[發明專利]一種通電拉伸試件的溫度測量方法及拉伸試驗裝置

在審

• 申請號: 201510012160.2
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104515707A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 王永軍;孫寶龍;武偉超;王望;楊凱;劉天驕
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02;G01N3/04;G01N1/28
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及金屬材料熱成形技術領域，具體地說,涉及一種通電拉伸試件的溫度測量方法及拉伸試驗裝置。

背景技術

對于一些金屬結構材料，在常溫下，它們的成形比較困難且回彈量大，但是若對材料毛坯進行熱成形，則可大大改善其成形性能，回彈、起皺在熱成形過程中基本可以排除，因此出現了熱輻射加熱、電爐加熱、氧乙炔焰加熱和電阻加熱等各種的材料熱成形法。電阻加熱成形工藝是利用材料的導熱性能低、電阻系數大的特性通過向待加工零件自身通電，加熱到成形溫度而成形的工藝。電阻加熱的優點是工件處在高溫下的時間短，可減少氧污染且不需要酸洗清除氧化皮工序，可避免材料受氫污染，同時，電阻加熱也可避免由于傳輸零件而產生的熱量損失。

為了研究金屬材料的熱成形性能，尤其是導熱性能低、電阻系數大的金屬材料，有必要對試件進行電阻加熱拉伸試驗；電阻加熱拉伸試驗是指利用一些材料的導熱性能低、電阻系數大的特性，通過向待加工試件自身通電，加熱到成形溫度后拉伸試件直到斷裂的試驗。獲得金屬材料在高溫下力學性能參數，為進一步研究材料的熱成形行為提供基礎。

在對試件進行通電拉伸試驗方面，發明專利CN1O3543073A“一種形狀記憶合金絲材的機械性能測試與熱機訓練裝置”公開了一種形狀記憶合金絲材的機械性能測試與熱機訓練裝置,其包括數據采集控制系統、步進電機驅動模塊、力采集模塊、電源控制模塊和溫度測量模塊,利用編寫的LabView用戶化圖形界面程序實現控制步進電機的轉速和轉動位移,并可根據拉力傳感器和溫度采集卡實時采集的信號進行反饋,實現對形狀記憶合金絲材的機械性能測試，熱機訓練的自動化運行功能；但存在以下不足，在溫度測量時，將熱電偶與待測試形狀記憶合金絲材表面接觸，在拉伸過程中會因為外界空氣流動以及接觸狀態的不斷變化使得所測量到的溫度與試件實際溫度產生較大差異，另外，熱電偶的固定方式若采用膠黏劑粘貼方式在溫度較高時容易脫落，若采用焊接方式則操作復雜并且影響熱電偶靈敏度。因此，急需一種可解決通電拉伸試件的溫度準確測量及熱電偶的安裝固定問題的方法。

發明內容

為了解決現有技術中通電拉伸試件的溫度準確測量及熱電偶的安裝固定問題，本發明提出一種通電拉伸試件的溫度測量方法及拉伸試驗裝置。針對金屬試件通電單向拉伸試驗，提供一種熱電偶所測得的溫度為試件中心位置真實溫度的方法，不僅能保證單拉試件溫度測量準確，方便熱電偶的固定，而且拉伸試驗裝置結構簡單，制造周期短，成本低廉。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種通電拉伸試件的溫度測量方法，其特征在于包括以下步驟:

步驟1.拉伸試驗準備；選擇金屬試件，在試件表面噴涂防氧化防護劑，并采用耐高溫無機絕緣膠對熱電偶進行絕緣處理；采用絕緣夾頭對兩個單拉試件進行裝夾，并采用兩個試件復合拉伸的方式，將熱電偶放置在兩個單拉試件中間，利用試件拉伸后的繃緊力將熱電偶夾持在兩個試件中間；

步驟2.拉伸試驗參數設定；拉伸前對試件通入直流電使得試件溫度穩定在設定溫度；所設定的溫度根據金屬材料的特點及試驗要求確定，按照常規試驗方法確定萬能試驗機的拉伸速度；

步驟3.通電加熱試件；開啟設備電源，對試件通入直流電，通過熱電偶測溫儀對試件的溫度實時測量，每隔3s采集一個溫度數據,且不斷加大電流值，使得試件不斷升溫，待試件溫度達到預先要求的溫度后，等待溫度穩定3min后開始拉伸試驗；

步驟4.進行拉伸試驗；啟動電子萬能試驗機，對試件進行單向拉伸試驗；拉伸的過程中，試件標距區域內的橫截面積逐漸減小，拉伸試件在標距段發生失穩產生少量頸縮，若通入試件的電流不變，則流經試件的電流密度增大，引起拉伸試件溫度產生波動，可調低電源當前的電流值，使試件溫度穩定在設定溫度，熱電偶每隔3s記錄一個溫度數值，直到試件斷裂，關閉設備電源，試驗結束。