“MMS系列熱力模擬實驗機的研制”項目從1999年開始先后得到了教育部、濟南鋼鐵公司和國家自然科學(xué)基金的資助。2003年列為國家自然科學(xué)基金科學(xué)儀器基礎(chǔ)研究專項專向基金項目，資助90萬元，深化基礎(chǔ)理論研究，突破技術(shù)關(guān)鍵，形成系列產(chǎn)品,項目批準號為：50227401；
2004年研制成功第一代MMS-100熱力模擬實驗機,交付給濟南鋼鐵公司技術(shù)中心使用；
目前，已經(jīng)具備MMS-100、MMS-200和MMS-300三種型號熱力模擬實驗機的研發(fā)能力，擁有12項專利，其中發(fā)明專利7項，已生產(chǎn)不同型號的MMS系列熱力模擬實驗機10臺。實驗設(shè)備分別應(yīng)用于東北大學(xué)、濟南鋼鐵集團公司、華菱湘潭鋼鐵公司、包鋼、漣鋼、江西理工大學(xué)、寶雞鋼管、沈陽理工大學(xué)等地，運行情況良好，在用戶中擁有良好的口碑。
2009年12月，東北大學(xué)與與濟南鋼鐵有限公司和華菱湘潭鋼鐵有限公司共同完成的“熱力模擬實驗技術(shù)與裝備—MMS系列熱力模擬實驗機的研制與開發(fā)”項目通過了由中國金屬學(xué)會組織的科技成果鑒定，并得到評審專家的肯定與好評。
2010年獲遼寧省科技進步一等獎—“現(xiàn)代軋制過程中試研究創(chuàng)新平臺”項目。2011年獲冶金科技進步獎二等獎—“熱力模擬實驗技術(shù)與裝備—MMS系列熱力模擬實驗機的研制與開發(fā)”項目。
圖1 MMS-200熱力模擬實驗機照片
熱力模擬試驗是利用小試樣，借助熱力模擬實驗機，進行冶金材料研究的重要手段，在新品開發(fā)和工藝優(yōu)化中起重要作用。熱力模擬實驗機的主要功能是再現(xiàn)材料（特別是鋼鐵材料）在制備或熱加工過程中的受熱，或同時受熱及受力的物理過程，研究材料的組織或性能的變化規(guī)律，評定或預(yù)測材料在制備或受熱過程中出現(xiàn)的問題，為制定合理的加工工藝以及研制新材料提供理論指導(dǎo)和技術(shù)依據(jù)。它既可以節(jié)省現(xiàn)場工業(yè)試驗的大量費用、時間和精力，又可以對所要求的各種參數(shù)進行精確的測量與控制，為工業(yè)大生產(chǎn)過程積累必要的參數(shù)，提供指導(dǎo)。熱力模擬技術(shù)及熱力模擬實驗機已廣泛用于鋼鐵材料熱加工過程（包括軋制、鍛造、焊接、連鑄、熱處理）的研究，成為開發(fā)新材料，測定熱加工過程組織演變規(guī)律的常用技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備。
MMS系列熱力模擬實驗機是一臺高精度、高性能多功能模擬實驗機，具有多功能模擬能力和實驗?zāi)芰?。可以模擬溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、力、扭轉(zhuǎn)角度、扭矩等參數(shù)，能進行多種實驗。具體的實驗種類如下：
- 拉伸實驗；
- 單道次壓縮實驗；
- 平面應(yīng)變壓縮實驗；
- 多道次壓縮實驗；
- 單道次扭轉(zhuǎn)實驗；
- 多道次扭轉(zhuǎn)實驗；
- 大變形實驗（壓扭復(fù)合實驗）；
- 動態(tài)CCT實驗；
|
- 動態(tài)再結(jié)晶實驗；
- 控軋控冷實驗；
- 應(yīng)變誘導(dǎo)實驗；
- 熱裂紋敏感性實驗（SICO）；
- 應(yīng)力松弛PTT實驗；
- 零強溫度(NST)的測定試驗；
- 零塑性溫度（NDT）的測定實驗；
- 熱處理實驗；
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- 靜態(tài)CCT實驗；
- 鑄造實驗；
- 靜態(tài)再結(jié)晶實驗
- 焊接熱循環(huán)試驗；
- 焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變試驗（SH-CCT試驗）；
- 擴散焊試驗；
- 電阻對焊試驗；
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2 創(chuàng)新性成果
(1) 研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機械傳動裝置，使MMS系列熱力模擬實驗機成為一套可以同時實現(xiàn)拉伸、壓縮及扭轉(zhuǎn)、壓扭復(fù)合變形等實驗的高性能、多功能一體化實驗裝置。
(2) 提出了斷電觸發(fā)采集和采集時刻重置的溫度測量策略，解決了交變電流電磁場嚴重干擾溫度測量的精度問題。
(3) 基于液壓系統(tǒng)需要高精度、超快速控制的問題，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制策略，保證MMS系列熱力模擬實驗機高精度和快速變形的準確性。
(4) 采用試驗分類策略，簡化了界面復(fù)雜程度，使設(shè)備操作簡單易行。
3 主要性能指標
MMS系列熱力模擬實驗機具有一機多功能的特點，控制系統(tǒng)、傳感器及主要執(zhí)行元件均實行國際采購，采用國外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品，從而保證主要性能指標達到或超過國外先進產(chǎn)品，項目成果達到了國際先進水平。熱力模擬實驗機的主要性能指標如下：
| 最高加熱溫度：1700 ℃；
最大拉壓力：196kN；
最大扭矩：100Nm；
最大行程：100mm； |
最大加載速度：2000mm/s (拉力或壓力)；
穩(wěn)態(tài)溫度控制精度：±1℃；
最大應(yīng)變速率：200/s（對于原始高度為10mm的試樣)。 |
4、主要特點
1.多功能一體化
由原來國外多臺設(shè)備才能實現(xiàn)的功能，集成為一體，實現(xiàn)一機多功能，可以模擬溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、力、扭轉(zhuǎn)角度、扭矩等參數(shù)，能進行拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、熱連軋、鑄造、相變、形變熱處理、焊接、拉扭復(fù)合、壓扭復(fù)合等二十多種實驗；克服了Gleeble系列熱力模擬實驗機隨著實驗內(nèi)容不同需要更換不同的部件的缺點。
2.操作界面簡單實用
根據(jù)熱加工領(lǐng)域熱力模擬實驗的種類和特點，將種類繁多的實驗類型進行歸類劃分，使操作界面簡潔實用、易學(xué)易懂，實驗者能輕松地掌握實驗操作方法、快速完成實驗；
3.低價格
價格只相當于國外同類設(shè)備的1/2左右。
4.自主知識產(chǎn)權(quán)
擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，其中國家發(fā)明專利7項，實用新型專利3項，專用軟件2項。
5.典型試驗曲線
圖2 熱處理重復(fù)性試驗曲線 |
圖3 典型應(yīng)力-應(yīng)變試驗曲線 |
圖4 焊接熱循環(huán)重復(fù)性試驗曲線 |
圖5 應(yīng)變速率為1s-1的壓縮重復(fù)性曲線 |
6 結(jié)語
利用MMS系列熱力模擬實驗機進行大量實驗，在開發(fā)新品種、探索新的生產(chǎn)工藝或優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)工藝等方面作用巨大。該設(shè)備的成功研制與應(yīng)用，標志著我國在材料熱加工領(lǐng)域應(yīng)用的物理模擬設(shè)備開發(fā)能力和性能指標已達到國際先進水平，填補了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白，為國內(nèi)企業(yè)和研究院校提供了功能齊全、質(zhì)優(yōu)價廉的設(shè)備，社會效益巨大。
附：MMS系列熱力模擬試驗機不同型號、試驗功能和性能指標
目前提供3種型號：MMS-100、MMS-200、MMS-300熱力模擬實驗機。
MMS-300熱力模擬實驗機的性能、實驗功能見上述材料中，價格只相當于國外同類設(shè)備的1/2左右。
MMS-200熱力模擬實驗機不具備扭轉(zhuǎn)和大變形實驗,其它性能、實驗功能與MMS-300熱力模擬實驗機相同，價格只相當于國外設(shè)備的1/2左右。
MMS-100熱力模擬實驗機不具備扭轉(zhuǎn)、多道次壓縮（自動）和大變形等三種實驗，其它性能、實驗功能與MMS-200熱力模擬實驗機相同，價格只相當于國外同類設(shè)備的2/3左右。
目前，已交付使用的MMS系列熱力模擬實驗機達10臺，已在濟南鋼廠、東北大學(xué)、湘潭鋼廠、包頭鋼鐵公司、漣源鋼鐵公司、江西理工大學(xué)、寶雞石油鋼管有限公司、沈陽理工大學(xué)等得到應(yīng)用?，F(xiàn)正與多家企業(yè)進行洽談之中。
MMS-100熱力模擬實驗機的主要性能指標如下：
| 最高加熱溫度：1700 0C；
最大壓（拉）力： 10,000kg (98kN)/ 5,000kg (49kN)；
最大行程： 100mm；
最大加載速度：1000mm/s (拉力或壓力)；
穩(wěn)態(tài)溫度控制精度：±1℃；
力的控制精度：滿量程的0.25%； |
行程的控制精度：10um；
采樣頻率： ≤10kHz；
實際最大應(yīng)變速率：100/s；
恒應(yīng)變速率變形方式最小變形時間：18ms；
非恒應(yīng)變速率變形方式最小變形時間：6ms。 |
能完成的實驗種類如下：
- 拉伸實驗；
- 單道次壓縮實驗；
- 平面應(yīng)變壓縮實驗；
- 動態(tài)CCT實驗；
- 動態(tài)再結(jié)晶實驗；
- 控軋控冷實驗；
- 應(yīng)變誘導(dǎo)實驗；
- 熱裂紋敏感性實驗（SICO）；
- 應(yīng)力松弛PTT實驗；
- 零強溫度(NST)的測定試驗；
|
- 零塑性溫度（NDT）的測定實驗；
- 熱處理實驗；
- 靜態(tài)CCT實驗；
- 鑄造實驗；
- 靜態(tài)再結(jié)晶實驗
- 焊接熱循環(huán)試驗；
- 焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變試驗（SH-CCT試驗）；
- 擴散焊試驗；
- 電阻對焊試驗；
|
MMS-200熱力模擬實驗機的主要性能指標如下：
| 最高加熱溫度：1700 0C；
最大壓（拉）力： 12,000kg (118kN)/ 5,000kg (49kN)；
最大行程： 100mm；
最大加載速度：2000mm/s (拉力或壓力)；
穩(wěn)態(tài)溫度控制精度：±1℃；
力的控制精度：滿量程的0.25%；
行程的控制精度：10um；
采樣頻率： ≤10kHz；
實際最大應(yīng)變速率：100/s。
具體的實驗種類如下：
拉伸實驗；
單道次壓縮實驗；
平面應(yīng)變壓縮實驗；
多道次壓縮實驗；
動態(tài)CCT實驗；
|
動態(tài)再結(jié)晶實驗；
控軋控冷實驗；
應(yīng)變誘導(dǎo)實驗；
熱裂紋敏感性實驗（SICO）；
應(yīng)力松弛PTT實驗；
零強溫度(NST)的測定試驗；
零塑性溫度（NDT）的測定實驗；
熱處理實驗；
靜態(tài)CCT實驗；
鑄造實驗；
靜態(tài)再結(jié)晶實驗
焊接熱循環(huán)試驗；
焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變試驗（SH-CCT試驗）；
擴散焊試驗；
電阻對焊試驗；
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MMS-300熱力模擬實驗機的主要性能指標如下：
|
最高加熱溫度：1700 0C；
最大拉壓力： 20,000 (196kN)/ 10,000 (98kN)；
最大扭矩： 100Nm；
最大行程： 100mm；
最大加載速度：2000mm/s (拉力或壓力)；
穩(wěn)態(tài)溫度控制精度：±1℃；
力的控制精度：滿量程的0.25%；
行程的控制精度：10um；
采樣頻率： ≤10kHz；
實際最大應(yīng)變速率：100/s；
恒應(yīng)變速率變形方式最小變形時間：18ms；
非恒應(yīng)變速率變形方式最小變形時間：6ms。
具體的實驗種類如下：
拉伸實驗；
單道次壓縮實驗；
平面應(yīng)變壓縮實驗；
多道次壓縮實驗；
單道次扭轉(zhuǎn)實驗；
多道次扭轉(zhuǎn)實驗；
大變形實驗（壓扭復(fù)合實驗）；
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- 動態(tài)CCT實驗；
- 動態(tài)再結(jié)晶實驗；
- 控軋控冷實驗；
- 應(yīng)變誘導(dǎo)實驗；
- 熱裂紋敏感性實驗（SICO）；
- 應(yīng)力松弛PTT實驗；
- 零強溫度(NST)的測定試驗；
- 零塑性溫度（NDT）的測定實驗；
- 熱處理實驗；
- 靜態(tài)CCT實驗；
- 鑄造實驗；
- 靜態(tài)再結(jié)晶實驗 ；
- 焊接熱循環(huán)試驗；
- 焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變試驗（SH-CCT試驗）；
- 擴散焊試驗；
- 電阻對焊試驗；
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若需要其它資料，可進一步聯(lián)系:
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