CN111457734A - 一种石墨抗热震检测炉及其检测方法 - Google Patents

一种石墨抗热震检测炉及其检测方法 Download PDF

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杨家山
程雅琳
葛艳辉
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杜国强
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Abstract

本发明公开了一种石墨抗热震检测炉及其检测方法，解决的技术问题是传统的抗热震检测方法所得的实验结果的准确性、可比性、可信度低。本发明包括加热腔和冷却腔，加热腔下部与冷却腔上部相连通，所述的加热腔下方设有石墨管底座，加热腔上方设有密封盖；所述的冷却腔内设有步进电机，与步进电机的输出轴相连设有丝杆，石墨管底座通过连接板与丝杆连接。本发明使得样品在快速加热完成之后快速转移到冷却腔中进行冷却，提高了实验的准确性、可比性与可信度，缩短了加热以及冷却的时间提高了实验效率。

Description

一种石墨抗热震检测炉及其检测方法
技术领域
本发明涉及石墨炭素领域，具体涉及一种石墨抗热震检测炉及其检测方法。
背景技术
抗热震性是指材料受温度急剧变化而不被破坏的能力，其又称之为热冲击性或热稳定性。
抗热震性是无机非金属材料（如石墨、陶瓷等）的一个重要性能。当材料突然受热（或受冷）发生膨胀（或收缩）时，由于其各部分的变形互相受到制约而产生热应力。当这种热应力超过材料的极限强度时，就会产生崩裂、剥落、断裂而破坏。材料的耐热震性除受热传递条件影响外，主要取决于其热膨胀系数、导热性、断裂韧性、比热、强度等，同时也与其组织结构、形状和尺寸等有关。为了防止材料在使用时，因温度急变而破坏，要求材料具有良好的耐热震性，因此在材料的研究过程中，经常需要对其耐热震性进行试验。
抗热震性能的表示方式和测试方法有很多种。一般以急冷模式测量材料的抗热震性。常用的表达和测试方式有以下几种：
1. 材料升至不同的温度后，淬冷（风冷或水冷），测得试样表面产生开裂的最大温差。此即以温差表示的抗热震性。
2. 材料升至预定温度后，淬冷（风冷或水冷），完成规定次数后，试样残余抗弯强度与常温热震前抗弯强度的比值，测得强度保持率。此即以强度衰减衡量的抗热震性。
3. 材料升至预定温度后，淬冷（风冷或水冷），反复测试直至材料产生宏观裂纹的次数。此即以急冷急热循环次数衡量的抗热震性。
目前，针对专门做抗热震性实验的设备不多见。传统的做法是：将被测样品放在传统高温炉中，加热到实验需要的温度后，人工打开炉门，将样品一块一块的从炉膛中取出，放入冷却介质容器中。由于敞开炉门，炉内的温度降低，被测样品的温度也会跟着降低，影响实验结果；同时加热的速度较慢，比较消耗时间；取料过程需要一定时间，且样品与夹具之间接触时还会吸收样品的热量，会使样品的温度进一步降低，这样就会使实验的温差（高温-低温）降低；对于多个样品的平行试验，则需多次顺序取出样品，从而使样品放入冷却介质容器时的温度不同，即每个样品的实际经历的温差不同；每个实验者操作的快慢不同，试验重复性差。因此，由上述传统方法所得的实验结果的准确性、可比性、可信度大大降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统的抗热震检测方法所得的实验结果的准确性、可比性、可信度低，提供一种体积小，结构简单、实验结果准确的小型石墨抗热震检测装置及其检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种石墨抗热震检测炉，包括加热腔和冷却腔，加热腔下部与冷却腔上部相连通，所述的加热腔下方设有石墨管底座，加热腔上方设有密封盖；所述的冷却腔内设有步进电机，与步进电机的输出轴相连设有丝杆，石墨管底座通过连接板与丝杆连接。
与丝杆平行设置设有导轨，连接板套设在导轨上。
所述的石墨管底座上设有连接杆，连接杆外部套有石墨管，连接杆上部与密封盖螺纹连接、下部与石墨管底座连接。
所述的连接杆上开设有若干个条形孔。冷却时，增大石墨管与惰性气体的接触面积，冷却速度更快。
所述加热腔的外壁上设有加热丝，加热丝与高频加热器连接。
所述加热腔的外壁上设有惰性气体出气孔和惰性气体进气孔，惰性气体出气孔设置在惰性气体进气孔上方。从加热腔下部通入惰性气体防止石墨管氧化。
所述冷却腔的外壁上设有冷却气体出气孔和冷却气体进气孔，冷却气体出气孔设置在冷却气体进气孔上方。
一种石墨抗热震检测炉的检测方法，包括石墨管的高温加热过程、石墨管的冷却过程和石墨管的取料过程，所述石墨管的高温加热过程为：将石墨管通过连接杆放到石墨管底座上，将密封盖固定在连接杆上；启动步进电机，步进电机驱动丝杆旋转，通过连接板带动石墨管底座向下移动，使得密封塞堵住加热腔的上部开口，石墨管底座上半部分将加热腔的下部开口密封，然后从惰性气体进气孔充入惰性气体，此时开启高频加热炉开始加热。
所述石墨管的冷却过程为：当高频加热炉对石墨管加热的温度达到设定的温度时，关闭惰性气体，关闭高频加热机，启动步进电机，步进电机驱动丝杆使得石墨管底座继续向下移动，直到密封盖将加热腔的下部开口堵住，然后从冷却气体进气孔充入冷却气体对石墨管进行冷却。
所述石墨管的取料过程为：当冷却腔内石墨管的温度低于设定的温度时，关闭冷却气体，启动步进电机，步进电机驱动丝杆使得石墨管底座向上移动，直到石墨管底座的上部进入加热腔，连接杆的上端露出，然后取下密封盖，取出石墨管，取料过程完毕。
本发明避免了传统实验室中加热时间长的问题，转移石墨过程中热量散失造成结果不准确的问题，高温操作中人员安全的问题等，达到了操作方便、加热快、冷却快、误差减小的目的，使得实验的结果更加的准确真实可信。
本发明使得样品在快速加热完成之后快速转移到冷却腔中进行冷却，提高了实验的准确性、可比性与可信度，缩短了加热以及冷却的时间提高了实验效率。
说明书附图
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明加热腔和冷却腔相配合的结构示意图；
图3是本发明加热腔和冷却腔的横截面结构示意图；
图4是本发明连接杆上部结构示意图；
图5是本发明石墨管底座与步进电机相配合的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明包括加热腔1和冷却腔6，加热腔1下部与冷却腔6上部相连通，所述的加热腔1下方设有石墨管底座10，加热腔1上方设有密封盖8；所述的冷却腔6内设有步进电机13，与步进电机13的输出轴相连设有丝杆12，石墨管底座10通过连接板101与丝杆12连接。
与丝杆12平行设置设有导轨11，连接板101套设在导轨上。连接板101带动石墨管底座10升降的过程中，对连接板101起到导向作用，防止其发生偏斜。
所述的石墨管底座10上设有连接杆9，连接杆9外部套有石墨管14，连接杆9上部与密封盖8螺纹连接、下部与石墨管底座10连接。
所述的连接杆9上开设有若干个条形孔91。冷却时，增大石墨管与惰性气体的接触面积，冷却速度更快。
所述加热腔1的外壁上设有加热丝2，加热丝2与高频加热器21连接。
所述加热腔1的外壁上设有惰性气体出气孔3和惰性气体进气孔4，惰性气体出气孔3设置在惰性气体进气孔4上方。从加热腔下部通入惰性气体防止石墨管氧化。
所述冷却腔6的外壁上设有冷却气体出气孔5和冷却气体进气孔7，冷却气体出气孔5设置在冷却气体进气孔7上方。
本发明加热丝2环绕在加热腔1的周围，密封盖8通过螺纹可以固定在连接杆上，并且可以在加热腔中上下移动同时可以密封状态，石墨管底座10可以将加热腔的下孔进行密封，同时通过2个孔可以在导轨11上进行滑动，另外一个空和丝杆12结合可以上下移动。
一种石墨抗热震检测炉的检测方法，包括石墨管的高温加热过程、石墨管的冷却过程和石墨管的取料过程，所述石墨管的高温加热过程为：将石墨管通过连接杆放到石墨管底座10上，将密封盖固定在连接杆上；启动步进电机13，步进电机13驱动丝杆1旋转，通过连接板101带动石墨管底座10向下移动，使得密封塞8堵住加热腔1的上部开口，石墨管底座10上半部分将加热腔的下部开口密封，然后从惰性气体进气孔4充入惰性气体，此时开启高频加热炉开始加热。
所述石墨管的冷却过程为：当高频加热炉对石墨管加热的温度达到设定的温度时，关闭惰性气体，关闭高频加热机，启动步进电机13，步进电机13驱动丝杆12使得石墨管底座继续向下移动，直到密封盖8将加热腔1的下部开口堵住，然后从冷却气体进气孔7充入冷却气体对石墨管进行冷却。
所述石墨管的取料过程为：当冷却腔内石墨管的温度低于设定的温度时，关闭冷却气体，启动步进电机13，步进电机13驱动丝杆12使得石墨管底座向上移动，直到石墨管底座10的上部进入加热腔1，连接杆9的上端露出，然后取下密封盖8，取出石墨管，取料过程完毕。

Claims (10)

1.一种石墨抗热震检测炉，其特征在于：包括加热腔（1）和冷却腔（6），加热腔（1）下部与冷却腔（6）上部相连通，所述的加热腔（1）下方设有石墨管底座（10），加热腔（1）上方设有密封盖（8）；所述的冷却腔（6）内设有步进电机（13），与步进电机（13）的输出轴相连设有丝杆（12），石墨管底座（10）通过连接板（101）与丝杆（12）连接。
2.根据权利要求1所述的石墨抗热震检测炉，其特征在于：与丝杆（12）平行设置设有导轨（11），连接板（101）套设在导轨上。
3.根据权利要求1所述的石墨抗热震检测炉，其特征在于：所述的石墨管底座（10）上设有连接杆（9），连接杆（9）外部套有石墨管（14），连接杆（9）上部与密封盖（8）螺纹连接、下部与石墨管底座（10）连接。
4.根据权利要求1所述的石墨抗热震检测炉，其特征在于：所述的连接杆（9）上开设有若干个条形孔（91）。
5.根据权利要求1所述的石墨抗热震检测炉，其特征在于：所述加热腔（1）的外壁上设有加热丝（2），加热丝（2）与高频加热器（21）连接。
6.根据权利要求1所述的石墨抗热震检测炉，其特征在于：所述加热腔（1）的外壁上设有惰性气体出气孔（3）和惰性气体进气孔（4），惰性气体出气孔（3）设置在惰性气体进气孔（4）上方。
7.根据权利要求1所述的石墨抗热震检测炉，其特征在于：所述冷却腔（6）的外壁上设有冷却气体出气孔（5）和冷却气体进气孔（7），冷却气体出气孔（5）设置在冷却气体进气孔（7）上方。
8.根据权利要求1-7任一项所述的石墨抗热震检测炉的检测方法，其特征在于：包括石墨管的高温加热过程、石墨管的冷却过程和石墨管的取料过程，所述石墨管的高温加热过程为：将石墨管通过连接杆放到石墨管底座（10）上，将密封盖固定在连接杆上；启动步进电机（13），步进电机（13）驱动丝杆（1）旋转，通过连接板（101）带动石墨管底座（10）向下移动，使得密封塞（8）堵住加热腔（1）的上部开口，石墨管底座（10）上半部分将加热腔的下部开口密封，然后从惰性气体进气孔（4）充入惰性气体，此时开启高频加热炉开始加热。
9.根据权利要求8所述的石墨抗热震检测炉的检测方法，其特征在于：所述石墨管的冷却过程为：当高频加热炉对石墨管加热的温度达到设定的温度时，关闭惰性气体，关闭高频加热机，启动步进电机（13），步进电机（13）驱动丝杆（12）使得石墨管底座继续向下移动，直到密封盖（8）将加热腔（1）的下部开口堵住，然后从冷却气体进气孔（7）充入冷却气体对石墨管进行冷却。
10.根据权利要求9所述的石墨抗热震检测炉的检测方法，其特征在于：所述石墨管的取料过程为：当冷却腔内石墨管的温度低于设定的温度时，关闭冷却气体，启动步进电机（13），步进电机（13）驱动丝杆（12）使得石墨管底座向上移动，直到石墨管底座（10）的上部进入加热腔（1），连接杆（9）的上端露出，然后取下密封盖（8），取出石墨管，取料过程完毕。
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