[发明专利]用于金属模具内精细多点测温的传感器组件

说明书

技术领域

本发明属于材料热加工过程参数检测及控制领域，主要用于高压铸造、挤压铸造以及重力铸造等工艺过程中模具内多点精确快速的温度测量，特别涉及快速凝固过程中模具型腔表面温度的确定以及换热系数求解方法和装置，更具体地，涉及一种用于金属模具内精细多点测温的传感器组件。

背景技术

金属材料热加工过程是一个复杂的物理、化学过程，尤其是模具与工件间中常常伴随着温度、压力、速度等多种物理参数的变化。准确地检测和控制这些物理参数的变化，以保证产品质量的稳定，是材料加工过程的主要目的之一。而作为采用金属模具的高压铸造、挤压铸造以及重力铸造等热加工工艺过程，温度的检测和控制显得极为重要。

温度测量的主要目的之一是理解铸件凝固过程中界面传热机制，获取准确的界面换热系数，建立有效的边界条件，实现更为精确的模拟仿真，来预测铸件可能存在的各种缺陷，制定有效的工艺生产方案，提升铸件的质量和性能。

作为温度测量和调节的常用检测元件,铠装热电偶具有能弯曲、耐高压、反应时间快和坚固耐用等许多特殊优点；接壳式的反应灵敏、时间常数短；绝缘式反应较慢,屏蔽性较好，宜用于对安全性，工作稳定性要求较高的场合。用户可根据实际的需要进行选用合适的热电偶。

用于金属模具的铸造工艺中温度测量，尤其是快速凝固的高压压铸，热电偶必须具有很快的响应速度，从而获取快速凝固过程中温度的剧烈变化；温度采样频率要高，从而更为精确获取凝固乃至充型过程中的快速温度变化；温度测温点要尽可能离铸件-铸型界面要近，以便满足实际求解换热系数要求，这也对机械加工精度提出更好要求。

经过文献调研发现，早期的研究均采用铸型钻孔方式安装热电偶来测量铸型内部不同位置的温度。但存在很多困难和不确定性：如在压铸模具铸型内部钻孔一般为盲孔，很难保证距离铸型表面的准确位置；在孔中放置安装热电偶，不能保证其紧密贴合；放置热电偶必然会带来局部温度场变化，为减少钻孔带来的温度场变化，盲孔一般小而深，将测温端焊接到盲孔内测温端面上不切实际。

考虑到压铸模具表面需要反复受到高速高压高温的金属液冲击，其模具表面温度通常无法通过常规方法测量获得。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种测量准确且操作简便的用于金属模具内精细多点测温的传感器组件。

根据本发明实施例的用于金属模具内精细多点测温的传感器组件，包括：传感器母块，所述传感器母块上设有多个间隔开布置的测温孔；多个热电偶，多个所述热电偶分别设在多个所述测温孔内以检测所述传感器母块不同位置的温度；以及多通道采集仪，所述多通道采集仪与所述热电偶相连以记录所述热电偶检测的温度。

根据本发明实施例的用于金属模具内精细多点测温的传感器组件，通过在传感器母块上设置多个测温孔用于安装热电偶，与铸型钻孔安装热电偶的方式相比，该方法能够减少钻孔所带来的温度场的变化，并能准确定位测温点的位置，且保证热电偶能够与测温孔接触良好，使温度测量的准确性有所提高；同时，在将该传感器组件进行测温操作时只需将含有热电偶的传感器母块安装在金属模具内，通过读取与热电偶相连的多通道采集仪上的数据即可得到测试温度，操作过程较为简便。

另外，根据本发明实施例的用于金属模具内精细多点测温的传感器组件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述传感器母块上设有安装槽，每个所述测温孔分别与所述安装槽导通，所述热电偶安装在所述安装槽内且每个所述热电偶的测温端面伸入所述测温孔内。

根据本发明的一个实施例，至少一个所述测温孔与所述安装槽之间的导通处设有钎料槽，所述钎料槽内设有钎焊料层，所述热电偶穿过所述钎焊料层伸入所述测温孔内。

根据本发明的一个实施例，所述钎焊料为BNi7钎焊料。

根据本发明的一个实施例，所述热电偶的测温端面抵接所述测温孔的内端面。

根据本发明的一个实施例，所述传感器母块的同一深度上设有至少两个所述测温孔。

根据本发明的一个实施例，所述安装槽内设有用于密封所述安装槽的保护盖。

根据本发明的一个实施例，所述用于金属模具内精细多点测温的传感器组件还包括：连接头，每个所述热电偶的连接段与所述连接头相连；补偿导线，所述补偿导线的一端与所述多通道采集仪相连，所述补偿导线的另一端与所述连接头相连。

根据本发明的一个实施例，所述传感器母块为H13热作模具钢。