Gleeble简介

Gleeble简介 Gleeble介绍 什么是物理模拟, 材料加工的物理模拟包括在实验室中热和机械条件的精确复制，使原材料符合最终用途的实际需要。一个简单例子是应用在物理模拟。材料遵从一定的热和力的特性，故可以控制整个加工过程，使材料达到最终要求。如果可以模拟环境，其结果将非常有效。精确地模拟之后，结果将会从实验室毫无偏差地转移到产品生产。 第一章、为什么物理模拟, 在动力系统我们经常被质疑,为什么物理模拟,这不是物理测试的另外一种表达么,不，他们不一样。当然所有的物理模拟包括物理测试，但是他们最大的不同点是物理模拟试图在实验室中重现现实环境的条件，使得所得到的结果可以解决实际问题。比如，可以很容易地加热金属试样到均匀温度，然后挤压，测量在一定温度时的变形。这是物理测试，如果条件理想，会生成一个重复性的结果。 如果实验者需要从进程中得到金属的微观结构，或者想模拟进程而获得对改进进程更好的理解，那么对进程的物理模拟就显得至关重要。比如，如果实验者的目标是为新的金属品种制定一套轧制工艺，则需要大量的信息。观察过钢铁轧制的人都会注意到钢铁边缘比中心颜色略深，而边角处的颜色更深。这是因为钢板边缘处比中心冷却速度快。结果造成钢板温度不均匀;从钢板热到冷的部分之间形成一个热梯度。在每次加热和冷却过程中金属制品都存在热梯度。研究证明:热梯度影响延展性和金属的实用性。细心的实验者会会模拟所有这些热梯度而在实验室获得极有价值的数据，形成一套成功的轧制工艺。 必须进行一系列频繁的物理模拟，一个模拟钢板的角，另一个模拟边缘，还有边缘靠近中心一点……。然后将这些数据连接起来形成一个精确的具有指导意义的模型，应用于操作参数的设置，然后指导生产。 以下是物理热模拟的一些例子: 通过热模拟优化连铸过程 一旦涉及连铸机的精确调整以达到最优，钢铁企业总是采取非常保守的方法，尽量每次作一些微小的调整，这很可以理解，顾及到代价高额的连铸成本，无人敢对连铸机的停产或者一大堆废品负责。 然而，物理模拟为钢铁制造提供了在实验室模拟连铸的条件，使其选择最合适的操作参量，然后应用于产品工艺。其优点非常明显的:制造商可以在不停产的过程中调整更好的连铸数据，节约成本，每天很少的钢材就可以改进工艺，解决问题然后决定最有效的操作办法。 日本人的经验: 物理模拟连铸不是一个理论构想，已经被大量应用。这个方法已被日本最大的一家钢铁公司所采用。在最初进行连铸生产时，连铸坯表面裂纹很多，消除裂纹需要清理50%左右的表面层。然后一个研发团队开始用Gleeble对此问题进行研究，在大量全面而系统的实验之后，他们对连铸过程工艺提出了改进建议，并最终对连铸机停机进行工艺改进。恢复生产后，表面裂纹已大大减少，成坯率达到95,以上。这在当时是一个巨大的改进。随后他们对所有其他钢种也进行了相应的研究。 物理模拟解决生产疑难问题: 新材料不断涌现，新钢种不断开发。如低碳钢、新品种的不锈钢、钛钢，如何生产，如何改进最终产品质量会是个疑难问题。物理模拟则是提供了一种不需进行大量现场实验即可获得加工工艺的有效途径。 建立生产参数图: 在DSI，我们发现加工新开发钢种最有效的途径之一是建立其生产参数图。这类似一张影响产品性能的技术参数图。通过对工艺参数全面系统的研究，最佳加工区域可以被确定以获得最佳质量。五十年来，全世界的材料技术人员和科学家应用Gleeble系统建立了各种各样的技术参数图。 优化现有轧制工艺: 像连铸机一样，人们在开发新工艺或者优化现有轧制工艺时总是采取谨小慎微的态度。新产品工艺开发和现有工艺调整有很大不确定因素，以往轧机的调整均基于经验。 通过热模拟，经验所带来的不确切性可完全消除，它可建立预报模型。比如，在热轧控制轧制时，相变、析出和软化是改进工艺的基本条件，通过Gleeble模拟，在何种加工条件得到相应的组织和性能均在实验室内可以完成。 优化多道次压轧 增产往往需要缩短机架间的时间。为了保护压轧机，得到最终产品，必须明确再结晶、机械硬化、应力松弛、和流动应力等信息。所有这些都可以通过Gleeble多道次压轧系统模拟。对每个道次的入口速度和应变加以控制。最终，计算机分析和物理模拟相结合实现压轧的调整。 建立未知区参数图 除建立技术参数图之外，Gleeble系统还可提供材料在加工状态下的特性， 塑性，应变速率敏感系如，应力,应变模型，材料在不同温度下的强度和韧性/ 数，可焊性，裂纹敏感性，相变等材料基本参数。 焊接和粉末金属学的进程同样可以物理模拟。在焊接中，Gleeble电阻加热系统可以精确控制能量输入。可以在模拟热影响区模拟价格昂贵和数量有限的金属焊接。利用独特的SHS(自复制高温综合)进程和新的金属压缩循环可以对细节进行研究。各种焊接条件对材料焊接性的影响对钢材的性能非常重要。Gleeble可模拟各种焊接条件，如激光焊、电子束焊、电弧焊等等。 开发新锻造工艺 通过使用SICO(应变诱导裂纹)模拟锻造，可以开发最适合的压力温度循环。德国一家制造商通过SICO研发新的中碳钢。淬火和温度操作中纠正变形和压力补偿通过研究消除，降低了成本并且提高了产品品质。 等温面的重要性 Gleeble具有在快速加热和冷却条件下保持等温面的独特性能。横截面的等温对于材料相变研究非常重要，否则相变温度的测量会带来误差，而Gleeble独具的性能使相变测量不受试样尺寸所限，相变仅体现材料本身的特性。 物理模拟系统高性能 加热速度10000?/s，位移速度超过1000mm/s，22000磅拉伸和挤压力(3500标准)。其他的Gleeble系统提供力热不同的性能。Gleeble系统包括数控的闭环加热系统和闭环液压随动系统，这些提供了物理模拟和精确测量的性能。 进行正确的测量 具有一定热力学性能指标的热模拟仅是成功的一半，而另一半则必须拥有精确测量的系统。Gleeble系统既可快速控制热力学系统，也可同时进行快速跟踪检测。这样试验所得到的参数具有很高实用价值。此外，数据处理软件提供必要且方便的数据处理功能。所以Gleeble系统不是一台仅拥有炉子进行试验的设备，其差别在于它所得到的结果，它能将结果直接应用到现场中去。 为什么进行物理热模拟的真正原因, 最终，物理模拟的真正原因是因为它有效并节省开支。其它试验方法或许只能提供片面的对现场有指导意义的结论。物理模拟也正因为如此，被广泛地应用于材料研究开发和加工领域。 第二章、Gleeble系统 2(1 Gleeble 3500 Gleeble3500开创了一个进行物理模拟和热机械测试的新时代。 在引入了Gleeble3500之后，DSI又一次提升了所有热、机械测试机和物理模拟系统的评判标准。 Gleeble3500 完全地综合了数字闭环热控制和机械测试系统。建立在计算机软件和几组功能强大的进程之上的简便的操作窗口，提供了非常友好的操作界面。在这些界面之上可以进行设计、运行、和对热、机械测试或者物理模拟的分析。 这些组成了一个进行物理模拟和热机械测试的强大的系统。 2(1(1 性能 最大加热速度,10000?/s 最大位移速度,2000mm/s 最大位移 ,100mm 最大力 ,10吨(拉伸或压缩) 控制模式 ,位移、力、纵向变化、径向变化、应变、应力 试样尺寸 ,圆形直径5,10mm，方形6,11mm，板带最大2×50mm 2(1(2 普通应用 2(1(2(1 原材料测试 , 热压缩试验 , 单轴向压力 , 平面变形压力 , 应变诱导裂纹 , 熔融和凝固 , 零强度 , 热循环和热处理 , 膨胀相变点 , 加热和制冷 , 应力松弛研究 , 蠕变裂纹 , 疲劳 , 热疲劳 , 热/机械疲劳 , 液化脆性 , 固液体分界面 2(1(2(2 过程模拟 , 连铸 , 固液两相区过程 , 热轧 , 锻造 , 挤压 , HAZ焊接循环 , 电阻对接焊 , 扩散结合 , 连续淬火 , 热处理 , 淬火 , 粉末冶金学、烧结 , 综合 2(2 Gleeble 3800 Gleeble3800是一个综合的数字闭环热、机械控制测试系统。基于计算机软 件和多组强大的处理机的友好windows，提供了一个友好的操作界面，来完成数 据的产生、运行、和分析。这些操作全部在热、机械物理模拟程序中完成。 如此组成了一个处理物理模拟和机械、热测试无敌的系统。 2(2(1 性能 最大加热速度,10000每秒 最大位移速度,2000mm每秒 最大位移 ,100mm 最大力 ,10吨拉伸20吨挤压力 控制模式 ,位移、力、纵向变化、径向变化、应力、应变 试样型号 ,圆形直径5,10mm，方形6,11mm，平条最大2×50mm 2(2(2 普通应用 2(2(2(1 原材料测试 , 不同几何形状试样的热拉伸张力测试 , 热压缩试验 , 单轴向压力 , 平面变形压力 , 应变诱导裂纹 , 熔融和凝固 , 零强度 , 热循环和热处理 , 膨胀相变点 , 加热和制冷 , 应力松弛研究 , 蠕变裂纹 , 疲劳 , 热疲劳 , 热/机械疲劳 , 液化脆性 , 固液体分界面 2(2(2(2 过程模拟 , 连铸 , 固液两相区过程 , 热轧 , 锻造 , 挤压 , HAZ焊接循环 , 电阻对接焊 , 扩散结合 , 连续淬火 , 热处理 , 淬火 , 粉末冶金学、烧结 , 综合 2(3 Gleeble 1500数字控制系统升级 系列三数控系统升级后，可以提供所有热力测试模拟数据，这些数据通过热数字闭环和机械伺服系统完成。升级后的Gleeble1500可以通过电脑控制，手动控制，或两者结合，在测试试验中提供最大的灵活性。 Gleeble1500系列三的升级包括 , 基于Windows的工作平台 , 新的控制台和内置计算机 , 表格界面的模拟过程编程软件 , 数据收集和处理软件 在设计Gleeble3500的表面时,DSI工程师们意识到为了达到机器最佳表现，多样化的操作模式时必须的。因此系列三数控系统的每个方面的控制都可以通过直接在控制台操作或者计算机编程来完成。为了使系统更加灵活和易于操作，可以在任何时候对系统进行调整，系列三的更新包括一个独立的控制台。控制台有10个虚拟仪表盘(VPM)，每个VPM都包括一个可控旋钮和一块显示界面，可以软件或者手动调整来控制独立的一项数据。因此，机器性能强大的同时又保证了灵活可变的控制操作。之前写好的程序可以正常运行，或者，如果需要的话，也可以在实验中通过手动调整VPM纠正程序。 系列三升级包括一整套的软件工具来控制Gleeble并分析所得数据。操作者可以通过很多程序选项，包括Quiksim软件来完成编程。Quiksim软件界面是一张表格，可以填充表格中对应位置的数据编辑测试中的行为和持续时间。Quiksim软件可以任意地对温度和力进行编程。 一旦模拟结束，结果会自动装载到Origin软件中。Origin软件是一个多功能数据分析程序集合。Origin提供了很多分析数据的数学模型，如机器脚本语言，可以自动对全面模拟或者测试程序进行跟踪和分析记录。Origin可以现场采集实验数据并生成各式曲线，快速简便地完成实验分析。Origin也可以生成精美的图像和曲线。 2(3(1 规格 系列三更新包在设计时是为了在合理的价格之下提供最大的技能。系列三更新包取代了现有的Gleeble1500控制台，取而代之的是一个包含内置计算机、系统控制面板、信号处理模块模型、VPM和显示器装置的控制台。当前的计算机依附于一个新控制台，和安装在工作站上的新windows系统。 系列三数字控制提供 , 模拟热和机械控制 , 多重任务控制系统,在运行测试时，Quiksim工作站的其他功能不受干 扰 , 平稳的机械控制模式转变 , 容易配置的测量单位 , 高速数据通道 , 可手动或计算机控制 , 通过VPM的测试过程数据读出 , 可选择的手或计算机VPM调节 , 测试运行时的可同时进行数据处理 更新后Quiksim 软件拥有的功能 , 系列三控制系统程序 , 独立的工作站 , 基于windows , 友好操作界面 , 高度灵活性 , 密码保护 , 任意波形产生 , 2种编程方法: 表格形式,填充表格完成编程 Gleeble脚本语言,最大功能实现 , 测试模拟期间windows多进程数据处理 , Origin数据分析软件 , 基于Windows平台 , 功能强大，多样化 , 数学功能模版 , 自动数据存载 , 重复绘图脚本语言模块 2(3(2 一般应用 2(3(2(1 原料测试 , 不同几何形状的热拉伸测试 , 热压缩测试 , 单轴向压力 , 平面变形压缩 , 应变诱导裂纹 , 熔化和凝固 , 零压力，零延展温度 , 热循环，热处理 , 膨胀相变点 , 加热，制冷 , 蠕变裂纹 2(3(2(2 进程模拟 , 连铸 , 固液两项区过程 , 热轧 , 锻造 , 挤压 , HAZ循环焊接 , 电阻对接焊 , 扩散结合 , 热处理