本發(fā)明屬于金屬材料力學(xué)性能試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱雙拉實驗加熱裝置以及熱雙拉實驗加熱方法。

背景技術(shù)：

近年來，熱雙拉實驗技術(shù)已經(jīng)成為拉伸試驗領(lǐng)域的一個熱點研究課題，特別是熱拉技術(shù)的研究，對工業(yè)中材料熱成型有著重要的意義。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)研制出了許多熱拉試驗機，然而，其加熱裝置仍然存在著很多缺陷。具體的，現(xiàn)有的熱拉伸裝置均為單一溫度的拉伸試驗機，不能滿足多種溫度的加熱需求，另外，加熱溫度很難實現(xiàn)實時控制，且加熱裝置整體偏大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種熱雙拉實驗加熱裝置以及熱雙拉實驗加熱方法，可有效解決上述問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種熱雙拉實驗加熱裝置，包括：上陶瓷加熱板(2)、下陶瓷加熱板(4)、上引伸計(1)、下引伸計(5)和支撐架(6)；

所述上陶瓷加熱板(2)和所述下陶瓷加熱板(4)為上下對稱結(jié)構(gòu)，所述上陶瓷加熱板(2)的底部開設(shè)有第1凹槽，所述第1凹槽形成上加熱腔；所述上陶瓷加熱板(2)的頂部開設(shè)有上槽口(2-5)；所述上陶瓷加熱板(2)的四周分別開設(shè)有上側(cè)槽口(2-1)；所述上陶瓷加熱板(2)的四角位置開設(shè)有上定位孔(2-2)；

所述下陶瓷加熱板(4)的頂部開設(shè)有第2凹槽，所述第2凹槽形成下加熱腔；所述下陶瓷加熱板(4)的底部開設(shè)有下槽口；所述下陶瓷加熱板(4)的四周分別開設(shè)有下側(cè)槽口；所述下陶瓷加熱板(4)的四角位置開設(shè)有下定位孔；

所述上陶瓷加熱板(2)和所述下陶瓷加熱板(4)對稱放到十字形試件(3)的上下兩面，所述上陶瓷加熱板(2)的上側(cè)槽口(2-1)和所述下陶瓷加熱板(4)的下側(cè)槽口形成供十字形試件(3)穿出的槽孔；使所述上陶瓷加熱板(2)的上定位孔(2-2)與所述下陶瓷加熱板(4)的下定位孔上下對齊后，采用螺栓穿過上定位孔和下定位孔，并緊固，進而將所述上陶瓷加熱板(2)和所述下陶瓷加熱板(4)扣合固定到一起；

所述上陶瓷加熱板(2)的上加熱腔和所述下陶瓷加熱板(4)的下加熱腔扣合后，形成封閉的加熱腔體；

所述上引伸計(1)位于所述上陶瓷加熱板(2)的上方，所述上引伸計(1)的底部固定到所述上槽口(2-5)；所述下引伸計(5)位于所述下陶瓷加熱板(4)的下方，所述下引伸計(5)的頂部固定到所述下槽口；通過所述上引伸計(1)和所述下引伸計(5)，測量十字形試件(3)的形變；

所述支撐架(6)的底部固定到車床的床身上，所述支撐架(6)的頂部位于所述下陶瓷加熱板(4)的底面，用于支撐整個加熱裝置。

優(yōu)選的，所述上槽口(2-5)和所述下槽口垂直設(shè)置；所述上引伸計(1)和所述下引伸計(5)也垂直設(shè)置，分別用于測量十字形試件X方向和Y方向的拉伸度。

優(yōu)選的，所述加熱腔體為方形腔體。

優(yōu)選的，所述加熱腔體的內(nèi)壁包覆有隔熱膜(2-7)。

優(yōu)選的，所述加熱腔體的內(nèi)壁表面固定安裝有電阻絲(2-4)。

優(yōu)選的，所述電阻絲(2-4)在所述加熱腔體的內(nèi)壁的排布方式為：順序排布方式或回形排布方式。

優(yōu)選的，所述加熱腔體的內(nèi)壁表面的不同位置安裝有溫度傳感器(2-3)。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述的熱雙拉實驗加熱裝置的熱雙拉實驗加熱方法，包括以下步驟：

步驟S1，十字形試件(3)通過夾具(7)夾持固定；

將支撐架(6)固定在床身上；將上陶瓷加熱板(2)和下陶瓷加熱板(4)對稱放到十字形試件(3)的上下兩面；所述上陶瓷加熱板(2)的上側(cè)槽口(2-1)和所述下陶瓷加熱板(4)的下側(cè)槽口形成供十字形試件(3)穿出的槽孔；使所述上陶瓷加熱板(2)的上定位孔(2-2)與所述下陶瓷加熱板(4)的下定位孔上下對齊后，采用螺栓穿過上定位孔和下定位孔，并緊固，進而將所述上陶瓷加熱板(2)和所述下陶瓷加熱板(4)扣合固定到一起；上陶瓷加熱板(2)的上加熱腔和下陶瓷加熱板(4)的下加熱腔扣合后，形成封閉的加熱腔體；

上引伸計(1)位于上陶瓷加熱板(2)的上方，所述上引伸計(1)的底部固定到上槽口(2-5)；下引伸計(5)位于下陶瓷加熱板(4)的下方，所述下引伸計(5)的頂部固定到下槽口；通過所述上引伸計(1)和所述下引伸計(5)，測量十字形試件(3)的Y向和X向的形變；

步驟S2，在加熱腔體內(nèi)壁的不同位置安裝有溫度傳感器；在加熱腔體內(nèi)壁設(shè)置有電阻絲；

在對十字形試件(3)進行X向和/或Y向的拉伸試驗過程中，按設(shè)定策略向電阻絲通電，并通過各個溫度傳感器實時檢測加熱腔體不同位置的溫度值；該溫度值實時上傳到上位機；同時，在對十字形試件(3)進行X向和/或Y向的拉伸試驗過程中，上引伸計(1)和下引伸計(5)分別測量得到試件X向變形和Y向變形，并將所述試件X向變形和Y向變形實時上傳到上位機；

步驟S3，所述上位機對所述加熱腔體不同位置的溫度值、試件X向變形和Y向變形進行關(guān)聯(lián)綜合分析，得到不同溫度下試件雙向受拉狀態(tài)時的力學(xué)性能。

本發(fā)明提供的熱雙拉實驗加熱裝置以及熱雙拉實驗加熱方法具有以下優(yōu)點：

(1)此加熱裝置可以方便的對試件的加熱區(qū)域、溫度實現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，可滿足多種溫度的拉伸試驗，并且裝置簡單，便于安裝和使用。

(2)若需要常溫拉伸實驗，還可直接拆卸，進行常溫的單向和雙向的拉伸實驗，應(yīng)用范圍廣。

(3)加熱腔內(nèi)部分布有溫度傳感器，可實時檢測控制溫度，采用陶瓷加熱殼體，具有耐高溫的優(yōu)點，加熱腔內(nèi)壁包覆隔熱膜具有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的熱雙拉實驗機加熱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為加熱板與試件的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為熱雙拉實驗加熱裝置安裝俯視圖；

圖4為非均勻加熱板剖視圖；

圖5為均勻加熱板剖視圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種熱雙拉實驗加熱裝置，加熱裝置分為均勻加熱和非均勻加熱，且加熱溫度可控，不僅可以滿足加熱區(qū)域的變化，還可滿足加熱溫度不同的要求。整體加熱裝置制造簡單，成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，方便實用。

結(jié)合圖1-圖3，熱雙拉實驗加熱裝置包括：上陶瓷加熱板2、下陶瓷加熱板4、上引伸計1、下引伸計5和支撐架6；

上陶瓷加熱板2和下陶瓷加熱板4為上下對稱結(jié)構(gòu)，上陶瓷加熱板2的底部開設(shè)有第1凹槽，第1凹槽形成上加熱腔；上陶瓷加熱板2的頂部開設(shè)有上槽口2-5；上槽口是上引伸計預(yù)留的安裝位置，用于放置上引伸計；上陶瓷加熱板2的四周分別開設(shè)有上側(cè)槽口2-1；上陶瓷加熱板2的四角位置分別開設(shè)有上定位孔2-2；通常為4個定位孔。

下陶瓷加熱板4的頂部開設(shè)有第2凹槽，第2凹槽形成下加熱腔；下陶瓷加熱板4的頂部開設(shè)有下槽口；下槽口是下引伸計預(yù)留的安裝位置，用于放置下引伸計；下陶瓷加熱板4的四周分別開設(shè)有下側(cè)槽口；下陶瓷加熱板4的四角位置開設(shè)有下定位孔；

上陶瓷加熱板2和下陶瓷加熱板4對稱放到十字形試件3的上下兩面，上陶瓷加熱板2的上側(cè)槽口2-1和下陶瓷加熱板4的下側(cè)槽口形成供十字形試件3穿出的槽孔；使上陶瓷加熱板2的上定位孔2-2與下陶瓷加熱板4的下定位孔上下對齊后，采用螺栓穿過上定位孔和下定位孔，并緊固，進而將上陶瓷加熱板2和下陶瓷加熱板4扣合固定到一起；

上陶瓷加熱板2的上加熱腔和下陶瓷加熱板4的下加熱腔扣合后，形成封閉的加熱腔體；

上引伸計1位于上陶瓷加熱板2的上方，上引伸計1的底部固定到上槽口2-5；下引伸計5位于下陶瓷加熱板4的下方，下引伸計5的頂部固定到下槽口；通過上引伸計1和下引伸計5，測量十字形試件3的形變；其中，上槽口2-5和下槽口垂直設(shè)置，因此，上引伸計1和下引伸計5也垂直設(shè)置，分別用于測量十字形試件X方向和Y方向的拉伸度。

支撐架6的底部可以通過螺釘固定到車床的床身上，支撐架6的頂部位于下陶瓷加熱板4的底面，用于支撐整個加熱裝置。

本發(fā)明中，加熱腔體為方形腔體。加熱腔體的內(nèi)壁包覆有隔熱膜2-7，用以防止熱量散失，起保溫作用，可形成熱腔，滿足加熱需求。

加熱腔體的內(nèi)壁表面固定安裝有電阻絲2-4。電阻絲根據(jù)加熱效果的需求布置成不同的形式。結(jié)合圖4和圖5，電阻絲的排序不同，使得加熱方式不同?？梢愿鶕?jù)不同的加熱需求，對試件不同區(qū)域進行溫度控制。具體的，電阻絲2-4在加熱腔體的內(nèi)壁的排布方式為：順序排布方式或回形排布方式。當(dāng)采用順序排布方式時，分別給不同的電阻絲通電，可以實現(xiàn)試件的局部加熱；當(dāng)采用回形排布方式時，可以實現(xiàn)試件從中間到外層的均勻加熱。安裝使用時，上下加熱板的電阻絲應(yīng)該屬于同一類型。需要強調(diào)的是，電阻絲放置在加熱腔內(nèi)，需要與試件有一定的高度差h，避免電阻絲與試件直接接觸，且又能保證電阻絲的熱量最大限度的傳遞給試件，提高試件溫度。

加熱腔體內(nèi)壁，在不同的位置放置溫度傳感器，可以實時檢測加熱板不同位置的溫度，并根據(jù)需要，通過分別對電阻絲通電來對加熱板進行溫度的調(diào)整。

例如，溫度傳感器將實時檢測的加熱板的溫度傳回控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過設(shè)定的條件對加熱板的不同電阻絲進行通斷電控制，實現(xiàn)其加熱控制的需求。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述的熱雙拉實驗加熱裝置的熱雙拉實驗加熱方法，包括以下步驟：

步驟S1，十字形試件3通過夾具7夾持固定；

將支撐架6固定在床身上；將上陶瓷加熱板2和下陶瓷加熱板4對稱放到十字形試件3的上下兩面；上陶瓷加熱板2的上側(cè)槽口2-1和下陶瓷加熱板4的下側(cè)槽口形成供十字形試件3穿出的槽孔；使上陶瓷加熱板2的上定位孔2-2與下陶瓷加熱板4的下定位孔上下對齊后，采用螺栓穿過上定位孔和下定位孔，并緊固，進而將上陶瓷加熱板2和下陶瓷加熱板4扣合固定到一起；上陶瓷加熱板2的上加熱腔和下陶瓷加熱板4的下加熱腔扣合后，形成封閉的加熱腔體；

上引伸計1位于上陶瓷加熱板2的上方，上引伸計1的底部固定到上槽口2-5；下引伸計5位于下陶瓷加熱板4的下方，下引伸計5的頂部固定到下槽口；通過上引伸計1和下引伸計5，測量十字形試件3的Y向和X向的形變；

步驟S2，在加熱腔體內(nèi)壁的不同位置安裝有溫度傳感器；在加熱腔體內(nèi)壁設(shè)置有電阻絲；

在對十字形試件3進行X向和/或Y向的拉伸試驗過程中，按設(shè)定策略向電阻絲通電，并通過各個溫度傳感器實時檢測加熱腔體不同位置的溫度值；該溫度值實時上傳到上位機；同時，在對十字形試件3進行X向和/或Y向的拉伸試驗過程中，上引伸計1和下引伸計5分別測量得到試件X向變形和Y向變形，并將試件X向變形和Y向變形實時上傳到上位機；

步驟S3，上位機對加熱腔體不同位置的溫度值、試件X向變形和Y向變形進行關(guān)聯(lián)綜合分析，得到不同溫度下試件雙向受拉狀態(tài)時的力學(xué)性能。

本發(fā)明提供的熱雙拉實驗加熱裝置以及熱雙拉實驗加熱方法，具有以下特點：

(1)加熱裝置中加熱板選用陶瓷材料，具有傳熱快、發(fā)熱均勻、表面清潔、壽命長等優(yōu)點。

(2)通過上下兩個加熱板夾持試件，保證試件上下表面加熱的對稱性。

(3)采用電阻絲加熱的方式，與紅外加熱相比具有升溫速度快的優(yōu)點，與激光加熱相比具有加熱范圍大且安全性高的優(yōu)點，與電磁加熱相比具有加熱范圍精確可控且對引伸計無影響、加熱殼體耐高溫、壽命長的優(yōu)點。

(4)通過在特定位置安裝兩個引伸計，可精確測量試件兩個方向的拉伸變化量。

(5)可獲取不同溫度下試件雙向受拉狀態(tài)時的力學(xué)性能，可以進行雙向高溫拉伸試驗和單向高溫拉伸實驗。

(6)除了實現(xiàn)熱拉伸實驗的功能，去掉加熱裝置，還可以實現(xiàn)常溫拉伸實驗。

綜上所述，本發(fā)明為獲取不同溫度下試件雙向受拉狀態(tài)時的力學(xué)性能提供了一種可行的加熱方法及應(yīng)用該方法的裝置，具有以下優(yōu)點：

(1)此加熱裝置可以方便的對試件的加熱區(qū)域、溫度實現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，可滿足多種溫度的拉伸試驗，并且裝置簡單，便于安裝和使用。

(2)若需要常溫拉伸實驗，還可直接拆卸，進行常溫的單向和雙向的拉伸實驗，應(yīng)用范圍廣。

(3)加熱腔內(nèi)部分布有溫度傳感器，可實時檢測控制溫度，采用陶瓷加熱殼體，具有耐高溫的優(yōu)點，加熱腔內(nèi)壁包覆隔熱膜具有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護范圍。