一种热处理模拟实验装置的制作方法

1.本实用新型属于热处理模拟领域，更具体地说，涉及一种热处理模拟实验装置。


背景技术：

2.热处理模拟机是一种可以通过模拟材料热处理加工环境，配合智能温控调节系统对热处理温度进行控制以对试样实施特定的热处理工艺，从而改善试样内部组织情况、提升试样综合性能的装置。
3.目前，科学研究中采用的热处理模拟试验装置主要包括以下几种：(1)类似dil805l型的快速相变仪，该快速相变仪采用高频感应线圈加热方式，试样置于螺旋型线圈中心线，其优点在于试样可以实现超快速加热及冷却速度，但感应加热方式使得标准试样尺寸通常为尺寸通常为圆柱，板状试样往往感应加热温度不均匀且板状试样厚度低于1mm时，感应加热方式难以实现1000℃以上高温区域的热处理模拟需求，同时较小的试样尺寸无法满足后续力学性能检测要求。(2)高温差示扫描量热仪(dsc)，这种装置通常采用一个加热用的铂热电阻和一个测温用的铂传感器，同时配有吹扫气和保护气，用于检测试样吸热和放热过程中物相变化，但是高温差示扫描量热仪只适合重量在20-70mg左右的小试样，最高加热和冷却速度一般低于100k/min。
4.又如申请号为：cn202107743 u，名称为：一种适用于电阻式热模拟试验机的连续退火模拟装置的专利文献，其公开了一种gleeble系列热模拟试验装置，通过楔形夹具内侧设置矩形卡槽，解决了试样均温区长度较短和试样整体冷却不一致的问题，但gleeble系列热模拟试验机一般要求样品长度为大于120mm的棒状试样，并不适合板状试样且卡槽固定的方式容易导致加热过程中试样中心温度比边部温度高。
5.综上所述，现有的热处理实验装置在实际使用时，选择较小尺寸的试样会导致对试样的力学性能检测操作困难，而选择较大尺寸的试样时对于试样各个位置的加热温度很难保持均匀一致，导致试样的力学性能并不均匀，因此其使用效果并不理想。


技术实现要素：

6.1、要解决的问题
7.针对现有热处理实验装置的使用效果并不理想的问题，本实用新型提供一种热处理模拟实验装置，能够选择较大尺寸的试样，力学性能检测操作方便，同时对于试样各个位置的加热温度均匀一致，热处理后的力学性能均匀，提高了模拟实验的准确率。
8.2、技术方案
9.为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
10.一种热处理模拟实验装置，包括真空室，所述真空室的上部装有冷却机构，真空室外接有抽真空机构，真空室内安装有电流加热机构和石墨槽，所述电流加热机构用于对石墨槽通电加热，所述石墨槽内具有容纳试样的空间。
11.作为技术方案的进一步改进，所述石墨槽上沿其宽度方向设有贯穿其两个相对的
侧面的通孔。
12.作为技术方案的进一步改进，所述石墨槽包括上模和下模，所述下模固定安装在电流加热机构之间，所述上模盖合在下模上，上模和下模之间具有容纳试样的腔体。
13.作为技术方案的进一步改进，所述石墨槽上设有测温孔，所述测温孔内装有测温元件，所述测温元件电连接温度控制器，所述温度控制器电连接电流加热机构。
14.作为技术方案的进一步改进，石墨槽内的试样上贴有应变片，所述应变片外接有位移传感器。
15.作为技术方案的进一步改进，所述抽真空机构包括真空泵，所述真空泵通过真空管连通真空室，所述真空管上装有真空阀。
16.作为技术方案的进一步改进，所述真空管上装有真空表。
17.作为技术方案的进一步改进，还包括保护气气瓶，所述保护气气瓶通过管道连接真空管，所述管道上装有阀门。
18.作为技术方案的进一步改进，所述冷却机构的下端面上装有多个喷嘴。
19.作为技术方案的进一步改进，所述真空室的上侧装有观察窗。
20.3、有益效果
21.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
22.(1)本实用新型一种热处理模拟实验装置，其设置有石墨槽和对石墨槽通电加热的电流加热机构，通过将试样放置于石墨槽中再控制电流加热机构进行加热，由于石墨的导热性能优越，其各个位置的温度较为一致，因此能够实现对试样各个位置的同步等温加热，即使选择方便后续检测的较大尺寸的试样，试样各个位置的受热也较为均匀，从而使试样在热处理后获得均匀的力学性能，提高了模拟实验的准确率；
23.(2)本实用新型一种热处理模拟实验装置，通过在石墨槽上设置测温元件，能够实时检测并收集热处理过程中的温度变化数据，提高模拟实验的分析结果的精准度，同时根据检测到的温度可以对电流加热机构进行调节，对于加热温度的控制更加精确；
24.(3)本实用新型一种热处理模拟实验装置，通过在石墨槽内的试样上贴外接位移传感器的应变片，能够实时检测并收集试样在热处理过程的应力变化数据，提高模拟实验的分析结果的精准度；
25.(4)本实用新型一种热处理模拟实验装置，通过在冷却机构的下端面上设置多个喷嘴，使得冷却机构能够均匀地完成对试样的冷却，提高热处理后的试样的力学性能均匀性；
26.(5)本实用新型一种热处理模拟实验装置，在真空室的上侧装有观察窗，通过观察窗能够直观地观察真空室内的情况，便于掌握模拟实验过程情况，并根据情况控制模拟实验稳定进行。
附图说明
27.图1为实验装置的结构示意图；
28.图中：1、真空室；2、冷却机构；3、电流加热机构；4、石墨槽；5、测温孔；6、温度控制器；7、应变片；8、位移传感器；9、真空泵；10、真空阀；11、真空表；12、保护气气瓶；13、阀门；14、喷嘴；15、观察窗。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
30.实施例
31.一种热处理模拟实验装置，用于对试样进行热处理过程模拟实验，得到综合性能较佳的热处理后的试样，下面对其具体结构和工作原理进行详细描述。
32.如图1所示，该装置主要包括真空室1、冷却机构2、电流加热机构3和石墨槽4。其中，真空室1为整个装置的主体结构，其外接有抽真空机构和保护气供给机构。这是因为，需要在实验前将真空室1内部气压抽吸至一个较低的值，降低空气内的一些元素对热处理过程的影响，本实施例为0.2mpa。同时，在实验时打开保护气供给机构，向真空室内提供惰性气体，防止试样金属被氧化而对实验精度造成影响。
33.具体的，抽真空机构包括真空泵9，真空泵9通过真空管连通真空室1，真空管上装有真空阀10和真空表11，能够实时检测真空室1内的压力值，从而精确地将真空室1内气压抽吸至精确的固定值。保护气供给机构包括保护气气瓶12，保护气气瓶12通过管道连接真空管，管道上装有阀门13，本实施例中保护气气瓶12采用氩气气瓶。
34.当真空泵9将真空室1内的气压抽吸至固定值后，关闭真空阀10，接着打开阀门13，向真空室1内通入氩气，然后即可以进行热处理模拟实验了。
35.电流加热机构3安装在真空室1内，沿周向布置有多个，本实施例的电流加热机构3采用外接电源的水冷铜电极，石墨槽4固定安装在水冷铜电极之间，水冷铜电极连接的电源启动后即可开始对石墨槽4加热。石墨槽4可以采用以下两种布置结构：一、石墨槽4上沿其宽度方向设有贯穿其两个相对的侧面的通孔，实验时，将试样插入通孔后再将石墨槽4放入水冷铜电极之间固定即可；二、石墨槽4包括上模和下模，下模固定安装在水冷铜电极之间，上模盖合在下模上，上模和下模之间具有容纳试样的腔体，实验时，先将试样放入下模上后再将上模盖合。本实施例采用第一种布置结构。
36.冷却机构2固定安装在真空室1内的上部，其外接有冷却水源，其下端面的冷却水出口处装有多个喷嘴14，使得冷却机构2能够均匀地完成对试样的冷却，提高热处理后的试样的力学性能均匀性。
37.本实施例通过将试样放置于石墨槽4中再控制电流加热机构3进行加热，由于石墨的导热性能优越，石墨槽4各个位置的温度较为一致，因此能够实现对试样各个位置的同步等温加热，即使选择方便后续检测的较大尺寸的试样，试样各个位置的受热也较为均匀，从而使试样在热处理后获得均匀的力学性能，提高了模拟实验的准确率。
38.另外，为了提高对于整个实验过程的数据收集的全面性，保证最后分析结果的精度。本实施例在石墨槽4上设有测温孔5，测温孔5内装有测温元件，测温元件电连接温度控制器6，温度控制器6电连接电流加热机构3。同时，石墨槽4内的试样上贴有应变片7，应变片7外接有位移传感器8。本实施例中，测温元件采用热电偶，使用时将热电偶插入测温孔5内即可。
39.通过在石墨槽4上设置测温元件，能够实时检测并收集热处理过程中的温度变化数据，提高模拟实验的分析结果的精准度，同时根据检测到的温度可以通过温度控制器6对电流加热机构3进行调节，对于加热温度的控制更加精确。而通过在石墨槽4内的试样上贴外接位移传感器8的应变片7，则能够实时检测并收集试样在热处理过程的应力变化数据，
进一步提高模拟实验的分析结果的精准度。
40.值得一提的是，本实施例还在真空室1的上侧装有观察窗15，通过观察窗15能够直观地观察真空室1内的情况，便于掌握模拟实验过程情况，并根据情况控制模拟实验稳定进行。
41.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。