[发明专利]板材试样疲劳试验加热炉

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机性能测试技术，涉及一种针对板材试样高温疲劳试验用的新型高温加热炉。

背景技术

传统高温疲劳试验用的加热炉一般为圆筒式马弗炉或大型方形电炉，这两种加热炉是将Φ1.5mm铁铬铝电阻丝发热体1绕成小螺旋塞入陶瓷炉管2中，并排二个炉管工作。它的主要缺点在于：1.对于加热较宽（如20mm）板材试样3，由于传热方式的原因，试样宽度方向的受热必然是不均匀的，这将会对试验结果的精确度产生一定影响；2.铁铬铝发热体长期处于1200℃以上温度试验中，容易因氧化等原因损坏，而板材疲劳试验每次工作时间均在6天以上，长期使用这种发热体已不适合。因此需要设计适合长时间使用的板材试样试验加热电炉。

发明内容

本发明的目的是提出一种适合于板材试样疲劳试验用的加热炉。本发明的技术解决方案是，加热炉采用两个相同的方形电阻炉对开式结构，两个方形电阻炉安装在滑动直线导轨支架上，方形电阻炉由双层炉壳、耐火保温层及四支电热元件构成，电加热元件为长条状碳化硅元件，四个电加热元件安装在双层炉壳内层的内腔左右两侧，电加热元件的电极伸出双层炉壳与带有彩色触摸屏式可编程序化自动测控温系统连接，双层炉壳的内壳为真空成型轻质氧化铝板，真空成型轻质氧化铝板与双层炉壳的外壳间留有空气隔热层，其中一个方形电阻炉上开有观察窗，观察窗上安装双层石英玻璃，双层石英玻璃的周围设置冷却水循环水管，方形电阻炉内配置有三支热电偶，其中一支为捆绑于试样上的测温热电偶，另外二支为控温热电偶，三支热电偶均与可编程序化自动测控温系统连接，两个方形电阻炉相对面上的相应位置处开有安装板材试样的安装槽，加热炉工作时，板材试样的工作部分置于两个方形电阻炉之间，板材试样的夹持部分暴露在方形电阻炉外，两个方形电阻炉夹紧板材试样并固定。

所述电加热元件为长条状碳化硅元件，电加热元件的功率为500W，升温速度在20秒内升至最高工作温度1200℃。

所述双层炉壳的内腔为长方体，内腔的尺寸为高50mm X宽140mm X深80mm，外型亦为长方体，安装板材试样的安装槽尺寸为宽110mm X深15mm。

所述双层炉壳的外层的前后、左右表面开有通风孔。

所述两个方形电阻炉的双层炉壳的内腔中的有效高度内，上、下对称放置八支电加热元件，并在板材试样前后对称分布，确保板材试样横向、前后面均匀受热，轴向温度梯度自动调节。

所述带有彩色触摸屏式可编程序化自动测控温系统，精度0.2级，显示灵敏度0.1℃。

所述加热炉采用对开式结构，加热炉整体及加热炉的单个方形电阻炉在滑动直线导轨支架上进行前、后、左、右移动。

所述观察窗的尺寸为宽120mm×高15mm。

本发明具有的优点和有益效果，本发明是在克服传统的圆桶式马弗炉和方形电炉加热速度慢、体积大且重、操作不方便、控温灵敏度差及对高温夹具的要求较高等缺点的基础上而开发设计的。该板材试样疲劳试验加热炉采用了进口发热体和新型的保温隔热材料，它的长条板状形状与试样平面平行，并双面排列，确保了试样横向温度均匀，加热升温速度快，保温性能优异。针对疲劳试验机高温夹具在高温条件下寿命降低的问题，本发明轴向采用上下二支热电偶对二段发热体进行功率输出调节，二支控温热电偶位于试样与发热体之间，确保了试样在轴向30mm内温度，梯度偏差可达2℃，使加热炉试样准确达到工作温度，再用一支热电偶作为试样测温热电偶，测出试样真正温度；加热炉结构设计成双向对开式，高温夹具置于加热炉之外，试样两端可直接伸出炉外上下两端与主机夹具直接连接，有效减少高温夹具的使用。双向对开式加热炉结构安装于滑动导轨上，使加热炉能方便的调整到试验机中心及被测试样的几何中心位置上，确保精确定位，长期稳定不变。本发明整体小巧轻便，配置滑动轨道，操作十分方便。测控温系统亦采用人机界面（HMI）智能式触摸彩屏，升温过程无超温、超调，确保试验温度的准确性。该板材试样疲劳试验加热炉可取代以往的老式产品，成为企业不可或缺的新一代试验用产品。

附图说明

图1是常规筒式加热炉；

图2是现有圆筒式加热炉剖视图；

图3是本发明加热炉结构示意图；

图4是本发明方形电阻炉结构剖视图；

图5是本发明方型电阻炉加热方式示意图；

图6是本发明加热炉选用的发热体；

图7是温度控制器与炉体连接结构图；

图8是本发明加热炉结构在主机上定位安装图。