[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱加工過(guò)程固態(tài)界面換熱系數(shù)測(cè)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210102026.8
• 申請(qǐng)日: 2012-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102621181A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫朝陽(yáng);王善偉;張清東;李瑞;張聰;劉斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱加工過(guò)程固態(tài)界面換熱系數(shù)測(cè)定裝置，主要屬于塑性加工研究及工程應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固態(tài)界面熱接觸現(xiàn)象在很多熱加工領(lǐng)域都存在，對(duì)熱成形產(chǎn)品的性能有著直接影響；如在熱擠壓、熱模鍛過(guò)程中，模具和加熱坯料之間固態(tài)界面熱傳遞將直接影響擠壓模具的壽命和零件的成形精度；在熱沖壓過(guò)程中，模具與坯料固態(tài)界面熱傳遞進(jìn)行模內(nèi)淬火使得成形后材料具有高強(qiáng)力學(xué)性能。因此，固態(tài)界面換熱系數(shù)的確定對(duì)合理制定熱加工過(guò)程的工藝參數(shù)以獲得高性能零件具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值，其重要性不言而喻。金屬熱加工過(guò)程接觸時(shí)固態(tài)界面換熱系數(shù)的測(cè)量受到了越來(lái)越多的學(xué)者和相關(guān)企業(yè)的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)固態(tài)界面換熱系數(shù)的研究很少，可以借鑒的數(shù)據(jù)并不多，因而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)直接測(cè)量該系數(shù)的裝置有利于推動(dòng)熱加工工藝向著定量化、科學(xué)化方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種用于熱加工過(guò)程固態(tài)界面換熱系數(shù)測(cè)定裝置，為企業(yè)生產(chǎn)或相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有成本低，裝置簡(jiǎn)單，使用靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可以測(cè)量如高溫合金、碳鋼、H13模具鋼、不銹鋼、鈦合金、鎂合金、鋁合金等各種金屬之間熱接觸及金屬與非金屬之間熱接觸的固態(tài)界面換熱。該測(cè)量裝置還可應(yīng)用于分析界面粗糙度、界面接觸壓力對(duì)界面換熱系數(shù)的影響；接觸界面間存在潤(rùn)滑劑（如玻璃潤(rùn)滑劑、石墨粉等）的界面換熱系數(shù)測(cè)定。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種熱加工過(guò)程固態(tài)界面換熱系數(shù)測(cè)定裝置，該測(cè)定裝置包括支撐機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)、保溫機(jī)構(gòu)、施壓機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)試樣；

所述支所述支撐機(jī)構(gòu)由上模座、導(dǎo)柱、下模座和定位圈構(gòu)成；

所述加熱機(jī)構(gòu)包括對(duì)開(kāi)式加熱爐和用于控制加熱溫度的溫控儀；

所述保溫機(jī)構(gòu)包括保溫套筒；

所述施壓機(jī)構(gòu)由液壓裝置、定位套筒、滑動(dòng)支座、傳熱桿A和傳熱桿B構(gòu)成；

所述測(cè)量機(jī)構(gòu)包括用于采集試樣溫度的熱電偶、用于加壓過(guò)程中測(cè)量壓力大小的應(yīng)變片、用于采集溫度數(shù)據(jù)測(cè)溫儀以及用于采集壓力數(shù)據(jù)的測(cè)力儀；

所述標(biāo)準(zhǔn)試樣由上試樣和下試樣構(gòu)成；

其中，所述上模座設(shè)置在所述導(dǎo)柱上端的軸肩上，通過(guò)螺母和墊圈固定，所述定位圈通過(guò)螺釘和銷(xiāo)釘A固定所述上模座的中心位置，所述下模座設(shè)置所述導(dǎo)柱下端，所述導(dǎo)柱與所述下模座底部的T形螺母連接固定，所述T形螺母通過(guò)螺釘B與所述下模座固定；所述對(duì)開(kāi)式加熱爐通過(guò)螺栓固定在所述上模座和所述下模座之間的所述導(dǎo)柱上，所述對(duì)開(kāi)式加熱爐爐體的中心位置設(shè)置有階梯形通孔，所述階梯形通孔內(nèi)設(shè)置保溫層，且上通孔壁周?chē)屑訜釥t絲,下通孔末端開(kāi)有倒角；所述液壓裝置固定在所述下模座的箱座內(nèi)底部的中心位置，所述定位套筒通過(guò)螺釘B固定在所述下模座上端面的中心位置，所述滑動(dòng)支座置于所述定位套筒內(nèi)，所述滑動(dòng)支座一端所述液壓裝置連接，另一端與所述保溫套筒連接，所述下試樣設(shè)置所述保溫套筒內(nèi)，所述滑動(dòng)支座載著所述下試樣和保溫套筒在定位套筒的內(nèi)壁中上下滑動(dòng)；所述上試樣、傳熱桿A和傳熱桿B設(shè)置所述對(duì)開(kāi)式加熱爐的爐體上設(shè)有階梯形通孔內(nèi)，所述上試樣的一端設(shè)有T形接頭，通過(guò)所述T形接頭與所述傳熱桿A的一端的T形槽連接，所述傳熱桿A的另一端設(shè)有T形接頭，通過(guò)所述T形接頭與所述傳熱桿B一端的T形槽連接，所述傳熱桿B的另一端設(shè)有T形接頭，通過(guò)所述T形接頭與所述定位圈上的T形槽連接；所述下試樣和上試樣上分別設(shè)有4個(gè)測(cè)溫孔，所述熱電偶設(shè)置所述測(cè)溫孔內(nèi)，且通過(guò)導(dǎo)線與所述測(cè)溫儀連接，所述應(yīng)變片設(shè)置在所述傳熱桿A上，且通過(guò)導(dǎo)線與所述測(cè)力儀連接。

進(jìn)一步，所述傳熱桿A的熱傳導(dǎo)率小于所述傳熱桿B的熱傳導(dǎo)率，以便高溫不會(huì)對(duì)定位圈造成影響。

進(jìn)一步，所述上試樣和下試樣的直徑為Φ10mm，長(zhǎng)為50mm。

進(jìn)一步，所述測(cè)溫孔直徑為Φ1.2-1.3mm，熱電偶的直徑為φ1mm。

進(jìn)一步，所述上試樣第一個(gè)測(cè)溫孔距離所述上試樣接觸面距離為3mm，任意兩熱測(cè)溫孔的間距為10mm，所述測(cè)溫孔的深度為該試樣直徑的一半；所述下試樣第一個(gè)測(cè)溫孔距離所述下試樣接觸面距離為3mm，任意兩測(cè)溫孔的間距為10mm，所述測(cè)溫孔的深度為該試樣直徑的一半。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，采用液壓裝置作為施壓機(jī)構(gòu)，省去了復(fù)雜的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置，操作方便，可靠性高；

（2）對(duì)中性好，本裝置定位圈中采用銷(xiāo)釘作為定位裝置，有利于對(duì)中性，有利于試樣界面的充分接觸；

（3）加熱爐采用了對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，上試樣和傳熱桿通過(guò)T形槽進(jìn)行連接，便于試樣的拆卸和更換；