專利名稱：金屬高溫實驗控溫模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬高溫實驗溫度控制技術，特別涉及金屬高溫實驗控溫模具。
背景技術：
現(xiàn)行高溫實驗一般都是建立在小爐膛配合小金屬樣塊高溫數(shù)據(jù)測量的基礎上進 行的，之所以這樣操作是由于小爐膛配合小金屬樣塊可以很好的解決以下幾個問題 1、均溫問題 小爐膛設備可以有效的制約爐膛空間熱傳遞區(qū)域，加快熱循環(huán)流通頻率，從而使
小金屬樣塊各點在爐膛加熱過程中受熱更為均勻。 2、控 益問題 小爐膛設備外延加熱介質一般分布較為均勻、爐膛內空間受熱也較為均勻，有利 于爐膛傳遞溫度中溫度的精度控制；小爐膛設備可以保證爐膛內各點及小金屬樣塊各點的 溫差范圍得到有效的控制。 3、氧化問題 金屬樣塊加熱過程中，只要有空氣存在必然會發(fā)生一定的氧化現(xiàn)象，而溫差的存 在會導致金屬樣塊各處的氧化程度不同，小爐膛相對更容易控制和保證金屬樣塊的溫差、 爐膛密封性及爐膛內真空處理后空氣的剩余量。 但并非所有的高溫實驗都可以基于小爐膛的加熱條件下進行的，一些高溫實驗必
須對尺寸規(guī)格較大的金屬樣板進行參數(shù)或數(shù)據(jù)的調試以及采集。這就需要使用到擁有比較
大爐膛的加熱設備。這種情況下實驗金屬樣塊各點溫差因為爐膛中金屬板所放位置、接觸
面、熱傳導空間及熱源位置等因素的影響，金屬樣板加熱過程并不均勻，即金屬樣板各點的
溫度存在一定的溫度差，再加之金屬氧化現(xiàn)象，容易造成實驗測試數(shù)據(jù)的失真，即使采用區(qū)
域范圍平均溫度測試，平均數(shù)據(jù)測試的修正方法，也無法很好控制溫差及數(shù)據(jù)可靠性，保證
其精度范圍。如何解決以上三大問題作為金屬高溫實驗溫度控制技術的一個難點。 由于金屬樣板從出爐移動至實驗平臺的溫降過程由于環(huán)境巨大溫差而不可避免，
同時溫降的過程中，金屬的降溫程度也不徑相同，邊緣處往往降溫速度較快，而中心處就相
對緩慢。所以如何有效的控制金屬樣板在爐膛加熱到設定溫度后出爐并移動至實驗平臺過
程中的溫降現(xiàn)象是金屬高溫實驗溫度控制技術中的又一個難點。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于設計一種金屬高溫實驗控溫模具，旨在金屬樣板爐內加熱
及出爐移動過程中的溫度及溫差控制，盡可能減小金屬加熱和移動過程中的金屬板各點溫 差范圍及移動過程中的溫降，從而提高實驗測試精度。 為達到上述目的，本實用新型的技術方案是， 金屬高溫實驗控溫模具，其包括，上蓋，其包括上蓋板和側板，形成一腔體；上蓋板 上開設分布有錐形小孔，孔徑上小下大；側板上同樣開設分布有小孔，小孔內側孔徑大于外側孔徑；底座，其包括下底板和側板，形成一腔體，與上蓋貼合形成一完整的供放置金屬樣 板的腔體；側板上開設分布有小孔，小孔內側孔徑大于外側孔徑；下底板底面設有支撐腳。 進一步，所述的上蓋板錐形小孔為圓錐形。 又，所述的上蓋和底座的側板小孔為錐形孔，且，錐形孔內底壁為水平。 另外，本實用新型所述的上蓋板與下底板在一側端部設計成相互卡合結構。 所述的下底板底面支撐腳下接觸面積較大、上面積接觸較小。 所述的下底板底面設有兩個支撐腳。 所述的上蓋和底座的側板為斜板設計，相互貼合形成一整體結構。 上蓋板分布許多上小下大圓錐形小孔，能夠在加熱過程中使上蓋板下方的鋼材樣
板加熱時在爐膛內可以均勻的加熱、控制溫差，并保證熱氣流的流動性及相對快速；同時在
出爐移動到實驗平臺的過程中，利用內部圓孔徑相對較大外表面圓孔徑相對較小的設計，
通過氣壓補償?shù)姆绞讲糠值窒諝饷芏忍荻葘岬挠绊懀篃釟馍仙^程中內部上升流量
比外部室溫環(huán)境梯度下降流量大而產(chǎn)生的壓降，從而減緩冷熱交換的速度起到控制溫降的作用。 側板小孔同樣利用空氣密度梯形的原理，控制外部冷空氣與腔體內熱空氣交換流 量，從而更好的控制溫降及溫差。 下底板，無小孔設計能夠起到控制冷熱氣體交換頻率，即爐膛內腔體內外的氣體 交換頻率的功能，爐膛中空氣的對流總是相對密度較小的熱空氣向上，相對密度較大的冷 空氣向下的過程，隔絕下底板對流作用只通過上蓋板進行與外界空氣對流的腔體設計能使 腔體內溫度變化穩(wěn)定并更好的控制腔內金屬樣板的溫差。 支膛腳的設計則是進一步完善控制腔內金屬樣板的溫差的功能，支撐腳的設計一 方面防止底板底面直接接觸爐膛壁，隔絕熱源透過爐膛直接熱傳導作用于與底板上表面完 全接觸的金屬樣板，杜絕金屬樣板上下表面的巨大溫差的產(chǎn)生。同時支撐腳下方接觸面積 大能夠保持模具的平衡，上方接觸面積小則可以控制與模具下底板的接觸面積在整個支撐 腳(除下方接觸面積)表面積的比率，減小熱傳導對下底板的溫度影響，從而控制金屬樣板 的溫差，使與下底板接觸樣板的下表面及上表面的溫度溫差得到較好的控制。另一方面是 為了能夠使整個模具腔體置于爐膛空間的熱循環(huán)中心位置，形成爐膛氣體加熱循環(huán)均勻流 動及模具腔體內氣體加熱循環(huán)均勻流動的相對平衡循環(huán)狀態(tài)，從而使金屬樣板可以均勻穩(wěn) 定的加熱，達到控溫、均溫效果。 金屬樣板放置上蓋板與下底板接連內部所形成的內腔中央。通過使用鋏具插入模 具下底板支持腳的二端可以方便將整個模具放置到儀器測量有效區(qū)域，上蓋板與下底板在 側面結構上有卡口設計，移動到測量工位，只需輕輕上翹起蓋板，脫出卡口 ，上蓋板便自動 滑落，測量實驗便可立即進行。以上機械結構設計除了方便操作外，還可以保證測量前模具 對腔體內外溫度有效的隔絕性，測量開始有效數(shù)據(jù)的及時性及測量進行過程中數(shù)據(jù)的相對 準確性。 本實用新型的有益效果是， 1.爐子加熱過程中，通過模具的設計使外部大爐膛中的溫差在專業(yè)模具中得到一 定控制及補償； 2.有效壓縮熱傳遞區(qū)域空間，加快空間內熱循環(huán)流通頻率，從而使模具內金屬樣
4板各點受熱均勻； 3.出爐過程中，通過模具的設計使金屬樣板與環(huán)境溫度較好的隔絕，抑制了快速的溫降，同時也防止了金屬樣板的降溫程度不同導致的中心與邊緣處的溫差現(xiàn)象；[0029] 4.專用模具內部金屬樣板的均溫保證及與外部空氣的較好隔絕，可以緩解氧化現(xiàn)象及金屬樣板各點氧化程度不同的情況。 5.專用模具的設計主要考慮熱力學中熱傳遞對金屬樣板溫度的影響因素(熱輻射、熱對流、熱傳導及相關氣體密度、流量、壓力)，在掌握這些因素的基礎上，如何更科學有效的利用好這些因素，達到均溫，控溫的效果，從而提高高溫實驗精度的目的。

圖la為本實用新型一實施例的俯視圖； 圖lb為圖la的左視圖； 圖lc為圖la的俯視圖； 圖2a為本實用新型實施例中上蓋板的俯視圖； 圖2b為圖2a的左視圖； 圖2c為圖2a的俯視圖； 圖3a為本實用新型實施例中下底板的俯視圖； 圖3b為圖3a的左視圖； 圖3c為圖3a的俯視圖。
具體實施方式參見圖la 圖3c，本實用新型的金屬高溫實驗控溫模具，其包括，上蓋l，其包括上蓋板11和側板12，形成一腔體10 ;上蓋板11上開設分布有圓錐形小孔lll，孔徑上小下大；側板12上同樣開設分布有小孔121，小孔121內側孔徑大于外側孔徑；底座2，其包括下底板21和側板22，形成一腔體20，與上蓋1貼合形成一完整的供放置金屬樣板的腔體；側板22上開設分布有小孔221，小孔221內側孔徑大于外側孔徑；下底板底面設有兩個支撐 所述的上蓋1和底座2的側板12、22上的小孔121、221為錐形孔，錐形孔121、221內底壁1211、2211為水平。 本實用新型所述的上蓋板11與下底板21在一側端部112、211設計成相互卡合結構。 所述的下底板21底面支撐腳3下接觸面積較大、上面積接觸較小。 本實用新型專用模具采用封閉式結構，應用熱力學原理，有效地減小金屬加熱和
移動過程中金屬板各點溫度差的范圍及移動過程中的溫降。 以爐內加熱至120(TC的金屬樣板為例 1、金屬樣板出爐移至實驗臺所測中心區(qū)域初始采集溫度值 放置于專用模具中的金屬樣板1154t:， 直接放置于爐膛中的金屬樣板1067°C， 前者溫度損失46°C ，后者溫度損失133°C 。
5[0050] 2、金屬樣板出爐移至實驗臺所測五塊區(qū)域初始采集溫度值[0051] 左上 左下 中心 右上 右下 放置于專用模具中的金屬樣板1152°C 1148°C 1154°C 1155°C 1152°C 直接放置于爐膛中的金屬樣板1046。C 1058°C 1067°C 1089°C 1084°C 前者區(qū)域誤差7°C ，后者區(qū)域誤差38°C ; 3、金屬樣板實驗臺所采集中心區(qū)域有效溫度值數(shù)據(jù)數(shù)量(至600°C )。 放置于專用模具中的金屬樣板184 ; 直接放置于爐膛中的金屬樣板126 ; 前者有效溫度值數(shù)據(jù)數(shù)量是后者的1. 5倍。 4、金屬樣板出爐后氧化情況 放置于專用模具中的金屬樣板表面沒有明顯氧化現(xiàn)象。 直接放置于爐膛中的金屬樣板表面部分氧化明顯，有起殼現(xiàn)象。 通過實驗所得各類采集測量數(shù)據(jù)指標，可以明顯得出放置于專用模具中的金屬樣
板較直接放置于爐膛中的金屬樣板在溫控各方面都有較大提升。
權利要求金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，該模具包括，上蓋，其包括上蓋板和側板，形成一腔體；上蓋板上開設分布有錐形小孔，孔徑上小下大；側板上同樣開設分布有小孔，小孔內側孔徑大于外側孔徑；底座，其包括下底板和側板，形成一腔體，與上蓋貼合形成一完整的供放置金屬樣板的腔體；側板上開設分布有小孔，小孔內側孔徑大于外側孔徑；下底板底面設有支撐腳。
2. 如權利要求1所述的金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，所述的上蓋板錐形小孔為 圓錐形。
3. 如權利要求1所述的金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，所述的上蓋和底座的側板 小孔為錐形孔，且，錐形孔內底壁為水平。
4. 如權利要求1所述的金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，所述的上蓋板與下底板在 一側端部設計成相互卡合結構。
5. 如權利要求1所述的金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，所述的上蓋和底座的側板 為斜板設計，相互貼合形成一整體結構。
6. 如權利要求1所述的金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，所述的下底板底面支撐腳 下接觸面積較大、上面積接觸較小。
7. 如權利要求1所述的金屬高溫實驗控溫模具，其特征是，所述的下底板底面設有兩 個支撐腳。
專利摘要本實用新型公開了一種金屬高溫實驗控溫模具，其包括，上蓋，其包括上蓋板和側板，形成一腔體；上蓋板上開設分布有錐形小孔，孔徑上小下大；側板上同樣開設分布有小孔，小孔內側孔徑大于外側孔徑；底座，其包括下底板和側板，形成一腔體，與上蓋貼合形成一完整的供放置金屬樣板的腔體；側板上開設分布有小孔，小孔內側孔徑大于外側孔徑；下底板底面設有支撐腳。本實用新型模具基于實驗樣板大小通過控制模具內腔空間及熱力學傳導作用，從而實現(xiàn)在金屬樣板爐內加熱及出爐移動過程中的溫度及溫差控制，盡可能減小金屬加熱和移動過程中的金屬板各點溫差范圍及移動過程中的溫降，從而提高實驗測試精度。
文檔編號G01N33/20GK201548537SQ200920209949
公開日2010年8月11日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權日2009年9月23日
發(fā)明者焦清, 陸敏健, 陳一歡 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司