用于接触热阻测试的试样安装夹具的制作方法_2

文档序号:9630428阅读:来源:国知局
热流计试样和两个测试试样;双热流计法加工两个热流计试样和两个测试试样;
[0049]步骤二:夹具的准备。
[0050]将夹具壳体b上的紧固螺栓拆除,两个紧固壳b2和夹具底座a平放于实验台上待用。
[0051]步骤三:安装试样7。
[0052]按照试验要求的试样7摆放顺序,将位于最下的试样放入夹具底座a中,随后依次码放其余试样,并使各试样上设有热电偶探头孔的一侧朝向操作者;调整试样使各试样探头孔轴线对齐。
[0053]步骤四:试样的固定。
[0054]将夹具壳体b由试样7相对两侧,位于试样7中部对准相扣,通过紧固螺钉穿过夹具壳体b上对应位置的固定侧耳bl上的螺纹孔,由螺母配合拧紧,此时夹具壳体b与试样7间固定,进而实现各个试样间的相对位置固定。夹具壳体b扣上时动作要轻,防止磕碰试样,螺栓的紧固力度不易太大,防止损伤试样7表面,以拿起夹具时试样7不会在重力作用下使试样滑动为准。
[0055]步骤5:试样7在接触热阻测试设备上的安装。
[0056]将夹具壳体b和试样7 —起从夹具底座a中取出,将试样7安装在夹具底座a中的一端放入接触热阻测试设备上加热系统顶部的试样安装槽中,并使用接触热阻测试设备的应力加载装置对试样7的顶端进行适当加载,应力的大小能够固定住试样7即可。
[0057]第五步,取下夹具壳体b。
[0058]在试样7固定在接触热阻测试设备上后,拆除夹具壳体b上的紧固螺栓,取下夹具壳体b,试样7安装完成,随后即可进行后续接触热阻测试操作。
[0059]上述所涉及的一种接触热阻测试设备,包括承载-加载系统1、加热系统2、冷却系统3、温度控制系统、数据采集系统5与计算机6,如图5所示。
[0060]所述加载-承载系统1包括承载部分与加载部分;承载部分包括支杆101、顶板102与底板103,提供整体结构框架;其中,顶板102和底板103上下水平设置,通过周向均设的四根支杆101相连固定,连接方式为:每根支杆101与顶板102和底板103间通过位于顶板102和底板103两侧,且螺纹安装在支杆101上的固定螺母104拧紧固定;通过松开固定螺母104,可实现顶板102与底板103水平角度和垂直高度的调节。上述顶板102结合压力传感器105与力传导杆106共同构成承载系统,用于试样的测试应力调节。其中,压力传感器105 —端通过螺钉固定安装在顶板102下表面中心位置;压力传感器105另一端通过螺钉与力传导杆106的固定端固定;力传导杆106的力传导端与试样的冷端接触。由此,通过调整顶板102的上下位置来调节对压力传感器105施加的压力,并通过力传导杆106将压力传递到试样的冷端,完成对试样的加载。同时,压力传感器105将获得的压力信号由数据采集系统5采集,并发送至计算机6中进行显示和存储。本发明中所述顶板102采用厚钢板,设计为十字形减重结构,如图6所示,且在顶板102顶面通过对应的十字形加强筋107,保证顶板102的强度,还降低顶板102自身的重量,以实现在较低应力下进行接触热阻的测试,同时使得试样与热电偶等的安装操作更加方便。
[0061]上述试样7热端安装于加热系统2上,加热系统2固定安装在底板103上,包括炉台201、试样加热器202与热传导装置203,如图7所示,用于使试样7获得稳定的一维热源。
[0062]其中,炉台201整体采用高温莫来石砖块和高铝砖块堆砌而成,具有堆砌而成的底部台座、底部台座上表面外缘周向上堆砌的侧壁,炉台顶部通过搭接的顶板密封,进而在底部台座、侧壁与顶板间形成炉腔,用来安装试样加热器202与热传导装置203。其中,底部台座的外侧周向为非主承力部位201a ;底部台座上表面(即底部台座中上层砖块中除与侧壁相接的砖块外其余砖块)作为直接承力部位201b ;底部台座中除非主承力部位201a与直接承力部位201b外的其余部位为非直接承力部位201c ;顶板为易磨损部位201d。由此,非主承力部位201a与非直接承力部位201c均采用隔热性能优异但不耐高应力的高温莫来石砖;而直接承力部位201b与易磨损部位201d均采用隔热效果差但耐高应力的高铝砖。通过上述炉台201结构,为试样加热器202和热传导装置203提供封闭、保温、隔热的固定空间;所述封闭性隔绝了氧气,防止了试样加热器202中的加热丝202a氧化,在每次更换试样时也无需对加热系统2进行重新的拆装,从而保障了加热系统2的稳定性;保温性可以防止试样加热器202产生的热量的散失,保证了加热效率和热流的稳定性;隔热性可以防止炉台201外部温度过高,从而保障了试样加热器202和热传导装置203的安全性。且由于高铝砖表面粗糙、易磨损,莫来石砖表面光滑、耐磨,因此炉台201结构既满足了加热系统2的隔热、保温要求,又保证了炉台201能够承受高应力,有效避免炉台201侧面与顶面在试验操作过程中的磨损。上述试样加热器202用来使炉腔内部成高温环境,为试样加热器202内部的热传导装置203加热。如图3所示,试样加热器202为圆筒形,竖直设置,顶面与底面分别与炉台201的顶板与底部台座上表面接触。试样加热器202中的加热丝202a与试样加热器202外壁上设计的螺旋形凹槽配合安装,如图4所示,在试样加热器202外壁上呈螺旋形缠绕。加热丝202a与外部的可控硅调压器和安全开关相连,可控硅调压器用来调节加热丝202a两端的电压,进而控制加热丝202a的热功率,从而实现对试验所需温度和热量的调节。安全开关用来在接触热阻测试设备发生意外出现短路或漏电时自动关闭,保证了接触热阻测试设备和操作人员的安全。
[0063]热传导装置203为实心柱体,用于将热量传递至试样7。热传导装置203采用导热性良好的石墨材料,同轴设置于试样加热器202内腔中,顶面和底面分别与炉台201的顶板和底部台座上表面接触。由此,试样加热器202产生的热量通过热传导装置203将以一维的形式传递给炉台201顶面安装的试样热端,从而实现为试样7的热端提供稳定的一维热源。上述试样7与炉台201顶面间的设置方式为:
[0064]在炉台201顶面上固定安装试样底座。试样底座上中心部位设有凹槽,凹槽直径略大于试样7直径,使试样7的热端至于凹槽内,由此保证了试样7稳定性,以及试样7的热端与热传导装置203间的对中性,提高了加热效率,使试样7的热端具有稳定的一维热源
[0065]本发明中试样加热器202采用陶瓷筒,由于陶瓷桶有可能带电,因此陶瓷筒采用无底面结构,使得热传导装置203底面直接与炉台201中间底座上表面中部直接承力部位201b接触,而与陶瓷筒不接触,防止热传导装置203带电而影响安全。同时,本发明中还在试样加热器202外壁上安装加热丝202a的螺旋形凹槽内均匀开有与试样加热器202内腔相通的通孔,通孔用来向加热器202内腔传输加热丝202a产生的热量,从而保证加热丝202a产生的热量能以最大效率传递给热传导装置203,提高加热系统2的加热效率。
[0066]所述冷却系统3用来为试样7的冷端进行冷却。如图4所示,冷却系统3采用具有中心通孔301的环形冷水箱,中心通孔301设计有内螺纹,同时在力传导杆106外壁上设计有外螺纹,进而将冷水箱螺纹套接在力传导杆106上,使冷水箱位于试样7的冷端,且通过冷水箱与力传导杆106间的螺纹配合,使冷水箱在力传导杆106上的上下位置可调,进而改变对试样7冷端的冷却效果。冷却水箱将低温传递给力传导杆106,通过力传导杆106的温度降低,来实现试样7冷端的降温。冷水箱内部设置有螺旋形环绕冷水箱中心通孔301的冷却通道302,冷却通道302内设置有边缘处相对位置开口的隔板303,通过隔板303将冷却通道分割为上、中、下三层,用以保证循环冷却水从底部流向顶部,防止滞留。冷水箱底部侧壁设计有冷水入口管304,顶部侧壁设计有冷水出口管305,入口管304与出口管305通过冷却通道302连通。由此,冷却水从冷水入口管304进入冷却通道302,由下向上逆流经过冷却通道302,从冷水出口管305流出。该种冷却方式增加了冷却水与力传导杆106的接触面积,最大限度的提高了冷却效率。保证试样7的冷端温度。
[0067]接触热阻测试所采用的方法包括单热流计法和双热流计法,单热流计法中试样7包括两个测试试样与一个热流计试样;双热流计法中试样7包括两个测试试样与两个热流计试样。两种方法中,测试试样与热流计试样的形状尺寸相同,由上下同轴设置,且端面贴合;且热流计试样的测量与测试试样材料不同,选用相关参数已知的材料。单热流计法中,由上至下依次为测试试样-测试试样-
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