熱膨脹儀的故障診斷與維修

劉志軍,陳 虎,王 旭,陳 泳

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司 安徽馬鞍山 243000)

DIL 805A/D型膨脹儀是一種淬火-變形膨脹儀，能夠測定各種形變條件下的相變行為TTT和CCT圖，也可以獲得應力-應變曲線及熱膨脹系數(shù)等，用于鋼鐵材料的組織形變等方面的研究，在車輪鋼、汽車板、軸承鋼和熱軋結(jié)構(gòu)鋼等工藝技術(shù)改進和性能改善等方面得到廣泛的應用，是鋼鐵材料研究、新產(chǎn)品開發(fā)和工藝技術(shù)改進等必不可少的試驗儀器。

1 熱膨脹儀的工作原理及結(jié)構(gòu)組成

DIL805A/D熱膨脹儀主要由樣品室、真空系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和用于變形過程控制、測量數(shù)據(jù)記錄和繪制曲線的計算機等組成。真空系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)機械泵、渦輪分子泵、控制閥門、真空規(guī)和管道等組成，主要是把樣品室抽成真空，保證樣品在真空狀態(tài)下進行淬火或變形試驗。液壓系統(tǒng)主要是在變形試驗時，通過液壓缸給試樣施加變形力。

淬火測量頭和變形測量頭安裝在樣品室內(nèi)，他們可以互換使用。在使用淬火測量頭時，儀器用為淬火膨脹儀，在空氣、惰性氣體或真空條件下，試樣通過感應加熱線圈加熱到指定溫度，然后以不同的冷卻速率進行冷卻。通過測量試樣長度方向的變化，即可觀察到在在連續(xù)冷卻或等溫過程中的相變，相變的開始和終點就確定了鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體或其它相的區(qū)間。在使用變形測量頭時，儀器就用為變形膨脹儀，將試樣在指定的溫度下，按照不同的變形程序，以恒定變形速率或變形力進行壓縮，然后進行冷卻，繪制變形條件下的時間-溫度圖，研究材料的蠕變和軟化行為。

2 熱膨脹儀故障的診斷與維修

2.1 電源板上的電源指示燈不亮儀器不工作故障的診斷與排除

該故障現(xiàn)象是，給儀器送電后，電源板上的電源指示燈不亮，按動啟動按鈕，儀器沒有反應。

首先，檢查外部供電電源是否正常。用萬用表測量，穩(wěn)壓電源輸出220VAC正常，儀器接入端220VAC也正常，這說明外部供電是正常的。其次，檢查電源板是否正常。把4195電源控制板從控制柜中拔出，從外觀未發(fā)現(xiàn)有電子元器件異常。用外用表測量電源控制板上的保險絲是正常的。從該電源控制板電路圖可知，外部送入的220VAC經(jīng)過電源模塊TPM05105變換為+5VDC，給電源板及其他板提供+5VDC電源。為此，要確認該電源控制模塊工作是否正常。離線狀態(tài)下，把+5VDC的后級負載全部斷開，給4195電源控制板外接入220VAC，測量電源模塊TPM05105的輸出端沒有+5VDC。診斷出電源模塊TPM05105損壞致使4195電源控制板無輸出。最后，由于買不到電源模塊TPM05105，采用國產(chǎn)化替代，修復4195電源控制板，排除了該故障。

2.2 電源板有電但是儀器不能啟動運行故障的診斷與排除

故障現(xiàn)象是儀器送電后，電源控制板上指示燈正常，按下啟動按鈕后指示燈由紅變綠，但儀器不運行。

從4195電源控制板電路圖可知，儀器啟動上電的過程是：儀器送電后，電源指示燈亮，按下啟動按鈕后，IC23光電耦合芯片BRT22H受電，LED20燈亮，IC23使RT424730繼電器RE4受電，RE4常開觸點閉合，220VAC給控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)等供電，儀器經(jīng)過初始化，進入待機狀態(tài)。

從電源控制板上指示燈正常可知，外部電源及電源模塊TPM05105工作正常。測量此時控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)的輸入端沒有電源，說明從IC23到RT424730繼電器RE4的輸出有問題。靜態(tài)測量IC23與RE4沒有發(fā)現(xiàn)問題。然后采用離線外加電源動態(tài)試驗法進行診斷。首先在光電耦合芯片IC23的第1和第3腳接入+5VDC，在RE4的A1和A3腳接入220VAC，通電后，測量RE4的常開觸點沒有閉合，再測量RE4的A1與A3間也沒有220VAC，這說明光電耦合芯片IC23的輸出有問題。其次，更換一新的光電耦合芯片IC23后，再進行試驗，測量RE4的常開觸點還是沒有閉合，再測量RE4的A1與A3間也有220VAC了，這說明RE4也有問題。最后，更換一新的RE4繼電器后，故障排除。

2.3 真空規(guī)損壞導致無法自動升溫故障的診斷與排除

故障現(xiàn)象是啟動試驗程序后，真空始終顯示為OR，無法啟動升溫。

根據(jù)工作原理知道，為了防止氧化，只有樣品室內(nèi)的真空度達到要求時，系統(tǒng)才開始給試樣加熱。從故障現(xiàn)象知道，真空始終達不到要求，所以系統(tǒng)不啟動加熱。首選檢查真空系統(tǒng)，檢查發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機械泵是動作的，而且啟動一會后，樣品室的門也不能打開了，這說明，系統(tǒng)已經(jīng)在抽真空了；其次，懷疑樣品室存在泄漏，導致真空度達不到要求，于是檢查樣品分析室，發(fā)現(xiàn)樣品室內(nèi)也是干凈的，采用無水酒精清理樣品室周圍及上蓋密封圈等，保證其密封良好，但是故障一樣；最后，檢查發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)中的真空規(guī)的工作指示燈不亮，檢查連接線均正常，真空規(guī)工作電壓24VDC也正常，至此，懷疑真空規(guī)損壞，沒有真空值送給控制系統(tǒng)，致使真空值沒有顯示，系統(tǒng)保護不升溫，更換新的真空規(guī)后，儀器恢復正常。

2.4 液壓活塞不動作故障的診斷與排除

故障現(xiàn)象是在做變形試驗時出現(xiàn)“Max force or sensor failed”錯誤提示，液壓執(zhí)行桿不能左右移動。

根據(jù)工作原理可知，在做變形試驗時，液壓活塞在液壓油的驅(qū)動下移動，實現(xiàn)對試樣的壓縮變形。首先，檢測液壓源系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)液壓泵工作正常，輸出壓力也是正常的；其次，打開樣品室，檢查試樣的裝夾，也沒有發(fā)現(xiàn)阻塞或卡緊等問題；最后，從“Max force or sensor failed”故障信息可知道，可能是載荷超載保護了。但是，需要確認是載荷傳感器有問題，還是后面的載荷信號處理電路等存在問題。檢查載荷傳感器信號電纜連接是正常的。把與載荷信號有關(guān)的四塊電路板4160-1、4098-20、6122-20和5092-1寄到德國工廠在其他儀器上做替換試驗，證明他們都是正常的。最后，診斷為變形單元中的載荷傳感器有問題，更換變形單元后，故障排除。通過該故障的診斷與排除過程，探索出了一套如何應對這種從國外進口而國內(nèi)又沒有維修力量進口大型儀器故障的診斷處理辦法。

2.5 水冷卻系統(tǒng)問題導致淬火試驗不能進行故障的診斷與排除

故障現(xiàn)象是在進行淬火試驗時，儀器提示冷卻水流量不能滿足要求，不能進行試驗。

根據(jù)故障現(xiàn)象，首先檢查水冷機，發(fā)現(xiàn)水冷機運行正常；其次，懷疑水冷管路有堵塞現(xiàn)象，檢查從水冷機到儀器間的進出水管都是正常的，懷疑儀器內(nèi)部水冷卻回落又堵塞問題。最后，采用壓縮空氣進行反吹，吹出許多氧化鐵皮碎屑。打開水冷機的水箱，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有許多沉積的氧化鐵皮碎屑，由于水冷卻回路中無過濾裝置，導致儀器內(nèi)部有堵塞現(xiàn)象。經(jīng)過反復沖掃，更換具有過濾裝置的水冷機后，故障得到排除。

3 結(jié)語

本文結(jié)合DIL805A/D熱膨脹儀的工作原理及結(jié)構(gòu)組成，介紹了幾個典型故障的診斷與維修，為該儀器故障的快速診斷和維修提供了參考。需要說明的是，在對電路板上元器件進行動態(tài)上電實驗時，一定要在離線的情況下進行。