专利名称：金刚石加热管式炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超硬材料如金刚石等的热冲击韧性检测装置，尤其是涉及一种金刚石加热管式炉。
背景技术：
目前，金刚石、CBN等是生产生活中常用的超硬材料，但各个厂家生产的金刚石、CBN等质量不一，差别很大，但对金刚石等超硬材料的质量检测尚无有效办法。尤其是金刚石在热冲击韧性检测过程中样品需高温加热(900℃-1100℃)，同时还需避免金刚石的氧化和石墨化，确保测量的精度，这更给测量增加了难度。
发明内容
本实用新型的目的就在于提供一种能有效更好地帮助准确检测金刚石等超硬材料质量的金刚石加热管式炉。
本实用新型的目的可通过以下措施来实现本实用新型包括加热装置以及控制加热装置的电气测控装置；加热装置由设置在底座上的密封加热室、安置在密封加热室中段外部的加热炉以及控制加热炉行走的驱动机构构成；所述密封加热室还通过导管与惰性气体瓶相连接，安置在加热室内的温度传感器通过导线与电气测控装置结合在一起。
本实用新型中的密封加热室包括耐高温管，在耐高温管的两端分别安置有阻热环、法兰和端盖并在两端端盖上分别开设有进出气孔，在法兰和耐高温管之间以及法兰和端盖之间分别安置有密封圈。当然耐高温管可用石英管或其他合适的耐高温管；加热炉包括安置在底座导轨上的保温外壳和安置在外壳内的发热元件，发热元件可采用硅碳管；行走驱动机构包括与密封加热室平行的丝杠、安置在丝杠上且与加热炉结合在一起的驱动螺母以及用于驱动丝杠的直流减速电机，当然，也可采用其他合适的驱动机构。电气测控装置包括中央控制器、按键输入单元、电源提供单元、显示控制单元、电机调速控制单元、位移控制单元、与温控表通讯控制单元、加热温度控制单元和直流电机组成，其中，中央控制器与电机调速控制单元、位移控制单元、与温控表通讯控制单元分别为双向传输，按键输入单元与电源提供单元分别输入到中央控制器，电机调速控制单元及位移控制单元分别输出至直流电机，与温控表通讯控制单元与加热温度控制单元为为双向传输，中央控制器输出至显示控制单元。电气测控装置是采用常规控制技术，据此也可采用其他合适的常规控制技术。所述的温度传感器为热电偶，也可使用其他合适类型的温度传感器。
本实用新型由于采用电气测控装置以及与之相连接的加热装置等结构，使本实用新型能更好地帮助准确测量金刚石等超硬材料的质量，具体讲，本实用新型具有如下特点1、热电偶测温点紧接被测样品，实现直接测温，与加热室外间接测温相比测温可靠程度大大提高；加热温度采用高精度闭环控制，可以精确控制升温速度，保温时间，保温温度。2、采用大功率硅碳管作发热元件，结构简单，发热功率大，加热室采用薄壁石英玻璃管，热容量小，阻热性能好，因而升温速度可以大大提高，测温点升温速度最快为从室温至1100℃仅用5分钟，适于模拟各种金刚石等超硬材料工具的制造工艺。3、密封加热室两端采用金属法兰和端盖，橡胶圈密封，并有金属阻热环，隔离发热管对径向密封圈的热辐射，耐高温管采用石英玻璃管其阻热性能好，不需要水循环冷却可以保证橡胶圈的密封性能，与其他的密封方式相比结构简单，操作方便，成本低，密封效果好。4、加热炉可沿导轨作受控行走，使试样脱离热源，加快冷却速度，因而冷却速度调整范围扩大，适应不同的加热、冷却工艺，在连续工作条件下，还可利用发热管低温区进行试样的低温加热，节省冷却时间，节约能量。5、管式密封加热室便于保护气体填充及全部排除空气，避免金刚石等超硬材料样品的氧化和石墨化，保证检测的可靠性。6、根据在控制仪表上选取的加热工艺曲线，整个加热过程全部自动完成，自动化较高。
图1是本实用新型的示意图图2是本实用新型中加热装置的示意图图3是本实用新型中电气测控装置的电路原理框图图4是本实用新型中电气测控装置的电路原理图图5是本实用新型中电气测控装置的中央控制器的电路原理图具体实施方式
如图所示本实用新型包括加热装置3以及控制加热装置的电气测控装置1；加热装置由设置在底座10上的密封加热室、安置在密封加热室中段外部的加热炉以及控制加热炉的行走驱动机构构成；所述密封加热室还通过导管与惰性气体瓶2相连接，安置在加热室内的温度传感器7通过导线与电气测控装置1结合在一起。密封加热室包括耐高温管16，在耐高温管16的两端分别安置有阻热环23、有法兰13和端盖24并在两端端盖24上分别开设有进出气孔6，在法兰13和耐高温管16之间以及法兰13和端盖24之间分别安置有密封圈4、5。加热炉包括安置在底座10导轨12上的保温外壳和安置在外壳内的发热元件11。行走驱动机构包括与密封加热室平行的丝杠15、安置在丝杠15上且与加热炉结合在一起的驱动螺母21以及用于驱动丝杠15的直流减速电机14。电气测控装置1包括中央控制器、按键输入单元、电源提供单元、显示控制单元、电机调速控制单元、位移控制单元、与温控表通讯控制单元、加热温度控制单元和直流电机组成，其中，中央控制器与电机调速控制单元、位移控制单元、与温控表通讯控制单元分别为双向传输，按键输入单元与电源提供单元分别输入到中央控制器，电机调速控制单元及位移控制单元分别输出至直流电机，与温控表通讯控制单元与加热温度控制单元为为双向传输，中央控制器输出至显示控制单元。电气测控装置是采用常规控制技术，温度传感器7为热电偶。具体地讲标号8为温度传感器7热电偶的接线端子，标号9为将密封加热室固定在底座的支架，标号17、18、19均为控制加热炉位移的行程开关，标号20为安置在加热炉外壳下的用于触发行程开关17、18、19的撞块，标号22为安置在直流电机14端部的位移传感器，驱动螺母21通过装在加热炉外壳上的拨块25驱动加热炉。本实用新型的电气原理说明该机采用80C52单片机程序控制，可设定十条工艺曲线，每条曲线可予置十步温度、时间值，以及炉体行走距离(两个加热区段)。能可靠地完成动作程序、动作显示、故障检测及保护，与装有微电脑的智能温控仪、热电偶、可控硅控制系统组成精密的温度、行走控制系统，使其加热过程中温度可按设定的曲线进行。其电气原理功能框图见附图整个电路由中央控制器，电机调速控制单元，显示控制单元，与温控表通讯控制单元，位移控制单元，电源提供单元，加热温度控制单元，按键输入单元，组成。其各个单元的说明如下中央控制器是一个集成89C52，C2051，MAX232，TLC542和一些驱动元件组成的大容量的单片机控制电路，性能稳定，抗干扰能力强，能预置10条10段程序，并能随意调用随时修改，其同时具有3路串行通讯口，1路LED显示及键盘控制口，2×8路I/O口，1路PWM输入口。其功能是控制所有各单元电路，发送指令，接收反馈信号。是整个控制电路的中枢。电机调速控制单元由CMOS管及IRF840组成的可调占空比输出的精密控制电路，接受中央控制器的PWM输入指令来控制直流电机电枢电压，达到调速目的。控制面板上的移动速度旋钮即是调节输入的控制发讯元件。位移控制单元由计数器输入丝杠转数，及限位开关输入讯号来控制直流电机的停止可以使炉体移动至所需位置。当计数器输入丝杠的转数与中央控制器中设定值相同时，中央控制器发讯使电机停止。与温控表通讯控制单元一个RS232串行通讯口控制电路，与708温控表的RS232口相连，实时发送控制温度的程序设定值，及读取温度的测量值。加热温度控制单元由装有微处理器的708智能温控仪，热电偶(铂铑-铂)，可控硅，及发热体硅碳管组成，输入采用数字校正系统，测量精度达0.2级，采用先进的AI人工智能调节算法，并具备自整定及自适应功能。可使炉管内控制温度稳定在±2℃的范围内。电源提供单元由虑波器输出到变压器，降压以后分三组给中央控制器单独供电，增加抗干扰能力。显示控制单元由LED组成的数码管显示位移，程序条，程序段，温度等指示，及参数的设定。按键输入单元由按钮，输入程序按键，I/O控制电路组成，对中央控制器进行设定，运行程序编制，及对设备的各种手动控制。
本实用新型工作原理如下检测时，首先将加热炉移至初始位置，选取加热曲线，然后旋开出气端盖上的三个固定螺栓，取下端盖，将盛有样品的料舟推入密封加热室并与热电偶测头接触，装上端盖并旋紧三个螺栓，使端部橡胶密封圈压紧，不漏气，开启保护气阀门使保护气充入加热室，同时按下启动开关，则金刚石加热炉自动按设定的工艺进行加热，直至加热结束。待样品温度降至300度时，旋开出气端盖螺栓，取下端盖，取出样品，再放入新样品，继续按以上步骤加热。
权利要求1.一种金刚石加热管式炉，其特征在于它包括加热装置(3)以及控制加热装置的电气测控装置(1)；加热装置由设置在底座(10)上的密封加热室、安置在密封加热室中段外部的加热炉以及控制加热炉的行走驱动机构构成；所述密封加热室还通过导管与惰性气体瓶(2)相连接，安置在加热室内的温度传感器(7)通过导线与电气测控装置(1)结合在一起。
2.根据权利要求1所述的金刚石加热管式炉，其特征在于所述的密封加热室包括耐高温管(16)，在耐高温管(16)的两端分别安置有阻热环(23)、有法兰(13)和端盖(24)并在两端端盖(24)上分别开设有进出气孔(6)，在法兰(13)和耐高温管(16)之间以及法兰(13)和端盖(24)之间分别安置有密封圈(4)(5)。
3.根据权利要求1所述的金刚石加热管式炉，其特征在于所述的加热炉包括安置在底座(10)导轨(12)上的保温外壳和安置在外壳内的发热元件(11)。
4.根据权利要求1所述的金刚石加热管式炉，其特征在于所述的行走驱动机构包括与密封加热室平行的丝杠(15)、安置在丝杠(15)上且与加热炉结合在一起的驱动螺母(21)以及用于驱动丝杠(15)的直流减速电机(14)。
5.根据权利要求1所述的金刚石加热管式炉，其特征在于所述的电气测控装置(1)包括中央控制器、按键输入单元、电源提供单元、显示控制单元、电机调速控制单元、位移控制单元、与温控表通讯控制单元、加热温度控制单元和直流电机组成，其中，中央控制器与电机调速控制单元、位移控制单元、与温控表通讯控制单元分别为双向传输，按键输入单元与电源提供单元分别输入到中央控制器，电机调速控制单元及位移控制单元分别输出至直流电机，与温控表通讯控制单元与加热温度控制单元为为双向传输，中央控制器输出至显示控制单元。
6.根据权利要求1所述的金刚石加热管式炉，其特征在于所述的温度传感器(7)为热电偶。
专利摘要本实用新型公开了一种金刚石加热管式炉,其特征在于:它包括加热装置以及控制加热装置的电气测控装置;加热装置由设置在底座上的密封加热室、安置在密封加热室中段外部的加热炉以及控制加热炉的行走驱动机构构成;所述密封加热室还通过导管与惰性气体瓶相连接,安置在加热室内的温度传感器通过导线与电气测控装置结合在一起。本实用新型由于采用电气测控装置以及与之相连接的加热装置等结构,能精确控制升温速度且升降温速度快,另外,不需要水循环冷却可以保证密封性能;与其他的密封方式相比结构简单,操作方便,成本低,密封效果好,使本实用新型能更好地帮助准确测量金刚石等超硬材料的质量。
文档编号G01N25/00GK2514346SQ0127663
公开日2002年10月2日 申请日期2001年12月21日 优先权日2001年12月21日
发明者徐涌宏, 耿直 申请人:郑州磨料磨具磨削研究所