一种电加热炉及其温控系统的制作方法

技术领域

本发明属于材料性能测试领域，特别是涉及一种用于金属材料和高分子材料高温力学性能测试的电加热炉及其温控系统。

背景技术：

在现代材料领域中，高分子材料具有独特的分子结构和易改性易加工的性能，金属合金材料，如不锈钢、铝合金、钛合金等，具有较高的强度、塑性和化学稳定性，因而都被广泛应用于医疗设备、航天航空设备、汽车以及日用生活品之中。但是无论是高分子材料还是金属合金材料，其强度和塑性都会随着环境温度的变化而发生显著的变化，研究如何提高这些材料高温强度的方法已经成为当今材料研究的主要课题。而研究针对高分子材料和金属材料力学性能测试的材料试验机具有重要的意义。

一般高校和企业在做材料高温力学性能测试时所使用的加热装置，都是与专门的材料试验机相配套、相嵌套的设备，设备购置费用高昂，而且通用性差，不能同时适用于金属材料和高分子材料的高温力学性能测试。本发明克服了以上缺点，可用于金属材料试样在恒定25~500℃下抗拉强度、蠕变性能的测试，也可用于高分子材料试样在恒定25~250℃下抗拉强度的测试。本发明的电加热装置由于不受拉伸试样形状和大小、材料试验机类型的限制，因而具有使用范围广、通用性好，设备制造简单、价格低廉的特点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于金属材料和高分子材料高温力学性能测试的电加热炉及其温控系统，可用于金属材料试样在恒定25~500℃下抗拉强度、蠕变性能的测试，也可用于高分子材料试样在恒定25~250℃下抗拉强度的测试。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是，提供一种用于材料高温力学性能测试的电加热炉及其温控系统，包括电加热炉、温度控制器、电源线等构成。电加热炉由上盖、筒体、电热丝、热电偶及其引出线、升降支架、石棉组成；缠绕石棉线的电热丝绕在筒体内部形成加热空间，热电偶由筒体顶部插入到加热空间，电加热炉筒体和电热丝之间填有保温石棉，升降支架由紧固螺钉固定在筒体的底部以调整加热炉的高度。

进一步地，所述电加热炉的电热丝，功率为150W~300W。

进一步地，所述电加热炉的热电偶及其引出线，其中热电偶的直径为Φ3~5mm、长度为200~300mm、分度号为K的不锈钢铠装热电偶。

进一步地，所述电加热炉的筒体，直径为Φ150~200mm、高度为130~180mm，由0.3~0.5mm金属板加工而成。筒体中心圆孔的直径为Φ30~50mm。

进一步地，所述电加热炉的升降支架，其直径为Φ10~14mm，长度为50~100mm，可通过升降支架调整的高度为20~100mm。

进一步地，所述温度控制器，为接K热电偶的普通数显式温度控制器，其测量与控制的温度范围为0~500℃。

有益效果

1、本发明的技术方案是将拉伸试样穿过电加热炉的中心圆孔安装在材料试验机的夹具上，可通过调节电加热炉底部的三个升降支架调整炉体的高度，与现有技术相比，本发明的电加热装置不受拉伸试样形状和大小的限制，使用简单方便；2、本发明的电加热装置不需与材料试验机直接嵌套，可自由调节位置，因而不受材料试验机类型的限制，具有使用范围广、通用性好的特点。3、本发明由于选用了普通材料制作成电加热装置，装置结构简单，因而具有设备制造简单、造价低廉的特点。

附图说明

图1为本发明的电加热炉整体结构示意图；

图2为本发明的电加热炉及其温控系统示意图。

图中：1上盖；2筒体；3提手；4电源线；5热电偶及其引出线；6电热丝

7石棉；8紧固螺钉；9升降支架；10夹具；11电加热炉；12拉伸试样；13温度控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

请参见图1~图2，本发明提供的电加热炉及其温控系统，是用于金属材料和高分子材料高温力学性能测试，包括电加热炉11、温度控制器13、电源线4及热电偶引出线5等构成。电加热炉由上盖1、筒体2、热电偶及其引出线5、电热丝6、石棉7、升降支架9等组成，在电加热炉筒体和电热丝之间填有保温石棉，电加热炉由紧固螺钉8固定在升降支架上。热电偶及其引出线5和电加热炉的电源线4分别与温度控制器的相应接线端连接。

下面描述本发明的加工过程：

选用公知的厚度为0.3~0.5mm的钢、不锈钢、铝合金等金属制作成电加热炉筒体及上盖，如图1。然后再将缠绕石棉线的150~300W的电热丝绕在筒体内部，形成类似球形的加热空间，安装热电偶、升降支架和提手，连接电源线，完成电加热炉的制作。如图2，再将热电偶的引出线和电加热炉的电源线分别接入到温度控制器的相应接线端，完成温控系统的安装，最终完成电加热炉及其温控系统的整体连接。

下面描述本发明的使用过程：

将拉伸试样12穿过电加热炉11的中心圆孔安装在材料试验机的夹具10上；通过调节电加热炉底部三个升降支架9调整炉体的高度，使金属拉伸试样处于加热炉的中央位置；打开温度控制器13的电源开关，设定控制温度的数值，开始升温；加热温度到达设定温度值，开始保温，并记录保温时间；到达设定的保温时间，开启材料试验机进行拉伸试验。

所述的拉伸试样长度为25~50mm；所述的拉伸试验包括金属材料试样在恒温下测试其抗拉强度和蠕变性能、高分子材料试样在恒温下测试其抗拉强度；所述的温度控制器设定控制温度为25~250℃。

下面以拉伸试样为Φ5mm×25mm的标准金属拉伸试样及标准塑料拉伸试样为例，进一步说明本发明的具体实施方式：

实施例1

本实施例中，拉伸试样为Φ5mm×25mm的标准镁合金拉伸试棒，在XWW-20型电子万能材料试验机上进行抗拉强度测试, 拉伸速度为1 mm/min，设定升温速度为5℃/min，控制温度为 175℃。在到达设定的控制温度下保温20min后开始拉伸试验。加热炉的电热丝为300W，采用了分度号为K、直径Φ3mm、长度200mm的不锈钢铠装热电偶，炉体直径Φ175mm，高度150mm。

实施例2

本实施例中，拉伸试样为Φ5mm×25mm的标准塑料拉伸试样，在XWW-20型电子万能材料试验机上进行抗拉强度测试, 拉伸速度为1 mm/min，设定升温速度为2℃/min，控制温度为 50℃。在到达设定的控制温度下保温15min后开始拉伸试验。加热炉的电热丝为150W，采用了分度号为K、直径Φ3mm、长度150mm的不锈钢铠装热电偶，炉体直径Φ150mm，高度120mm。

实施例3

本实施例中，拉伸试样为Φ5mm×25mm的标准铝合金拉伸试样，在XWW-20型电子万能材料试验机上进行抗拉强度测试, 拉伸速度为1 mm/min，设定升温速度为5℃/min，控制温度为 150℃。在到达设定的控制温度下保温15min后开始做蠕变试验。加热炉的电热丝为300W，采用了分度号为K、直径Φ3mm、长度200mm的不锈钢铠装热电偶，炉体直径Φ175mm，高度150mm。

以上实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。