一种高通量锻造热控制方法技术

一种高通量锻造热控制技术，属于材料塑性加工热控制领域包括加热系统和热电控制系统及隔热耐压陶瓷台和底金属台；加热棒、加热室、导热增强样品台、隔热板、整体式保温装置构成了加热系统；温度传感器、可控硅调压器、温度显示仪、电流电压检测表、固态继电器、熔断器构成热电控制系统；加热室内部放置加热棒，加热室上方为导热增强样品台，下方为隔热耐压陶瓷台，各个加热室通过温度传感器、可控硅调压器、继电器、熔断器、电流电压检测表对温度进行实时监测和控制，各样品台之间通过隔热板分隔，样品台外部通过整体保温罩隔热保温。本发明专利技术能实现快速筛选最优试样及最佳锻造工艺参数，大大缩短材料研发周期，降低研发成本。

A high flux forging heat control method

A high flux forging heat control technique belongs to the field of thermal control of material plastic processing, including heating system and thermoelectric control system, heat insulation resistant ceramic table and bottom metal table; heating rod, heating chamber, heat conduction enhancement sample table, heat insulation board and integral heat preservation device constitute the heating system; temperature sensor, silicon controlled pressure control The thermoelectric control system is composed of the device, the temperature display instrument, the current voltage detection meter, the solid state relay and the fuse. The heating chamber is placed in the heating room, the heating room is a heat conduction enhancement sample table above the heating room, and the heat insulation and pressure resistant ceramic table is under the heating chamber. The flow voltage meter is used to monitor and control the temperature in real time. All kinds of products are separated by heat insulation plates, and the outside of the sample stand is insulated and insulated through the overall thermal insulation cover. The invention can quickly select the best sample and the best forging process parameters, greatly shorten the material development cycle, and reduce the research and development cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高通量锻造热控制方法
本专利技术属于材料塑性加工热控制领域，特别是涉及一种高通量锻造热控制方法。技术背景随着材料基因组工程的深入发展，要求研究人员以更短的时间、更低的成本，致力于新材料的研发，材料的高通量实验就应用而生。材料高通量实验是在短时间内完成批量样品的制备与表征，其关键思想是将传统材料研究中的顺序迭代改为并行处理，来提升材料研究效率。通过高通量实验，不仅可以快速建立材料的成分-结构-性能之间的关系，加速材料的开发和研究，还可以为材料模拟计算提供实验验证，使计算模型更加准确。锻造是一种广泛应用的材料塑性加工工艺，变形温度对合金的塑性加工行为有显著影响，因此控制变形温度对于塑性加工工艺显得尤为重要。目前主要通过Gleeble试验机压缩热模拟实验代替普通锻造镦粗热模拟实验，但Gleeble试验机一次只能做一个压缩热模拟实验、效率较低，无法满足高通量热压缩模拟要求，另外传统的锻造液压机不设置加热系统，工件在加热炉中加热到一定温度后再放入液压机中锻压，这种方法温度下降明显而且操作困难，因此设计一套高通量锻造热模拟实验的加热控制系统可以更好的满足高通量实验的需要。本专利技术提供一种高通量锻造热控制方法，利用该技术可以一次加热多个样品，可以设定多组温度并控制，批量完成不同温度参数下的锻造热模拟实验，得到多个样品不同工艺条件下的数据。该技术是高通量锻造实验中热控制的关键技术，是高通量锻造实验的必备条件，只有掌握好热控制方法，才能实现快速筛选最优试样及其最佳锻造工艺参数，从而大大缩短材料研发周期，降低研发成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高通量锻造热控制方法，可以在液压机上安装热控制系统，设定多组温度，控制一次加热多组样品，达到给定值后进行锻造实验。该热控制系统不仅可为高通量锻造模拟的每个样品提供热源，还可以分别控制温度，从而满足高通量锻造的加热要求。一种高通量锻造热控制方法，其特征在于包括加热系统和热电控制系统及隔热耐压陶瓷台和底金属台；加热棒、加热室、导热增强样品台、隔热板、整体式保温装置构成了加热系统；温度传感器、可控硅调压器、温度显示仪、电流电压检测表、固态继电器、熔断器构成了热电控制系统；加热室内部放置加热棒，加热室上方设计导热增强样品台用于快速加热样品，下方设计隔热耐压陶瓷台用于减少底部散热，同时各个加热室通过温度传感器、可控硅调压器、继电器、熔断器、电流电压检测表对温度进行实时监测和控制，各个样品台之间通过隔热板分隔，整个样品台外部通过整体保温罩隔热保温，热电控制系统中各个部件能根据样品种类不同而灵活更换。优选地，所述电阻加热棒为五组相互独立的加热棒，分别给每组样品提供热源，并控制温度，它的可控温度范围为20-1100℃。优选地，所述加热室内部设计特殊圆孔槽用于放置加热棒，并通过减小加热室上壁厚度，增大下壁厚度，使得热量集中向上传递，向下散热减少，实现定向导热。优选地，所述导热增强样品台选用导热性能好，高温强度高的材料，该材料可以根据试样种类的不同进行更换，五个导热增强样品台高度呈阶梯型；每个加热室上方设计固定卡槽，导热增强样品台通过卡槽固定在每个加热室的上方，增强向上方向的定向导热。优选地，所述隔热耐压陶瓷台选用导热系数低的材料，加工成带有五个凹槽的隔热平台，放置在加热室下方，其中的凹槽用于与加热室固定；在隔热陶瓷台下方，通过再添加一个模具钢材料的凹槽台，保证了隔热陶瓷台与基座连接。优选地，所述温度传感器，用于采集样品的实时温度信号，可根据测量温度的不同进行更换；温度显示仪将温度结果反馈显示于屏幕；可控硅调压器用于调整控制加热棒的电压和功率。优选地，所述固态继电器可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路；电流电压检测表，用于检测电流、电压并控制固态继电器；熔断器用于对加热控制系统进行过流保护。优选地，所述隔热装置采用陶瓷纤维隔热板，使得样品台分隔成独立控温的空间，隔热板最高使用温度1300℃。优选地，所述整体保温罩选用陶瓷纤维保温材料，材料可以根据试样种类的不同进行更换；保温装置带有手柄，并且预留圆孔用于控制系统的引线；保温罩外层为硅酸铝纤维棉，可以进一步增强保温效果。本专利技术具有的优点和积极效果是:通过采用上述技术方案，高通量锻造实验的热条件得到满足。本专利技术与传统技术相比较，由于采用了直接在液压机上安装热控制装置，因此极大地减少了锻造中的热量损失；同时由于每个加热棒上都增加了温度检测装置，因此研究人员可以对加热棒的工作状态进行有效控制，一方面提高了加热的效率，另外一方面提高了系统的安全性能；同时由于每个加热棒分别控制温度，且采用隔热装置，形成一个个相对封闭的独立空间，彼此之间互不影响，满足高通量实验不同温度范围的要求。热电控制系统中各个部件可以根据样品种类不同进行更换，操作方便、灵活，工艺适应性强，可满足不同高通量实验需求。附图说明图1是本专利技术高通量锻造热控制系统示意图，图中包括样品1、导热增强样品台2、加热室3、隔热耐压陶瓷台4、隔热板5、底金属台6、加热棒7、下模座8。图2是高通量锻造热控制系统电路框图，图中包括熔断器9、电流电压检测表10、可控硅调压器11、固态继电器12、温度显示仪13、温度传感器14。图3是高通量锻造热控制系统中保温装置图，图为整体保温罩15。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1和图2，一种高通量锻造热控制方法，包括加热系统和热电控制系统及隔热耐压陶瓷台4和底金属台6；加热棒7、加热室3、导热增强样品台2、隔热板5、整体式保温装置15构成了加热系统；温度传感器14、可控硅调压器11、温度显示仪13、电流电压检测表10、固态继电器12、熔断器9构成了热电控制系统；加热室内部放置加热棒，加热室上方设计导热增强样品台用于快速加热样品，下方设计隔热耐压陶瓷台用于减少底部散热，同时各个加热室通过温度传感器、可控硅调压器、继电器、熔断器、电流电压检测表对温度进行实时监测和控制，各个样品台之间通过隔热板分隔，整个样品台外部通过整体保温罩隔热保温，热电控制系统中各个部件能根据样品种类不同而灵活更换。所述高通量锻造加热平台的搭建都能够根据锻造样品的种类不同，而进行相应的调整。例如导热增强样品台、温度传感器、保温装置材料是灵活可以更换的，当高通量锻造高温材料时，导热增强样品台材料选用高温合金，温度传感器选用K型热电偶，保温装置材料选用多晶莫来石陶瓷纤维；当高通量锻造中低温材料时，导热增强样品台更换为抗压强度较低且导热性较好的陶瓷，温度传感器选用J型热电偶，保温装置材料选用硅酸铝纤维。所述高通量锻造加热室3一次可以加热多个样品，设定多组温度并控制。(温度范围在20—1100℃)加热室中加热棒7的热量通过导热增强样品台2，快速传热给样品，实现样品的加热。加热室由陶瓷材料构成，为了防止短路，加热棒不能直接接触金属，所以实验采用抗压强度高的氧化铝陶瓷材料，抗压强度约为2500Mpa，导热系数为25W/(m·K)。加热室3设计卡槽固定，将导热增强样品台2固定在加热室上部，增强向上方向的定向导热。加热室内部特殊设计圆孔位置插入加热棒，通过减小加热室上壁厚度，并增大下壁厚度，使得热量集中向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量锻造热控制方法，其特征在于包括加热系统和热电控制系统及隔热耐压陶瓷台和底金属台；加热棒、加热室、导热增强样品台、隔热板、整体式保温装置构成了加热系统；温度传感器、可控硅调压器、温度显示仪、电流电压检测表、固态继电器、熔断器构成了热电控制系统；加热室内部放置加热棒，加热室上方设计导热增强样品台用于快速加热样品，下方设计隔热耐压陶瓷台用于减少底部散热，同时各个加热室通过温度传感器、可控硅调压器、继电器、熔断器、电流电压检测表对温度进行实时监测和控制，各个样品台之间通过隔热板分隔，整个样品台外部通过整体保温罩隔热保温，热电控制系统中各个部件能根据样品种类不同而灵活更换。

【技术特征摘要】
1.一种高通量锻造热控制方法，其特征在于包括加热系统和热电控制系统及隔热耐压陶瓷台和底金属台；加热棒、加热室、导热增强样品台、隔热板、整体式保温装置构成了加热系统；温度传感器、可控硅调压器、温度显示仪、电流电压检测表、固态继电器、熔断器构成了热电控制系统；加热室内部放置加热棒，加热室上方设计导热增强样品台用于快速加热样品，下方设计隔热耐压陶瓷台用于减少底部散热，同时各个加热室通过温度传感器、可控硅调压器、继电器、熔断器、电流电压检测表对温度进行实时监测和控制，各个样品台之间通过隔热板分隔，整个样品台外部通过整体保温罩隔热保温，热电控制系统中各个部件能根据样品种类不同而灵活更换。2.如权利要求1所述的高通量锻造热控制方法，其特征在于，电阻加热棒为五组相互独立的加热棒，分别给每组样品提供热源，并控制温度，可控温度范围为20-1100℃。3.如权利要求1所述的高通量锻造热控制方法，其特征在于，加热室内部设计圆孔槽用于放置加热棒，并通过减小加热室上壁厚度，增大下壁厚度，使得热量集中向上传递，向下散热减少，实现定向导热。4.如权利要求1所述的高通量锻造热控制方法，其特征在于，导热增强样品台选用导热性较强的材料，该材料可以根据试样种类的不同进行更换，样品台高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开坤，杨栋，胡志强，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11