[發明專利]基于控制熱拉伸試驗升溫裝置的升溫方法

在審

• 申請號: 201911093256.0
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN111811957A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 陳劼實;楊磊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G05D23/22;G05D23/32
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于控制熱拉伸試驗升溫裝置的升溫方法，通過對三段式加熱絲分別對拉伸式樣加熱，三個熱電偶分別測量拉伸試樣的上中下三個位置的溫度；將測量得到的溫度反饋給溫度比較器，溫度比較器將得到的當前溫度信息與預設的溫度及其閾值進行比較，并將目標溫度和當前溫度的差值轉化為電信號輸出給加熱絲的功率調節器；最后通過功率調節器根據溫度差值通過控制加熱絲的電流大小來對加熱功率進行調節；本發明通過三段加熱絲和熱電偶對拉伸式樣分別加熱，在充分減小前期升溫時間的同時，大大減小了由于延時而產生的溫度的超差，使最終溫度能夠恰好處于目標的溫度范圍內，避免了后續的停止加熱和升溫調整，從而大大減少了試驗的時間。

技術領域

本發明涉及的是一種金屬材料高溫力學性能測試領域的技術，具體是一種基于控制熱拉伸試驗升溫裝置的升溫方法。

背景技術

在熱拉伸試驗中，加熱保溫占據了絕大部分的時間。常用的輻射加熱容易導致上下部分加熱不均勻，導致不同位置達到目標溫度的時間不同；由于加熱源與測溫位置相隔有一定的距離，溫度的測量和反饋有相當大的延遲，容易導致超過目標的溫度范圍，尤其是在加熱速度較快的情況下?？販氐牟粶蚀_導致需要多次加熱和停止加熱來進行調整才能達到目標的溫度區間，使得加熱保溫的時間急劇增加，導致實驗的效率大大降低。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于控制熱拉伸試驗升溫裝置的升溫方法，通過三段加熱絲和熱電偶對拉伸式樣分別加熱，在充分減小前期升溫時間的同時，大大減小了由于延時而產生的溫度的超差，使最終溫度能夠恰好處于目標的溫度范圍內，避免了后續的停止加熱和升溫調整，從而大大減少了試驗的時間。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于控制熱拉伸試驗升溫裝置的升溫方法，通過對三段式加熱絲分別對拉伸式樣加熱，三個熱電偶分別測量拉伸試樣的上中下三個位置的溫度；將測量得到的溫度反饋給溫度比較器，溫度比較器將得到的當前溫度信息與預設的溫度及其閾值進行比較，并將目標溫度和當前溫度的差值轉化為電信號輸出給加熱絲的功率調節器；最后通過功率調節器根據溫度差值通過控制加熱絲的電流大小來對加熱功率進行調節。

所述的控制熱拉伸試驗升溫裝置包括：拉伸試驗機、環境箱和溫度控制機構，其中：拉伸試驗機與環境箱相連，環境箱與溫度控制機構相連。

所述的拉伸試驗機包括：控制器、上橫梁、下橫梁和緊固插銷，其中：上橫梁和下橫梁上下設置于拉伸式樣兩端并通過緊固插銷與拉伸式樣相連，控制器與上橫梁相連用于控制其移動速度。

所述的環境箱包括：外殼、分為上中下三段的加熱絲和保溫材料，其中：外殼分別與拉伸試驗機和溫度控制機構相連，加熱絲設置于外殼上并與拉伸式樣相連。

所述的保溫材料采用最高使用溫度1200℃，導熱系數0.033W/m·k玻璃纖維棉。

所述的溫度控制機構包括：依次相連的用于溫度測量的熱電偶組、溫度比較器、功率調節器和加熱電源，其中：熱電偶組與環境箱相連。

所述的熱電偶組包括：三個分別測量拉伸式樣上中下三個位置的熱電偶，其中：熱電偶與加熱絲相對應連接拉伸式樣。

技術效果

與現有技術相比，本發明大大減少了熱拉伸試驗的升溫保溫時間，顯著節省了試驗總時間，例如進行450℃的拉伸試驗，由原有方法的33min減少至現有的19min，節省了42％的時間；由此產生的意料之外的技術效果包括：升溫曲線簡單有效且適用溫度范圍寬廣，無需復雜的控制器。

本發明通過三段加熱絲和熱電偶對拉伸式樣分別加熱，在充分減小前期升溫時間的同時，大大減小了由于延時而產生的溫度的超差，使最終溫度能夠恰好處于目標的溫度范圍內，避免了后續的停止加熱和升溫調整，從而大大減少了試驗的時間。

附圖說明