一种用于双轴力学试验机的微型局部加热装置的制作方法

1.本实用新型属于材料热力学测试技术领域，具体的说，是涉及一种适用于双轴加载下在微小空间对所需试样进行均匀加热的装置。


背景技术：

2.对材料进行加热分析，不仅仅因为热性能是材料的主要性能，还由于通过加热分析可以对材料的研制和应用开发提供很多有用的信息。随着航空航天、电工电子、冶金化工、汽车、军工等行业的发展，对材料的热加工成形及热处理等的条件要求越加严格。因此，对材料的加热研究方面逐渐应用广泛。电加热因易于调节控制，且不会损害产品的质量等优点更多的用于加热方式中。通常的电热转换方式主要有感应式、电阻式、微波和电弧等加热方法，其中以电阻加热元件作为电热转换的电阻式加热方式最为简便和应用广泛。常见的研究材料可包含金属、陶瓷到聚合物、电子材料、有机物等各个领域。
3.为了研究材料在高温下的性能，有时需要对试样进行局部加热。这是因为有些情况受限于试验机的大小，不能对整个试样进行加热，只能够对局部加热；以及实验机上的传感器无法承受过高的温度，局部加热能够保护试验机不会被高温损坏等。但是现有对材料进行局部加热的仪器，在结构方面存在一些不足，主要包括：(1)设备加热环境难以精准控制，局部加热不均匀；(2)热源通常设置在底部，不能对试样均匀加热；(3)设备复杂，投入成本相对较高；(4)装置工作的空间限制较大；(5)传感器受热影响测量不够准确等。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种用于双轴力学试验机的微型局部加热装置，可以在微小空间中对材料进行局部加热，解决了场地限制以及局部加热不均的关键难题，且装备简单、操作方便，可连接其他力学设备。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：
6.一种用于双轴力学试验机的微型局部加热装置，包括由上至下依次连接的顶盖、套筒和底座，试样安装在所述顶盖和所述套筒之间；所述套筒内部设置有位于试样下方的加热台，所述加热台和所述套筒之间具有间隙；所述套筒侧壁设置有导流孔，所述导流孔与所述加热台和所述套筒之间的间隙相连通；所述加热台底部插入连接有加热棒，所述加热棒安装在所述底座内。
7.进一步地，所述顶盖安装有石英玻璃。
8.更进一步地，所述顶盖由上部组件和下部组件构成，所述上部组件和所述下部组件均设置有圆形开孔；所述下部组件的圆形开孔周围设置有环形承台，所述石英玻璃放置于所述环形承台上；所述上部组件底部对应于所述环形承台设置有限位部，所述限位部对所述石英玻璃压紧，使得所述石英玻璃固定在所述上部组件和所述下部组件之间。
9.进一步地，所述套筒内部设置有用于对所述加热台定位的台肩。
10.进一步地，所述导流孔在所述套筒侧壁周向均匀布置。
11.进一步地，所述导流孔的直径与所述加热台和所述套筒之间间隙的宽度相同。
12.进一步地，所述加热台顶部设置有多个凸台。
13.进一步地，所述套筒外部安装有热电偶传感器，所述热电偶传感器的探头引入所述套筒内部的试样所在位置。
14.更进一步地，所述加热棒和所述热电偶均与环境控制器连接。
15.进一步地，所述加热台由h62黄铜制成，所述加热棒由陶瓷材料制成。
16.本实用新型的有益效果是：
17.(一)本实用新型提供的一种用于双轴力学试验机的微型局部加热装置，采用加热台导热实现由内到外的加热方式，以达到对所需试样局部加热的目的；只在装置内部对试样局部冲刷加热，能够逐步提升试样局部温度，保证了加热方式稳定，加热时温度分布更加均匀；因而解决了传感器无法承受过高温度及高温损坏试验机的问题，900℃以内均可进行作业。
18.(二)本实用新型提供的一种用于双轴力学试验机的微型局部加热装置，其结构紧凑，对作动部分完全不产生干涉，加热区小，升温快，可达温度值高，可实现双轴加载下在微小空间加热，不会对传感器的测量精度造成影响。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例所提供的微型局部加热装置的装配结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例所提供的微型局部加热装置的爆炸结构示意图。
21.上述图中：1：加热棒；2：加热台；3：导流孔；4：出线孔；5：热电偶传感器；6：顶盖；7：石英玻璃；8：试样；9：套筒；10：底座。
具体实施方式
22.为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
23.如图1至图2所示，本实施例提供了一种用于双轴力学试验机的微型局部加热装置，包括加热棒1、加热台2、导流孔3、出线孔4、热电偶传感器5、顶盖6、石英玻璃7、试样8、套筒9、底座10。
24.顶盖6、套筒9和底座10由上至下依次连接，构成本装置的壳体结构，壳体结构起到安装固定和隔热的作用。顶盖6与套筒9、套筒9与底座10之间均通过螺栓连接，顶盖6与套筒9的连接面、套筒9与底座10的连接面分别采用相互重叠的插槽结构，以使连接更加紧密。
25.试样8设置在顶盖6与套筒9之间，试样8处于壳体结构内的部分属于有效加热区域，微型局部加热装置对有效加热区域进行局部加热，同时进行观测测量等操作。
26.进一步地，顶盖6可以由上部组件和下部组件构成，上部组件和下部组件之间安装石英玻璃7，便于观察试样8变化。顶盖6加盖石英玻璃7实现了装置的密闭性，保证装置内部的空气流动方向。具体地，上部组件和下部组件的中部均设置有圆形开孔，下部组件的圆形开口周围设置有环形承台，石英玻璃7放置于该环形承台上；上部组件底部对应于环形承台设置有限位部，上部组件安装于下部组件后限位部对石英玻璃7压紧，使得石英玻璃7固定在上部组件和下部组件之间。
27.石英玻璃7的材质具有耐热性、电绝缘性及较低的热膨胀系数，因此在给试样8均匀加热过程中，可使用显微镜通过石英玻璃7观察试样8变化，既清晰可见又实用安全。
28.套筒9内部用于装载加热台2，套筒9内部设置有台肩，用于对加热台2定位。套筒9侧壁设置有导流孔3，导流孔3将套筒9侧壁内外贯通，导流孔3一般在套筒9侧壁周向均匀布置。导流孔3使得外界空气导入套筒9内部，从而在加热台2与套筒9之间形成空气流通。
29.加热台2的上部横截面尺寸大于下部横截面尺寸，与套筒9内部台肩相配合，使得加热台2可以限位安装于套筒9内部。同时，加热台2的整体横截面尺寸小于套筒9内腔的横截面尺寸，使得加热台2与套筒9之间具有间隙，并且该间隙与导流孔3相连通，便于热空气流动。一般来讲，加热台2与套筒9之间间隙的宽度优选为与导流孔3直径相同，这样能够提高热空气流动速度会提高，保证热空气流动的流量。
30.加热台2底部设置有用于插入加热棒1的孔槽，并采用高温胶使加热台2与加热棒1紧密配合，保证热传导率。
31.加热台2选择导热性好的材料，例如可以采用h62黄铜，利用h62黄铜导热率高的特点，在加热棒1对加热台2加热后，将热源温度快速传递到加热台2的各个部分，使得套筒9内部温度迅速升高，保证了套筒9热空气围绕试样8并冲刷试样8实现局部均匀加热。
32.在温度升高后，套筒9内部热空气上升，外部空气将会通过导流孔3进入套筒9内部，在套筒9与加热台2的间隙中形成空气流动，使得热空气冲刷试样8，将试样8局部加热。
33.作为一种优选的实施方式，加热台2顶部设置有紧密排列的多个凸台，能够有效增加散热面积，加快加热速度，从而提高冲刷效果。
34.热电偶传感器5安装在套筒9外部，其探头引入套筒9内部的试样8所在位置，监控试样8有效加热区域的温度变化。
35.加热棒1可以使用多根呈阵列排布，加热棒1采用陶瓷材料，可高效且均匀地对加热台2加热。
36.底座10内部用于安装加热棒1，加热棒1的底部插装于底座10。底座10上还配置有出线孔4，可以将加热棒1的导线穿出，并与环境控制器连接。
[0037][0038]
本实施例中装置尺寸如上表所示，可在双轴加载下的微小空间作业，也可连接单轴加载的其他设备。
[0039]
具体实施为环境控制器设定目标温度，控制加热棒1加热；将加热棒1快速将热量传递到加热台2的各个部位，使得套筒9内部温度升高；热空气上升，冷空气通过导流孔3进入套筒9内部，形成空气流动；热空气冲刷试样8，对试样8局部均匀加热；热电偶传感器5监控温度变化，把采集到的信号传递给环境控制器，环境控制器计算测量端数据，并通过计算转换为温度示值；环境控制器对加热棒1进行精准控制，实现套筒9内部达到趋向于环境控制器的目标示值。
[0040]
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不
局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。