示温漆标准样片的制作方法与流程

本发明涉及航空发动机温度测试技术领域，特别地，涉及一种示温漆标准样片的制作方法。

背景技术：

示温漆是一种由示色剂、粘合剂和填料按一定比例调配而成的特殊功能性涂料，能够随外界温度的变化而改变自身颜色。示温漆测温就是利用示温漆在特定的温度范围内显现特定颜色的特性来进行温度测量。作为一种接触、非干涉式的温度测试方法，示温漆测温具有不破坏物体表面形状、不改变气流状态、无需测试引线、无需测试窗口、使用方便、测量结果直观等特点，对测量高温高速旋转构件和复杂构件的壁面温度以及显示大面积温度分布有独到之处。目前已广泛应用于航空发动机高温部件表面温度测量领域。

在进行发动机示温漆测温试验时，首先根据测试技术要求和对被测零部件壁面温度范围的预判，选取相应类型的多变色不可逆示温漆，并制作同型号同批次的示温漆标准样片。试验前，对被测零部件表面进行吹砂、清洁、丙酮清洗等工艺处理后，将示温漆均匀喷涂在被测零部件表面，经常温下一天或放入烘箱数小时烘烤的干燥固化，然后装配并进行示温漆试验。试验结束零部件分解后，以同类型同批次的示温漆标准样片为基准，对被测零部件表面的示温漆变色结果进行示温漆温度判读，获得被测零部件的表面温度和温度分布。整个测温流程如附图1所示。

示温漆标准样片的制作一直是示温漆测温中的关键环节和难点部分，它是示温漆温度判读的基础和依据，直接关系到示温漆温度测量的精度和可靠性。长久以来，示温漆标准样片的制作方法分为两个流派：基于颜色空间的制作方法和基于等温线的制作方法。本发明公开了一种基于等温线的示温漆标准样片制作方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种示温漆标准样片的制作方法，以解决现有技术中变色点较多的示温漆标准样片变色趋势不明显、标定困难的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种示温漆标准样片的制作方法，包括以下步骤：

s1、设置加热设备的恒温区的设定温度为示温漆测温范围的上限值；准备第一示温漆样片；

s2、待所述加热设备的恒温区加热完成且温度稳定时，将所述步骤s1准备的所述第一示温漆样片推入所述加热设备中加热，且使所述第一示温漆样片至少从所述加热设备的炉管的管口布设至恒温区内；

s3、待所述第一示温漆样片在所述恒温区加热预定的时间后，将所述第一示温漆样片从所述加热设备中取出；

s4、取第二示温漆样片，根据所述步骤s3得到的第一示温漆样片上等温线的位置信息，在所述第二示温漆样片上各相应的等温线处布设用于测量温度的热电偶，并将所述第二示温漆样片进行所述步骤s2至s3的操作；

s5、记录所述步骤s4中所述第二示温漆样片各等温线处热电偶测量的温度值，即完成所述示温漆标准样片的制作。

进一步地，所述加热设备的炉管长度至少为0.6m。

进一步地，所述加热设备为中温管式炉、多温区高温管式炉、开启式管式热炉、红外灯管加热管式炉中的一种。

进一步地，所述第一示温漆样片、所述第二示温漆样片均为长方形样片，且宽度小于所述炉管的直径。

进一步地，所述步骤s2中，所述第一示温漆样片的一端放置于所述恒温区内，另一端放置于所述炉管的炉口。

进一步地，所述步骤s3中，所述第一示温漆样片达到热平衡5min～10min以后从所述加热设备中取出。

进一步地，所述第二示温漆样片的各等温线上布设热电偶的数量至少为两个。

进一步地，所述热电偶连接有用于显示其温度数值的温度测量系统。

进一步地，所述第一示温漆样片、所述第二示温漆样片的材质均与待测零件的材质相同。

进一步地，所述第一示温漆样片、所述第二示温漆样片的厚度为1mm～4mm。

根据本发明的另一方面，还公开了上述示温漆标准样片的制作方法制作得到的示温漆标准样片。

本发明具有以下有益效果：

本发明示温漆标准样片的制作方法，利用加热设备形成温度可以设定的恒温区，在恒温区与炉管的管口之间形成一个从设定温度到室温的梯度温度场；根据温度场的结构设计合适尺寸的第一示温漆样片，通过炉烤的方式将整个温度场的温度梯度在第一示温漆样片上呈现出来。另外，将第二示温漆样片上与第一示温漆样片各相应的等温线处布设热电偶，同样放置于加热设备，用热电偶测量各等温线处对应的温度值。上述制作方法中，示温漆样片根据加热设备的炉管进行设置，并将恒温区的温度设定为示温漆测温范围的上限值，在加热设备内部形成的温度场内加热示温漆样片，即可在样片上实现整个温度区间的颜色显示，方法简单，易操作。上述制作方法利用热电偶能够比较准确地测量等温线处的温度，温度标定的准确性和可靠性更高。

本发明的示温漆标准样片上示温漆颜色过渡更加明显，等温线位置清晰，区域分布更加明确。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是发动机示温漆测温流程图；

图2是基于颜色空间的示温漆标准样片的制作方法原理示意图；

图3是本发明优选实施例的示温漆标准样片的制作方法原理示意图。

附图标记说明：

1、示温漆样片；2、恒温区；3、加热设备；4、炉管；5、热电偶；6、温度测量系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的优选实施例提供了一种示温漆标准样片的制作方法，包括以下步骤：

s1、设置加热设备3的恒温区2的设定温度为示温漆测温范围的上限值；准备第一示温漆样片；s2、待加热设备3的恒温区2加热完成且温度稳定时，将步骤s1准备的第一示温漆样片推入加热设备3中加热，且使第一示温漆样片至少从加热设备3的炉管4的管口布设至恒温区2内；s3、待第一示温漆样片在恒温区2加热预定的时间后，将第一示温漆样片从加热设备3中取出；s4、取第二示温漆样片，根据步骤s3得到的第一示温漆样片上等温线的位置信息，在第二示温漆样片上各相应的等温线处布设用于测量温度的热电偶5，并将第二示温漆样片进行步骤s2至s3的操作；s5、记录步骤s4中第二示温漆样片各等温线处热电偶5测量的温度值，即完成示温漆标准样片的制作。参照图3示温漆标准样片的制作方法原理示意图。

基于颜色空间的示温漆标准样片的制作方法一般采用“炉烤式+方形样片”的方式，该方式重点关注示温漆颜色的细微变化，每间隔10℃烤制一个示温漆标准样片，示温漆颜色变化趋势详细明显。

利用基于颜色空间的方法制作示温漆标准样片时，选用的加热设备3为高精度温度标定炉，样片为结构较小的方形样片(尺寸一般为20mm×10mm×1mm)。先设置标定炉的温度为示温漆测温范围下限，待标定炉的温度到达设定值后，用专用工具将方形样片送入标定炉炉心的恒温区2内，达到热平衡稳定五分钟后取出，并在样片上标记好温度值。然后将标定炉温度设置值提高10℃，重复上述操作，直至示温漆测温范围上限的示温漆标准样片制作完成。基于颜色空间的示温漆标准样片的制作方法原理图如图2所示。

本发明的优选实施例提供的示温漆标准样片的制作方法中，步骤s3中第一示温漆样片从加热设备3中取出后自然冷却，即得到颜色渐变的样片；由于第二示温漆样片与第一示温漆样片通过同样的方法得到，步骤s5中记录的第二示温漆样片上各等温线处的温度值，与上述得到的颜色渐变的样片上等温线处的温度值相同。也就是说，步骤s3中得到的颜色渐变的样片与步骤s5中记录的各等温线处的温度值相结合，就形成了我们要制作的示温漆标准样片。优选将步骤s5中记录的温度值标注在步骤s3所得到的颜色渐变的样片上，也可以将温度值记录下来，只要与上述颜色渐变的样片上等温线一一对应，即可以作为示温漆标准样片来用作待测零部件壁面温度以及大面积温度分布的测量。上述第一示温漆样片、第二示温漆样片的长度满足至少从加热设备3的炉管4的管口布设至恒温区2内，以用颜色变化呈现加热设备3内部整个温度场的温度分布。

本发明的优选实施例提供的示温漆标准样片的制作方法，为基于等温线的示温漆标准叶片的制作方法，利用加热设备3形成温度可以设定的恒温区2，在恒温区2与炉管4的管口之间形成一个从设定温度到室温的梯度温度场；根据温度场的结构设计合适尺寸的第一示温漆样片，通过炉烤的方式将整个温度场的温度梯度在第一示温漆样片上呈现出来。另外，将第二示温漆样片与第一示温漆样片上各相应的等温线处布设热电偶5，同样放置于加热设备3，用热电偶5测量各等温线处对应的温度值。本优选实施例中，热电偶5焊接在上述第二示温漆样片上。也可以采用其它连接方式。上述制作方法中，示温漆样片1根据加热设备3的炉管4进行设置，并将恒温区2的温度设定为示温漆测温范围的上限值，在加热设备3内部形成的温度场内加热示温漆样片1，即可在样片上实现整个温度区间的颜色显示，方法简单，易操作。上述制作方法利用热电偶5能够比较准确地测量等温线处的温度，温度标定的准确性和可靠性更高。

优选地，加热设备3为中温管式炉、多温区高温管式炉、开启式管式热炉、红外灯管加热管式炉中的一种。本优选实施例中，优选的加热设备3需要满足的条件为控温精度高、温度场稳定性好且温度场为室温至1300℃左右的渐变温度场。上述加热设备3的炉管4长度至少为0.6m。以保证可以放置足够长度的示温漆样片1，从而使恒温区2与炉管4的管口之间形成足够梯度的温度场，使温度变化趋势更明显，示温漆样片1上产生的颜色过渡更明显，等温线位置更加清晰，对零件的温度变化测试更加准确。优选的炉管4的长度可以为1.2m。上述炉管4的长度根据示温漆的不同变色特点来决定。

优选地，第一示温漆样片、第二示温漆样片均为长方形样片，且宽度小于炉管4的直径。上述第一示温漆样片和第二示温漆样片需要放置于加热设备3的炉管4中进行加热，因此需要做成适合于炉管4的形状，且宽度小于炉管4的直径，以便于在炉管4中的放置、取出和加热。同时，示温漆样片1做成长方形，有利于呈现出炉管4中整个温度场的温度梯度变化。

优选地，步骤s2中，第一示温漆样片的一端放置于恒温区2内，另一端放置于炉管4的炉口。第二示温漆样片在加热设备3中的放置位置与第一示温漆样片相同。上述第一示温漆样片的两端分别放置在恒温区2和炉管4的炉口，恒温区2为加热设备3中的最高温度区，且其设定值是示温漆可测温度范围上限，炉口的温度为室温，从而示温漆样片1上能够完整地呈现出炉管4内部整体的温度场梯度变化，即从室温到示温漆测温上限的温度变化。

优选地，步骤s3中，第一示温漆样片达到热平衡5min～10min以后从加热设备3中取出。上述第一示温漆样片达到热平衡且稳定后，才能从加热设备3中取出，自然冷却后，从室温到示温漆测温上限的整个温度区间的颜色变化均呈现在第一示温漆样片上，同时也得到了各等温线的位置信息。

优选地，第二示温漆样片的各等温线上布设热电偶5的数量至少为两个。上述等温线上布设的热电偶5用于测量放置于加热设备3内温度场的温度，并将温度与各等温线匹配。为了避免热电偶5实效而影响温度的测量，在每个等温线上都设置多个热电偶5。

优选地，热电偶5连接有用于显示其温度数值的温度测量系统6。上述热电偶5优选为高精度壁面热电偶5。上述温度测量系统6为已知的现有测量系统，与热电偶5连接，能够用于显示热电偶5所测量到的温度数据。上述热电偶5布设于第二示温漆样片的等温线位置，与温度测量系统6连接，能够用于测量示温漆样片1上各等温线处的温度值，从而对被测零件表面的示温漆变色结果进行温度判定，获得被测零件的表面温度以及温度分布。

优选地，第一示温漆样片、第二示温漆样片的材质均与待测零件的材质相同。上述示温漆样片1的材质与待测零件材质相同，以同等材质上示温漆颜色变化来判断待测零件的表面温度变化，测量结果更加准确。

优选地，第一示温漆样片、第二示温漆样片的厚度为1mm～4mm。上述示温漆样片1的厚度大于4mm时，在加热设备3内加热会出现样片上下表面的温度不一致的情况，直接影响到热电偶5的测温结果；示温漆样片1的厚度小于1mm，温度太高时容易引起样片的变形，从而也会影响到待测零件的温度测试结果。优选地，本实施例中，第一示温漆样片、第二示温漆样片的尺寸是500mm×40mm×2mm(长度×宽度×厚度)，上述尺寸为加热设备3选择管式智能温度控制仪时的适应性尺寸。

根据本发明的另一方面，还提供了上述示温漆标准样片的制作方法制作得到的示温漆标准样片。本发明的优选实施例制作而成的示温漆标准样片上示温漆颜色过渡更加明显，等温线位置清晰，区域分布更加明确。上述示温漆标准样片上等温线位置非常清晰，焊接在其上的热电偶5能够比较准确地代表等温线处的温度，温度标定准确性和可靠性更高。

本发明提出一种基于等温线的新型示温漆标准样片的制作方法，解决部分变色点较多的示温漆标准样片变色趋势不够明显、标定较为困难的问题，为航空发动机示温漆试验的温度判读提供更准确可靠的判读依据。本发明制作的基于等温线的示温漆标准样片，已经在多个型号发动机整机及燃烧室部件示温漆试验的温度判读中得到应用，并将判读结果与热电偶5测温结果相互验证，以其为依据的示温漆温度判读结果准确可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。