本實(shí)用新型屬于材料性能測試領(lǐng)域，特別是涉及一種用于金屬材料和高分子材料高溫力學(xué)性能測試的電加熱爐及其溫控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代材料領(lǐng)域中，高分子材料具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和易改性易加工的性能，金屬合金材料，如不銹鋼、鋁合金、鈦合金等，具有較高的強(qiáng)度、塑性和化學(xué)穩(wěn)定性，因而都被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、航天航空設(shè)備、汽車以及日用生活品之中。但是無論是高分子材料還是金屬合金材料，其強(qiáng)度和塑性都會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生顯著的變化，研究如何提高這些材料高溫強(qiáng)度的方法已經(jīng)成為當(dāng)今材料研究的主要課題。而研究針對高分子材料和金屬材料力學(xué)性能測試的材料試驗(yàn)機(jī)具有重要的意義。

一般高校和企業(yè)在做材料高溫力學(xué)性能測試時(shí)所使用的加熱裝置，都是與專門的材料試驗(yàn)機(jī)相配套、相嵌套的設(shè)備，設(shè)備購置費(fèi)用高昂，而且通用性差，不能同時(shí)適用于金屬材料和高分子材料的高溫力學(xué)性能測試。本實(shí)用新型克服了以上缺點(diǎn)，可用于金屬材料試樣在恒定25~500℃下抗拉強(qiáng)度、蠕變性能的測試，也可用于高分子材料試樣在恒定25~250℃下抗拉強(qiáng)度的測試。本實(shí)用新型的電加熱裝置由于不受拉伸試樣形狀和大小、材料試驗(yàn)機(jī)類型的限制，因而具有使用范圍廣、通用性好，設(shè)備制造簡單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于金屬材料和高分子材料高溫力學(xué)性能測試的電加熱爐及其溫控系統(tǒng)，可用于金屬材料試樣在恒定25~500℃下抗拉強(qiáng)度、蠕變性能的測試，也可用于高分子材料試樣在恒定25~250℃下抗拉強(qiáng)度的測試。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是，提供一種用于材料高溫力學(xué)性能測試的電加熱爐及其溫控系統(tǒng)，包括電加熱爐、溫度控制器、電源線等構(gòu)成。電加熱爐由上蓋、筒體、電熱絲、熱電偶及其引出線、升降支架、石棉組成；纏繞石棉線的電熱絲繞在筒體內(nèi)部形成加熱空間，熱電偶由筒體頂部插入到加熱空間，電加熱爐筒體和電熱絲之間填有保溫石棉，升降支架由緊固螺釘固定在筒體的底部以調(diào)整加熱爐的高度。

進(jìn)一步地，所述電加熱爐的電熱絲，功率為150W~300W。

進(jìn)一步地，所述電加熱爐的熱電偶及其引出線，其中熱電偶的直徑為Φ3~5mm、長度為200~300mm、分度號(hào)為K的不銹鋼鎧裝熱電偶。

進(jìn)一步地，所述電加熱爐的筒體，直徑為Φ150~200mm、高度為130~180mm，由0.3~0.5mm金屬板加工而成。筒體中心圓孔的直徑為Φ30~50mm。

進(jìn)一步地，所述電加熱爐的升降支架，其直徑為Φ10~14mm，長度為50~100mm，可通過升降支架調(diào)整的高度為20~100mm。

進(jìn)一步地，所述溫度控制器，為接K熱電偶的普通數(shù)顯式溫度控制器，其測量與控制的溫度范圍為0~500℃。

有益效果

1、本實(shí)用新型的技術(shù)方案是將拉伸試樣穿過電加熱爐的中心圓孔安裝在材料試驗(yàn)機(jī)的夾具上，可通過調(diào)節(jié)電加熱爐底部的三個(gè)升降支架調(diào)整爐體的高度，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電加熱裝置不受拉伸試樣形狀和大小的限制，使用簡單方便；2 、本實(shí)用新型的電加熱裝置不需與材料試驗(yàn)機(jī)直接嵌套，可自由調(diào)節(jié)位置，因而不受材料試驗(yàn)機(jī)類型的限制，具有使用范圍廣、通用性好的特點(diǎn)。3、本實(shí)用新型由于選用了普通材料制作成電加熱裝置，裝置結(jié)構(gòu)簡單，因而具有設(shè)備制造簡單、造價(jià)低廉的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電加熱爐整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的電加熱爐及其溫控系統(tǒng)示意圖。

圖中：1上蓋；2筒體；3提手；4電源線；5熱電偶及其引出線；6電熱絲

7石棉；8緊固螺釘；9升降支架；10夾具；11電加熱爐；12拉伸試樣；13溫度控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

請參見圖1~圖2，本實(shí)用新型提供的電加熱爐及其溫控系統(tǒng)，是用于金屬材料和高分子材料高溫力學(xué)性能測試，包括電加熱爐11、溫度控制器13、電源線4及熱電偶引出線5等構(gòu)成。電加熱爐由上蓋1、筒體2、熱電偶及其引出線5、電熱絲6、石棉7、升降支架9等組成，在電加熱爐筒體和電熱絲之間填有保溫石棉，電加熱爐由緊固螺釘8固定在升降支架上。熱電偶及其引出線5和電加熱爐的電源線4分別與溫度控制器的相應(yīng)接線端連接。

下面描述本實(shí)用新型的加工過程：

選用公知的厚度為0.3~0.5mm的鋼、不銹鋼、鋁合金等金屬制作成電加熱爐筒體及上蓋，如圖1。然后再將纏繞石棉線的150~300W的電熱絲繞在筒體內(nèi)部，形成類似球形的加熱空間，安裝熱電偶、升降支架和提手，連接電源線，完成電加熱爐的制作。如圖2，再將熱電偶的引出線和電加熱爐的電源線分別接入到溫度控制器的相應(yīng)接線端，完成溫控系統(tǒng)的安裝，最終完成電加熱爐及其溫控系統(tǒng)的整體連接。

下面描述本實(shí)用新型的使用過程：

將拉伸試樣12穿過電加熱爐11的中心圓孔安裝在材料試驗(yàn)機(jī)的夾具10上；通過調(diào)節(jié)電加熱爐底部三個(gè)升降支架9調(diào)整爐體的高度，使金屬拉伸試樣處于加熱爐的中央位置；打開溫度控制器13的電源開關(guān)，設(shè)定控制溫度的數(shù)值，開始升溫；加熱溫度到達(dá)設(shè)定溫度值，開始保溫，并記錄保溫時(shí)間；到達(dá)設(shè)定的保溫時(shí)間，開啟材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

所述的拉伸試樣長度為25~50mm；所述的拉伸試驗(yàn)包括金屬材料試樣在恒溫下測試其抗拉強(qiáng)度和蠕變性能、高分子材料試樣在恒溫下測試其抗拉強(qiáng)度；所述的溫度控制器設(shè)定控制溫度為25~250℃。

下面以拉伸試樣為Φ5mm×25mm的標(biāo)準(zhǔn)金屬拉伸試樣及標(biāo)準(zhǔn)塑料拉伸試樣為例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，拉伸試樣為Φ5mm×25mm的標(biāo)準(zhǔn)鎂合金拉伸試棒，在XWW-20型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試, 拉伸速度為1 mm/min，設(shè)定升溫速度為5℃/min，控制溫度為 175℃。在到達(dá)設(shè)定的控制溫度下保溫20min后開始拉伸試驗(yàn)。加熱爐的電熱絲為300W，采用了分度號(hào)為K、直徑Φ3mm、長度200mm的不銹鋼鎧裝熱電偶，爐體直徑Φ175mm，高度150mm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，拉伸試樣為Φ5mm×25mm的標(biāo)準(zhǔn)塑料拉伸試樣，在XWW-20型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試, 拉伸速度為1 mm/min，設(shè)定升溫速度為2℃/min，控制溫度為 50℃。在到達(dá)設(shè)定的控制溫度下保溫15min后開始拉伸試驗(yàn)。加熱爐的電熱絲為150W，采用了分度號(hào)為K、直徑Φ3mm、長度150mm的不銹鋼鎧裝熱電偶，爐體直徑Φ150mm，高度120mm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，拉伸試樣為Φ5mm×25mm的標(biāo)準(zhǔn)鋁合金拉伸試樣，在XWW-20型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試, 拉伸速度為1 mm/min，設(shè)定升溫速度為5℃/min，控制溫度為 150℃。在到達(dá)設(shè)定的控制溫度下保溫15min后開始做蠕變試驗(yàn)。加熱爐的電熱絲為300W，采用了分度號(hào)為K、直徑Φ3mm、長度200mm的不銹鋼鎧裝熱電偶，爐體直徑Φ175mm，高度150mm。

以上實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。