公式：a=—————

L（t-to）

两公式中：

L—试样室温时的长度（mm）；

△Lt—试样加热至t℃时测得的线变量值（mm）；

Kt—测试系统t℃时补偿值（mm）；

t—试样加热量温度（℃）；

to—试样加热的室温（℃）。

另外，我们引进了平均体膨胀的概念，如计算从100℃到400℃的平均体膨胀，则按如下公式计算：

（△L₄₀₀-△L₁₀₀）-（K₄₀₀–K₁₀₀）

平均线膨胀系数计算公式：a_T =—————————————×3

L（t-to）

L—试样室温时的长度（mm）；

L₄₀₀—试样加热至400℃时测得的线变量值（mm）；

△L₁₀₀—试样加热至100℃时测得的线变量值（mm）；

K₄₀₀—测试系统400℃时补偿值（mm）；

K₁₀₀—测试系统100℃时补偿值（mm）；

t—试样加热温度（℃），此时温度为400℃

t₀—试样加热温度（℃），此时温度为100℃

仪器的补偿值Kt需用户自己预先测定和计算，求补偿值Kt方法是这样的：1000℃以下用石英标样进行升温测试，1000℃以上用刚玉标样进行升温测试，记录出标样测试曲线，曲线中包括了标样、试样管及测试杆的综合膨胀值。而补偿值Kt应只是试样管及测试杆在相应温度下的综合膨胀值，所以应将标样在相应温度下的膨胀值，从测量的膨胀量中扣除后，剩下的膨胀量即为仪器在相应温度下的补偿值Kt。而标样的膨胀系数为已知话，则Kt可用下面的公式求出。

即已知a标、△Lt标

Lt标、t标、to则：

Kt=△Lt标-a标×L标（t-to）

石英标样的膨胀系数取平均值0.55×10-6/℃。

例：若用该仪器测试400℃时的补偿值K₄₀₀

用石英标样升温、升温标样L_标=50.1㎜

室温to=20℃ 升温至400℃时,记录△L_400标=-0.11

已知400℃时石英的平均线膨胀系数标=0.55×10^-6/℃

K₄₀₀=△L₄₀₀标-α标×L标（400-20）

     =-0.11-0.55×10^-6× 50.1×380

=-0.11-0.0105

=-0.1205（mm）

出厂时已对升温过程各参数进行调整，并已锁定。用户如若有改变，可以参阅AL温控仪表调校方法说明书。智能仪表相当于一程序给定器，调节参数可任意设定。用户在使用中可以定期对参数进行标定。

七、试样规范及制备

 1、试样尺寸

截面：宽×厚=16×4～6㎜

或直径Φ=6～10㎜

或正方形边长=6～10㎜

长   L=50±0.5㎜

2、制样　

从一块砖的中心部位垂直地切取两块试样，使试样长度适合于测试仪器，试样的两端应展平并互相平行。

试样的长高为50 mm，横断面的面积应大于10 mm²，对施釉砖不

必磨掉试样的釉。

试样在（110±5）℃下干燥至恒重，即相隔24h先后两次称量之差小于0.1g，然后将试样放入干燥器内冷却至室温。

用游校卡尺测量试样长度，精确到长度的0.2 mm。

基本操作步骤，

一丶打开机器电源开关，打开电脑电源开关。

二、做好试样(50mm长)，烘干并冷却到室温，用游标卡尺测量其长度，向左推开电炉，将试样轻轻放入试样架中，然后将电炉右推到底并旋紧锁紧螺母。

三、观察位移显示表数据(displaceent display)，是否显示在1000到1500的数字范围内，如不是，调整机器右后端调节螺杆，使其初始位移处于这个范围之内(整个位移测量变形范围在O~3000这个范围之内，超出这个范围将不能测量)。

四、双击膨胀仪执行文件，进入膨胀仪测量选择界面，选中上面的膨胀仪测试并点击，进入膨胀仪测试界面，输入试样的长度，和实验结束温度(一般设为300或400)，点击试验开始(test)即可。

五丶当实验温度达到需要的温度，仪器自动停止升温并弹出数据处理界面，选择需要输出数据的起始温度(如100)，结束温度(如300)，温度间隔(如10)，点击输出，即输出我们需要的相关结果。

六、点保存，建一个实验结果文件夹，点eXceI输出，输入样品的相关数据，并以时间顺序和样品材料保存在文件夹中，以便日后查阅。

 常见问题及处理，

一，通讯问题，即机器与电脑不能正常通讯，电脑发出的指令机器不能接收，机器的数据电脑也接收不到，这种故障由多种原因引起，种原因是机器和电脑都没问题，而是程序关闭方式不对，正常情况退出需按操作界面的退出(quit)或返回(Returns)，如果按右上角的X退出，只是关掉界面，程序仍处于运行当中，此时双击再打开膨胀仪程序，进入测试界面，会提示端口已打开，通讯不正常。此时需重启电脑或关闭所有应用程序，再打开程序试验即可。还有就接插件松动，断线，或人为将两根两根通讯线接反了。电脑232接口坏，485转232通讯转接口坏，仪表的通讯模块坏，电脑上通讯端口选择不对(选1)，这些故障需逐一排除才能解决问题。

二是位移表显示一75不动表示没有装样，或装了样品，调整位移调节螺杆旋钮。没有调到正常范围，显示3000多不动，表示已超出测量范围，需调整位移调节螺杆旋钮，使其在正常范围之内。温度在升温过程中不停的下降，表示热电偶按反了，调换方向即可。如果数字很大且显示无变化，则表示热电偶烧断，需更换。

注意事项，实验过程中，尽量减小震动，且不需移动机器或碰撞机器，以免影响数据。移动电炉时要小心，不能碰撞石英试样架，石英试样架脆，易断，不能碰撞和冲击，搬运时要特别小心。

维修事项，长期使用后热电偶，试样架，电炉加热丝，通讯转接口都有可能损坏，更换方法，更换热电偶要先把位移调节螺杆先旋下来，将后面的护罩取下来，松开后后面的热电偶固定螺母，取下热电偶并更换，如仍不好换，需将试样架小心的拆下来，将固定热电偶的瓷管取下，有固定瓷管胶，如果是氧化铝和水玻璃胶，需用小螺丝刀轻轻去掉，如果是AB混合胶，则高温烧烤可去掉。取下瓷管后，将管中断掉的热电偶丝取下，装上新的，并重新固定并安装好，还需检查方向是否正确，加热温度升高表示正确。试样架更换，将旧的取下，把新的安装好即可。电炉丝的更换，电炉丝装在刚玉管上，先拆开电炉端盖上的螺丝，再轻轻撬开两边的端盖，松开里面固定两根电阻丝的螺母，将瓷管及电阻丝轻轻拿出，将新的装上即可。485转232更换时需注意接线方向，信号有正负之分。

原创作者：湘潭市仪器仪表有限公司