一种热电偶的固定方法与流程

1.本技术涉及力热联合试验技术领域，尤其涉及一种热电偶的固定方法。


背景技术：

2.飞行器以高马赫数在大气层中飞行时，气动加热问题日趋严重，为保证防热结构设计的可靠性，需要大量开展部件级、系统级的地面力热联合试验。在力热联合试验过程中受试产品将承受力载荷和热载荷的同时作用，对于某些石英陶瓷类材料的隔热结构，为验证其性能，需要对其进行高温下的强度考核，其高温加热方式以石英灯热辐射为主，此时需要在试件外表面布置若干个热电偶，用于对加热量进行控制反馈和各部位的温度监测。相关技术中用粘接剂形成的胶层直接对热电偶进行固定，此时各温度点表面如果胶层厚度不一致，则极为容易造成各点测量温度差异极大的问题，影响对温度的监测和热量的控制，如果在关键的控温点发生脱落则有可能导致热失控，最终导致试验失败，试件受损。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种热电偶的固定方法，包括：对基体表面进行预处理，得到粘接区；在所述粘接区表面涂覆第一胶层，所述热电偶包括热电偶端头，将所述热电偶端头固定于所述第一胶层上；在所述第一胶层以及所述热电偶端头表面涂覆第二胶层，所述第一胶层与所述第二胶层共同形成加厚胶层；获取预制的胶片，对所述胶片施压，使所述胶片陷入所述加厚胶层中，并使所述胶片的侧边被所述加厚胶层的粘接剂完全包裹；对所述加厚胶层与所述胶片进行加压固化，形成用于固定所述热电偶的表面胶层。
4.可选地，所述胶片的制备方法包括：准备底板、压板以及胶片模具，所述底板边缘设置有多个上下贯穿的第一孔洞，所述压板边缘设置有多个上下贯穿的第二孔洞，所述第一孔洞与所述第二孔洞一一对应，所述压板与所述底板组合放置时，所述第一孔洞以及所述第二孔洞组合形成多个定位销孔，所述定位销孔用于插入定位销，所述定位销用于调节所述压板与所述底板的间距；将所述胶片模具放置于所述底板上；用粘接剂填满所述胶片模具的模具槽，静置至所述粘接剂初步固化；将所述压板放置于所述胶片模具上，调整所述压板位置至形成所述定位销孔，将所述定位销插入所述定位销孔，调节所述定位销使所述压板与所述底板对所述胶片模具进行挤压，使所述胶片模具中的所述粘接剂固化，形成预备胶片；对所述预备胶片进行高温固化，得到所述胶片；将所述胶片从所述胶片模具中脱模；打磨所述胶片，使所述胶片达到胶片预定厚度。
5.可选地，对基体表面进行预处理，得到粘接区，包括：选定粘接区位置；打磨所述粘接区位置的基体表面；标注所述粘接区位置中的热电偶端头固定点；在所述粘接区位置划刻网格线，得到预备粘接区；对所述预备粘接区进行表面质量检验，将检验合格后的所述预备粘接区作为粘接区。
6.可选地，所述热电偶还包括热电偶延长线，所述热电偶延长线与所述热电偶端头连接，在所述粘接区表面涂覆第一胶层，将热电偶端头固定于所述第一胶层上，包括：在所
述粘接区表面涂覆所述粘接剂，形成所述第一胶层；将所述热电偶端头放置于所述第一胶层上，其中，所述热电偶端头尖端放置于所述热电偶端头固定点；使用胶带将所述热电偶延长线固定在所述基体上，从而使所述热电偶端头固定于所述第一胶层上，静置至所述第一胶层初步固化。
7.可选地，所述加厚胶层分为端头区以及基体区，所述端头区为所述加厚胶层覆盖所述热电偶端头的区域，所述基体区为所述加厚胶层直接覆盖所述基体的区域；所述胶片包括一个端头胶片以及至少两个辅助胶片；所述胶片部分位于所述端头区、余下部分位于所述基体区。
8.可选地，所述端头胶片部分位于热电偶端头尖端区、余下部分位于所述基体区。
9.可选地，所述端头胶片的所述胶片预定厚度为0.25mm至0.35mm，所述辅助胶片的胶片预定厚度为0.6mm至0.7mm。
10.可选地，对所述加厚胶层与所述胶片进行加压固化，形成用于固定所述热电偶的表面胶层，包括：在所述加厚胶层上由内到外依次覆盖聚四氟乙烯布、吸油纸以及软胶橡胶垫；对所述软胶橡胶垫施加方向为指向所述基体内部的压力；保持压力直至所述加厚胶层固化，形成用于固定所述热电偶的表面胶层。
11.可选地，所述热电偶端头与所述基体之间的所述第一胶层厚度小于0.1mm。
12.可选地，所述热电偶的固定方法还包括：打磨所述表面胶层，使所述表面胶层厚度达到胶层预定厚度，所述胶层预定厚度为0.2mm至0.3mm。
13.从上面所述可以看出，本技术提供的一种热电偶的固定方法，该方法首先对基体表面预处理，再在粘贴热电偶时多次分层涂覆胶层并加入预制的胶片，最后对加厚胶层以及胶片进行加压固化，保证了热电偶粘贴的牢固性，使其不易在高温下脱落，从而保障了试验中热电偶测量温度的可靠性和准确性，解决了热电偶粘贴不牢固以及表面胶层成块脱落导致返工的问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本技术实施例一种热电偶的固定方法的流程示意图；
16.图2为本技术实施例热电偶端头的示意图；
17.图3为本技术实施例的底板示意图；
18.图4为本技术实施例的底板以及胶片模具示意图；
19.图5为本技术实施例的底板以及填满粘接剂的胶片模具示意图；
20.图6为本技术实施例的对胶片进行加压固化过程示意图；
21.图7为本技术实施例的胶片示意图；
22.图8为本技术实施例的粘接区与热电偶端头固定点位置示意图；
23.图9为本技术另一种实施例的热电偶端头固定方法示意图；
24.图10为本技术实施例的热电偶端头固定方法以及胶片位置示意图；
25.图11为本技术实施例的对加厚胶层进行加压固化过程的示意图；
26.附图中的标号所代表的部件列表如下：
27.1、底板；2、压板；3、胶片模具；4、聚四氟乙烯布；51、第一孔洞；52、第二孔洞；6、粘接剂；7、定位销；8、定位销孔；9、热电偶端头固定点；10、粘接区位置；11、端头胶片；12、辅助胶片；13、吸油纸；14、软胶橡胶垫；15、胶带；16、热电偶端头；17、加厚胶层；18、热电偶延长线。
具体实施方式
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
29.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
30.为了方便理解，下面对本公开实施例中涉及的名词进行解释：
31.高温陶瓷胶：高温陶瓷胶又称高温耐磨陶瓷胶、耐高温耐磨陶瓷胶；是指用于高温(通常大于200度)工况下的一种高性能胶粘剂。高温陶瓷胶在350℃下可长期运行不老化，耐温性能和粘接力性能指标在国内遥遥领先，因为高温陶瓷胶的优越性能，高温陶瓷胶在水泥、电厂、钢厂等重要部位得到广泛应用；
32.聚四氟乙烯：聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，简写为ptfe)，俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点。
33.下面结合图1至图11，来描述根据本技术示例性实施方式的一种热电偶的固定方法。需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本技术的精神和原理而示出，本技术的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本技术的实施方式可以应用于适用的任何场景。
34.如背景技术部分所述，在以热辐射为加热方式的高温试验下，用于粘贴试件表面热电偶的胶层厚度的一致性问题严重影响温度测量的一致性和可信度，此外在高温加热过程中粘贴的热电偶极易发生脱落现象，相关技术主要是以与材料热膨胀系数相近的高温陶瓷胶作为粘接剂对试件表面热电偶进行固定，但是由于试件的外表大部分都有一定的弧度和倾斜度，因此试件表面热电偶的粘贴强度不够和表面胶厚度不一致一直是难以解决的问题。因此，必须发明一种可以在这种陶瓷锥形表面牢固粘贴热电偶并能有效保证胶层厚度一致性的热电偶粘贴方法。
35.热电偶粘接主要考虑热电偶的粘接强度和粘接胶的导热和隔热性能对热电偶温度测量的影响，热电偶粘接工艺应经过这两个方面的试验验证后才能应用于热试验中。热
电偶粘接强度应能够保证热电偶在热试验过程不松脱，保证基体与胶层、胶层与热电偶的热传导性能稳定无变化。粘接胶导热、隔热性能对热电偶温度测量具有较大影响，在进行热电偶粘接过程中，在保证热电偶粘接强度的同时，应严格控制热电偶与基体之间及热电偶表面覆盖胶层的厚度。
36.本技术实施例提供的热电偶的粘贴方法有效的解决了胶层厚度一致性的问题，并且可以较为牢固的粘贴热电偶使其不易在高温下脱落。从而保障了试验中温度测量的可靠性和准确性。
37.有鉴于此，本说明书一个实施例提供了一种热电偶的固定方法，如图1所示，包括：
38.s101，对基体表面进行预处理，得到粘接区。
39.s102，在所述粘接区表面涂覆第一胶层，所述热电偶包括热电偶端头，将所述热电偶端头固定于所述第一胶层上。
40.s103，在所述第一胶层以及所述热电偶端头表面涂覆第二胶层，所述第一胶层与所述第二胶层共同形成加厚胶层。
41.s104，获取预制的胶片，对所述胶片施压，使所述胶片陷入所述加厚胶层中，并使所述胶片的侧边被所述加厚胶层的粘接剂完全包裹。
42.s105，对所述加厚胶层与所述胶片进行加压固化，形成用于固定所述热电偶的表面胶层。
43.本实施例提供的一种热电偶的固定方法，该方法首先对基体表面预处理，再在粘贴热电偶时多次分层涂覆胶层并加入预制的胶片，最后对加厚胶层以及胶片进行加压固化，保证了热电偶粘贴的牢固性，使其不易在高温下脱落，从而保障了试验中热电偶测量温度的可靠性和准确性，解决了热电偶粘贴不牢固以及表面胶层成块脱落导致返工的问题。
44.在一种具体的实施例中，上述形成胶层的粘接剂选用高温陶瓷胶。高温陶瓷胶具有足够的粘接强度，热膨胀系数应与基体的膨胀系数一致，高温陶瓷胶的固化工艺不会给受试产品带来损伤，在使用温度下，不会出现发泡、开裂等严重影响粘接强度和导热性能的现象。
45.具体实施时，所述粘接剂采用小包装方式保存，每个小包装里的粘接剂约为100ml。每次准备进行一项热试验时，打开一份小包装粘接剂制作胶片或粘接热电偶。粘接剂每次使用后及时密封，不长时间暴露在空气中，开封后的粘接剂使用周期不超过一周。
46.具体实施时，在对热电偶进行粘贴之前，首先要准备符合试验要求的热电偶，温变速率大于20℃/s的热试验，测量温度的热电偶响应速率应大于试验所需的温变速率。本技术实施例选用的热电偶，如图2所示，热电偶延长线18的直径均为0.2mm，热电偶端头16长度约30mm，热电偶延长线18长度大于试验所需的长度即可，使用两种不同材质的热电偶丝焊接形成的热电偶端头，焊接牢固，为降低单位面积上热电偶端头的热沉与热惯性，热电偶端头使用压片机压制成片状，厚度不大于0.1mm。
47.在一些实施例中，如图3至图6所示，所述胶片的制备方法包括：
48.s201，准备底板1、压板以及胶片模具3，如图3所示，所述底板1边缘设置有多个上下贯穿的第一孔洞51，所述压板2边缘设置有多个上下贯穿的第二孔洞52，所述第一孔洞51与所述第二孔洞52一一对应，所述压板与所述底板1组合放置时，所述第一孔洞51以及所述第二孔洞52组合形成多个定位销孔，所述定位销孔用于插入定位销，所述定位销用于调节
所述压板与所述底板的间距。
49.s202，如图4所示，将所述胶片模具3放置于所述底板1上。
50.具体实施时，如图4所示，所述胶片模具3与所述底板1之间还铺有聚四氟乙烯布4。聚四氟乙烯布可以便于后续胶片脱模。
51.s203，如图5所示，用粘接剂6填满所述胶片模具3的模具槽，静置至所述粘接剂初步固化。具体实施时，在将所述粘接剂倒入模具前，要先搅拌所述粘接剂，使其粘度均匀；所述粘接剂流动性降低可以被认为是达到所述初步固化的状态。
52.s204，如图6所示，将所述压板2放置于所述胶片模具3上，调整所述压板2位置至形成所述定位销孔8，将所述定位销7插入所述定位销孔8，调节所述定位销7使所述压板2与所述底板1对所述胶片模具3进行挤压，使所述胶片模具3中的所述粘接剂6固化，形成预备胶片。
53.在一种具体的实施例中，所述定位销包括螺钉。
54.s205，对所述预备胶片进行高温固化，得到所述胶片。
55.具体实施时，所述高温固化的温度条件参考所用粘接剂品牌的说明书，最高温度为100℃。
56.s206，将所述胶片从所述胶片模具中脱模。
57.具体实施时，所述胶片脱模后，可用选用一定量的预制胶片用手掰碎，以感受其强度的方式进行质量检验。
58.s207，打磨所述胶片，使所述胶片达到胶片预定厚度。
59.具体实施时，仅对所述胶片作为粘接面的一面进行打磨，增大粘接面与胶层的接触面积，使热电偶的粘贴更加牢靠。
60.一种具体的实施例中，如图7所示，所述胶片的尺寸为4mm
×
7mm。
61.在一些实施例中，s101对基体表面进行预处理，得到粘接区包括：
62.s301，如图8所示，选定粘接区位置10。一种具体的实施例中，所述粘接区尺寸为30mm
×
16mm。
63.s302，打磨所述粘接区位置的基体表面。
64.具体实施时，所述基体表面打磨后应没有明显的镜面光滑感，有涂层表面的基体，打磨前用刮刀刮掉涂层，再进行表面打磨。打磨后的基体表面，应具有良好的浸润性。
65.s303，如图8所示，标注所述粘接区位置10中的热电偶端头固定点9。
66.s304，在所述粘接区位置划刻网格线，得到预备粘接区。划刻的网格线可以增大基体与粘接剂之间的有效接触面积，使热电偶粘贴更牢靠。
67.s305，对所述预备粘接区进行表面质量检验，将检验合格后的所述预备粘接区作为粘接区。
68.具体实施时，所述表面质量检验包括：在预备粘接区涂抹粘接剂，厚度为0.3mm左右，常温固化24小时；粘接剂固化完成，用刻刀剥离检验胶层，当检验胶层不出现较大面积的整块脱落时，说明表面质量检验合格。进行表面质量检验后，各粘接区需要再次进行打磨，打磨掉残存胶层。
69.在一些实施例中，s102在所述粘接区表面涂覆第一胶层，所述热电偶包括热电偶端头，将所述热电偶端头固定于所述第一胶层上包括：
70.s401，在所述粘接区表面涂覆所述粘接剂，形成所述第一胶层。
71.s402，将所述热电偶端头放置于所述第一胶层上，其中，所述热电偶端头尖端放置于所述热电偶端头固定点。
72.s403，使用胶带将所述热电偶延长线固定在所述基体上，从而使所述热电偶端头固定于所述第一胶层上，静置至所述第一胶层初步固化。
73.在另外一种实施例中，如图9所示，所述s102还可以包括以下步骤：
74.使用宽胶带1固定所述热电偶端头；
75.再使用胶带在热电偶头延长线上再粘贴一胶带2固定热电偶；
76.揭掉胶带1，露出热电偶端头，并固定好热电偶延长线，完成热电偶定位；
77.将粘接剂涂满粘接区，涂抹胶层较薄，并轻微拨动热电偶端头，使得热电偶端头与基体之间填充上粘接剂；
78.静置至所述粘接剂初步固化。
79.在一些实施例中，如图10所示，所述加厚胶层分为端头区以及基体区，所述端头区为所述加厚胶层覆盖所述热电偶端头16的区域，所述基体区为所述加厚胶层直接覆盖所述基体的区域；所述胶片包括一个端头胶片11以及至少两个辅助胶片12；所述胶片部分位于所述端头区、余下部分位于所述基体区；所述端头胶片11部分位于热电偶端头尖端区、余下部分位于所述基体区。
80.所述胶片同时覆盖端头区以及基体区，可以进一步保证对所述热电偶进行牢固的粘贴。
81.在一些实施例中，所述端头胶片的所述胶片预定厚度为0.25mm至0.35mm，所述辅助胶片的胶片预定厚度为0.6mm至0.7mm。
82.在一些实施例中，如图11所示，s105对所述加厚胶层与所述胶片进行加压固化，形成用于固定所述热电偶的表面胶层包括：
83.s501，在所述加厚胶层17上由内到外依次覆盖聚四氟乙烯布4、吸油纸13以及软胶橡胶垫14。具体实施时，所述软橡胶垫14上还包括预先粘有的用于固定的胶带15，所述吸油纸用于吸走多余的水分，加速胶层的固化。
84.s502，对所述软胶橡胶垫14施加方向为指向所述基体内部的压力。具体实施时，当所述基体为板状结构时，所述加压方式包括施加重物或施压工装；当所述基体为圆周结构时，可在一个圆周上的加厚胶层初步固化完成后，用专用施压工装和喉箍对加厚胶层进行加压固化。
85.s503，保持压力直至所述加厚胶层17固化，形成用于固定所述热电偶的表面胶层。
86.在一些实施例中，所述热电偶端头与所述基体之间的所述第一胶层厚度小于0.1mm。控制所述热电偶端头与所述基体之间的所述第一胶层厚度能够保证胶层与热电偶的热传导性能稳定无变化，从而保证试验数据准确可靠。
87.在一些实施例中，所述热电偶的固定方法还包括：
88.s106，打磨所述表面胶层，使所述表面胶层厚度达到胶层预定厚度，所述胶层预定厚度为0.2mm至0.3mm。具体实施时，打磨过程中适时使用专用卡规测量胶层厚度。
89.总体而言，本技术实施例实现了如下效果：
90.1)本技术提供的一种热电偶的固定方法，该方法首先对基体表面预处理，再在粘
贴热电偶时多次分层涂覆胶层并加入预制的胶片，最后对加厚胶层以及胶片进行加压固化，保证了热电偶粘贴的牢固性，使其不易在高温下脱落，从而保障了试验中热电偶测量温度的可靠性和准确性，解决了热电偶粘贴不牢固以及表面胶层成块脱落导致返工的问题。
91.2)采取加入胶片的方法对热电偶胶层表面厚度进行控制，本技术提供的方法可以保证在最后的打磨步骤中表面胶层以细微粉末的形式脱落，使其易于控制打磨的量，而不会使胶层成块脱落导致返工。
92.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
93.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
94.尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
95.本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。