多功能热力模拟实验机

一、项目简介

热力模拟实验机是现代材料加工过程实验研究的一种现代化工具。它广泛应用于热加工过程，包括轧制、锻造、焊接、铸造等工艺过程的物理模拟研究。在金属材料加工的科研和生产中占据重要地位，尤其在提升钢铁产品性能及开发新品种、新工艺方面发挥着越来越关键的作用。

目前，国际上在材料热变形加工领域，热力模拟实验设备主要由几家公司的产品垄断，如美国动态系统（DSI）公司的Gleeble系列热力模拟实验机和日本富士电波工机株式会社的Thermorestor热加工模拟设备。

我国过去无法生产热力模拟实验机，只能依赖进口。由于进口价格昂贵，限制了其广泛应用，但我国对热力模拟实验机的需求仍然迫切。

针对这一情况，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，在济南钢铁公司、教育部和国家自然科学基金的专项资助下，历时三年多，研制出一种新型多功能热力模拟实验机——MMS-100热力模拟实验机。该实验机具备以下特点：

1. 多功能一体化：将国外多台设备才能实现的功能集成一体，实现一机多功能，可模拟温度、应力、应变、位移、力、扭转角度、扭矩等参数，进行拉伸、压缩、扭转、热连轧、铸造、相变、形变热处理、焊接、组合连续大变形（拉扭复合、压扭复合）等二十多种实验；克服了Gleeble系列热力模拟实验机需要更换不同部件的缺点。

2. 组合连续大变形：将剪切变形与压缩变形复合，大幅度提高变形程度和变形速率，实现组合连续大变形，适应超级钢开发研究需要。

3. 自动强力冷却：建立喷水冷却强度、夹具循环水冷却强度与冷却速度的数学模型，通过自动流量调节阀和快速关断阀，实现多段冷却强度可调的温度自动控制，可模拟空冷到直接淬火（DQ）各种冷速的冷却过程。

4. 采用美国NI公司LabVIEW RT控制器和实时软件，进行控制和编程，大量采用目前世界上最先进的各种传感器及执行元件，控制精度高，实验显示界面类似仪器测量控制。

5. 设备造价低，仅为国外同类设备的50%。

6. 拥有自主知识产权：已申请国家发明专利2项，实用新型专利3项。

二、主要技术指标

• 加热温度范围：~1700℃
• 温度测量精度：±1℃
• 最大压力或拉力：10,000kg（98KN）
• 最大扭距：50Nm
• 最大扭转位移：90转
• 锤头最大位移：125mm
• 锤头最大速度：2000mm/s
• 最小变形时间：恒应变速率时18ms，非恒应变速率时6ms
• 高速主液压缸伺服阀的反应速度：0.006s
• 扭转液压马达伺服阀的反应速度：0.008s
• 采样频率：≤333k/s
• 闭环控制时间≤1ms

三、应用范围及市场分析

我国是材料生产大国，钢铁材料产量已超过1亿吨。提升产品质量、开发新产品已成为当务之急。为满足生产需求，一些研究和生产单位投入巨资引进热力模拟实验机。许多企业因承担不起高昂费用而只能望洋兴叹。目前引进的几十台热力模拟实验机，大多为80年代设备，功能与精度已无法满足热加工实验要求，与国外新产品相比差距甚大，亟待更新换代。国内对热力模拟实验机需求旺盛，主要用户包括：

1. 金属材料研究开发部门：进行热力模拟实验研究，加深对材料变形过程深层规律的认识，对组织性能演变规律进行评价等。

2. 高等院校：利用热力模拟实验机进行金属材料、成形加工等相关专业的教学及科学研究。

3. 金属材料生产企业研究所：优化工艺、开发新产品、提高产品内在质量。

四、项目完成情况

技术成熟，已生产出一台样机。

五、合作方式

提供技术，进行生产转让，售价仅为国外同类设备价格的50%。

一、项目简介 热力模拟实验机是现代材料加工过程实验研究的一种现代化工具，它可广泛用于热加工过程包括轧制、锻造、焊接、铸造等工艺过程的物理模拟研究，在金属材料加工的科研和生产中具有重要的地位；特别是在提高钢铁产品性能及新品种、新工艺的开发等诸多方面正发挥着越来越重要的作用。 目前国际上在材料热变形加工领域应用较广泛的物理模拟试验设备由几个公司的产品所垄断，它们是美国动态系统(DSI)公司开发和生产的Gleeble系列热力模拟实验机和日本富士电波工机株式会社生产的Thermorestor为代表的热加工模拟设备。 我国过去无法生产热力模拟实验机，不得不依赖于引进。由于引进价格非常昂贵，限制了它的广泛应用，但我国目前对热力模拟实验机的需求仍很迫切。 针对这种情况，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室在济南钢铁公司、教育部和国家自然科学基金的专项资助下，历时三年多时间，研制成功了一种新型多功能热力模拟实验机——MMS－100热力模拟实验机。该实验机具有如下特点： 1．多功能一体化：由原来国外多台设备才能实现的功能，集成为一体，实现一机多功能，可以模拟温度、应力、应变、位移、力、扭转角度、扭矩等参数，能进行拉伸、压缩、扭转、热连轧、铸造、相变、形变热处理、焊接、组合连续大变形（拉扭复合、压扭复合）等二十多种实验；克服了Gleeble系列热力模拟实验机随着实验内容不同需要更换不同的部件的缺点； 2．组合连续大变形：将剪切变形与压缩变形复合，大幅度提高变形程度和变形速率，实现组合连续大变形的学术思想，适应超级钢开发研究需要； 3．自动强力冷却：建立喷水冷却强度、夹具循环水冷却强度与冷却速度的数学模型，通过自动流量调节阀和快速关断阀，实现多段冷却强度可调的温度自动控制，可以模拟空冷到直接淬火（DQ）各种冷速的冷却过程； 4．采用美国NI公司LabVIEWRT控制器和实时软件，进行控制和编程，大量采用目前世界上最先进的各种传感器及执行元件，控制精度高，实验显示界面类似仪器测量控制。 5．设备造价低，只有国外同类设备的50％； 6．拥有自主知识产权：已申请国家发明专利2项，实用新型专利3项。 二、主要技术指标 加热温度范围：~1700℃； 温度测量精度：±1℃； 最大压力或拉力：10,000kg(98KN)； 最大扭距：50Nm； 最大扭转位移：90转； 锤头最大位移：125mm； 锤头最大速度：2000mm/s； 最小变形时间：恒应变速率时18ms，非恒应变速率时6ms； 高速主液压缸伺服阀的反应速度：0.006s； 扭转液压马达伺服阀的反应速度：0.008s； 采样频率：≤333k/s； 闭环控制时间?1ms 三、应用范围及市场分析 我国是材料生产的大国，钢铁材料的生产已经超过1亿吨。提高产品的质量、开发新的产品，已经是目前迫在眉睫的问题。由于发展生产的需要，一些研究和生产单位花巨资引进热力模拟实验机。还有许多企业，由于承担不了这笔费用，只能望洋兴叹。目前已经引进的几十台热力模拟实验机，绝大部分是80年代设备，目前已经老化，功能和精度已经远远满足不了热加工实验的要求，与国外的更新换代产品相差甚大，已经到了更新换代的时候。国内对热力模拟实验机有很大的需求，主要用户有： 1．金属材料研究开发部门。进行热力模拟实验研究，加深对材料变形过程深层规律的认识，对组织性能演变规律进行评价等等工作都离不开热力模拟实验机。 2．高等院校。需要利用热力模拟实验机进行金属材料、成形加工等相关专业的教学及科学研究。 3．金属材料生产企业研究所。优化工艺、开发新产品、提高产品的内在质量都需要使用热力模拟实验机。 四、项目完成情况 技术成熟，已经完成一台样机的生产。 五、合作方式 提供技术，进行生产转让，售价只有国外同类设备价格的50％。