[发明专利]一种热加工过程固态界面换热系数测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热加工过程固态界面换热系数测定装置，主要属于塑性加工研究及工程应用领域。

背景技术

固态界面热接触现象在很多热加工领域都存在，对热成形产品的性能有着直接影响；如在热挤压、热模锻过程中，模具和加热坯料之间固态界面热传递将直接影响挤压模具的寿命和零件的成形精度；在热冲压过程中，模具与坯料固态界面热传递进行模内淬火使得成形后材料具有高强力学性能。因此，固态界面换热系数的确定对合理制定热加工过程的工艺参数以获得高性能零件具有重要的理论和实用价值，其重要性不言而喻。金属热加工过程接触时固态界面换热系数的测量受到了越来越多的学者和相关企业的关注。目前，国内外对固态界面换热系数的研究很少，可以借鉴的数据并不多，因而设计开发直接测量该系数的装置有利于推动热加工工艺向着定量化、科学化方向发展。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于热加工过程固态界面换热系数测定装置，为企业生产或相关科学实验研究提供重要的基础数据。本发明具有成本低，装置简单，使用灵活、方便等优点。本发明可以测量如高温合金、碳钢、H13模具钢、不锈钢、钛合金、镁合金、铝合金等各种金属之间热接触及金属与非金属之间热接触的固态界面换热。该测量装置还可应用于分析界面粗糙度、界面接触压力对界面换热系数的影响；接触界面间存在润滑剂（如玻璃润滑剂、石墨粉等）的界面换热系数测定。

本发明的技术方案是：一种热加工过程固态界面换热系数测定装置，该测定装置包括支撑机构、加热机构、保温机构、施压机构、测量机构和标准试样；

所述支所述支撑机构由上模座、导柱、下模座和定位圈构成；

所述加热机构包括对开式加热炉和用于控制加热温度的温控仪；

所述保温机构包括保温套筒；

所述施压机构由液压装置、定位套筒、滑动支座、传热杆A和传热杆B构成；

所述测量机构包括用于采集试样温度的热电偶、用于加压过程中测量压力大小的应变片、用于采集温度数据测温仪以及用于采集压力数据的测力仪；

所述标准试样由上试样和下试样构成；

其中，所述上模座设置在所述导柱上端的轴肩上，通过螺母和垫圈固定，所述定位圈通过螺钉和销钉A固定所述上模座的中心位置，所述下模座设置所述导柱下端，所述导柱与所述下模座底部的T形螺母连接固定，所述T形螺母通过螺钉B与所述下模座固定；所述对开式加热炉通过螺栓固定在所述上模座和所述下模座之间的所述导柱上，所述对开式加热炉炉体的中心位置设置有阶梯形通孔，所述阶梯形通孔内设置保温层，且上通孔壁周围有加热炉丝,下通孔末端开有倒角；所述液压装置固定在所述下模座的箱座内底部的中心位置，所述定位套筒通过螺钉B固定在所述下模座上端面的中心位置，所述滑动支座置于所述定位套筒内，所述滑动支座一端所述液压装置连接，另一端与所述保温套筒连接，所述下试样设置所述保温套筒内，所述滑动支座载着所述下试样和保温套筒在定位套筒的内壁中上下滑动；所述上试样、传热杆A和传热杆B设置所述对开式加热炉的炉体上设有阶梯形通孔内，所述上试样的一端设有T形接头，通过所述T形接头与所述传热杆A的一端的T形槽连接，所述传热杆A的另一端设有T形接头，通过所述T形接头与所述传热杆B一端的T形槽连接，所述传热杆B的另一端设有T形接头，通过所述T形接头与所述定位圈上的T形槽连接；所述下试样和上试样上分别设有4个测温孔，所述热电偶设置所述测温孔内，且通过导线与所述测温仪连接，所述应变片设置在所述传热杆A上，且通过导线与所述测力仪连接。

进一步，所述传热杆A的热传导率小于所述传热杆B的热传导率，以便高温不会对定位圈造成影响。

进一步，所述上试样和下试样的直径为Φ10mm，长为50mm。

进一步，所述测温孔直径为Φ1.2-1.3mm，热电偶的直径为φ1mm。

进一步，所述上试样第一个测温孔距离所述上试样接触面距离为3mm，任意两热测温孔的间距为10mm，所述测温孔的深度为该试样直径的一半；所述下试样第一个测温孔距离所述下试样接触面距离为3mm，任意两测温孔的间距为10mm，所述测温孔的深度为该试样直径的一半。

本发明的优点在于：

（1）装置结构简单，拆装方便，采用液压装置作为施压机构，省去了复杂的动力及传动装置，操作方便，可靠性高；

（2）对中性好，本装置定位圈中采用销钉作为定位装置，有利于对中性，有利于试样界面的充分接触；

（3）加热炉采用了对开式结构，上试样和传热杆通过T形槽进行连接，便于试样的拆卸和更换；