界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置及方法制造方法及图纸

界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置及方法，箱体内腔底部配置激光加热组件和绝热耐高温支撑座内，箱体内腔顶部设有冷却水箱，绝热耐高温支撑座和冷却水箱之间的箱体内设有试样组件，试样组件与箱体侧壁之间通过环形的绝热保温层隔热，冷却水箱紧贴试样组件上端以冷却试样组件，并且能够在压力驱动下朝向激光加热组件对试样组件加压；冷却水箱的压力驱动上设有压力传感器；试样组件的温度采集点上设有温度采集元件；激光加热组件与箱体外的激光发生器光纤连接；本装置工作中激光加热铸件对组合试样下表面均匀加热，冷却水箱对下表面均匀冷却，侧面绝热，保证了组合试样内部沿试样长度方向的一维传热，用于对热导率和界面换热系数的测量。

Laser Heating Device and Method for Measuring Interface Heat Transfer Coefficient and Material Thermal Conductivity

【技术实现步骤摘要】
界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置及方法
本专利技术涉及材料热物性领域，尤其涉及一种金属型铸造过程中一种测量界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置及测量方法。
技术介绍
当今世界，铸造模拟仿真软件是任何一个兴盛的铸造厂的必备技术工具。在全球市场上有很多铸造工艺模拟软件，主要功能是模拟金属液流动、凝固过程，以及在凝固冷却过程中铸件的机械性能和应力，提前预测铸造工艺缺陷。在铸造产品试生产阶段，使用这些铸造模拟软件能够节省大量时间和成本，并可以使技术人员更深入的了解金属液在模具型腔中流动和凝固情况。铸造模拟仿真过程中，铸件和模具材料的热导率以及他们之间的换热系数是极其重要的热物性参数，一定程度上决定了模拟的准确性。换热系数属于界面性质，与界面压力，表面涂层厚度，表面粗糙度，系统温度等因素均存在影响关系；热导率属于材料内部性质，受系统温度影响较大。现有材料的界面换热系数或材料热导率的测试装置及技术一般采用电阻丝或加热炉对试样的表面进行加热，存在着加热速率慢，加热温度不准确、不均匀等问题；且现有装置一般仅能对材料之间换热系数或材料热导率其中的一项进行测试，无形之中增加了测试成本。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：箱体(2)内腔底部配置激光加热组件，激光加热组件固设于绝热耐高温支撑座(16)内，箱体(2)内腔顶部设有冷却水箱(12)，绝热耐高温支撑座(16)和冷却水箱(12)之间的箱体(2)内设有试样组件，试样组件与箱体(2)侧壁之间通过环形的绝热保温层(4)隔热，冷却水箱(12)紧贴试样组件上端以冷却试样组件，并且能够在压力驱动下朝向激光加热组件对试样组件加压，试样组件下端紧贴绝热耐高温支撑座(16)顶部；冷却水箱(12)的压力驱动上设有压力传感器(19)，压力传感器(19)与压力信号采集模块(20)信号连接；试样组件为第一组合试样(3)，或...

【技术特征摘要】
1.界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：箱体(2)内腔底部配置激光加热组件，激光加热组件固设于绝热耐高温支撑座(16)内，箱体(2)内腔顶部设有冷却水箱(12)，绝热耐高温支撑座(16)和冷却水箱(12)之间的箱体(2)内设有试样组件，试样组件与箱体(2)侧壁之间通过环形的绝热保温层(4)隔热，冷却水箱(12)紧贴试样组件上端以冷却试样组件，并且能够在压力驱动下朝向激光加热组件对试样组件加压，试样组件下端紧贴绝热耐高温支撑座(16)顶部；冷却水箱(12)的压力驱动上设有压力传感器(19)，压力传感器(19)与压力信号采集模块(20)信号连接；试样组件为第一组合试样(3)，或者第二组合试样(21)中的任意一种，其中，第一组合试样(3)包括第一铸型试样(301)和第一铸件试样(302)，第一铸型试样(301)朝向第一铸件试样(302)的一端端面上覆盖铸型涂层(22)；第二组合试样(21)包括标准试样(211)和第二铸型试样(212)或第二铸件试样(213)中的一种；任一组合试样中的两试样上下紧密贴合叠放；各试样上分别沿试样轴向、间隔均匀的在试样中心处设置至少三个温度采集点，每个温度采集点上分别设有温度采集元件；试样组件下端底部中心处也设有温度采集元件，所有温度采集元件均与温度信号采集模块(6)信号连接；激光加热组件与箱体外的激光发生器(14)光纤连接；压力信号采集模块(20)、温度信号采集模块(6)和激光发生器(14)分别与计算机信号连接。2.根据权利要求1所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：所述冷却水箱(12)的压力驱动为液压组件(7)。3.根据权利要求1所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：所述绝热保温层(4)为绝热石棉层，所述绝热耐高温支撑座(16)为硅酸铝支撑座。4.根据权利要求1所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：所述冷却水箱(12)通过进水管(9)与箱体(2)外的水泵(8)连接、通过出水管(10)与箱体(2)外的回收水箱(11)连接；进水管(9)和出水管(10)分别从箱体(2)上的长条形开孔(201)活动穿过，开孔长度方向沿冷却水箱(12)的加压方向；回收水箱(11)高于冷却水箱(12)配置，回收水箱(11)上部设有排水孔。5.根据权利要求1所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：所述第一铸型试样(301)和第一铸件试样(302)为直径相同的圆柱形试样；标准试样(211)和第二铸型试样(212)、第二铸件试样(213)为直径相同的圆柱形试样。6.根据权利要求1所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：所述激光加热组件包括炉体(23)，激光头(17)和分束器(18)，炉体(23)上的激光头(17)正对试样组件下端中心配置，分束器(18)外缘尺寸与试样组件下端外缘尺寸对应。7.根据权利要求1所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置，其特征在于：所述温度采集元件为热电偶(5)。8.一种应用权利要求1～7任一所述的界面换热系数及材料热导率的激光加热测量装置进行材料热导率测量的方法，包括以下步骤：第一步，将第二组合试样(21)安放在绝热耐高温支撑座(16)上；冷却水箱(12)紧贴第二组合试样(21)顶部并保持加压值为设定值；第二步，激光加热组件以设定输出功率开始加热第二铸件试样(213)下端，并经标准试样(211)上端传热给冷却水箱(12)，温度采集元件测得温度后通过温度信号采集模块(6)传至计算机，计算机根据温度信息进一步调节激光发生器(14)功率，直至从第二铸件试样(213)下端底部中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：何博，田运灿，蒋梦麒，潘宇飞，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31